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    濾波補償裝置在變頻器 、直流電機中的應用

    一 、介紹

        河北某塑膠製品公司是生產戶內 、外廣告燈箱布 、噴繪布 ，PVC壓延膜的廠家 ，生產線主要設備為變頻器 、直流電機 ，變頻器及直流電機整流屬於典型諧波源 ，產生大量諧波 ，造成補償電容器無法正常投入運行且電容器再投入後造成諧波放大 ，用電設備運轉故障率高 ，電容器經常燒毀 ，功率因數僅為0.6-0.83 ，每月產生無功罰款5.2萬元左右 ，變壓器溫度在夏季達78度 ，造成電能浪費 ，壽命縮短 。諧波電流注入電網 ，在電網阻抗上產生諧波電壓 ，引起電網電壓電流畸變 ，影響供電質量及運行安全 ，使線路損耗及電壓偏移增加 ，對電網和工廠本身電氣設備均會產生不良的影響 。

    二 、供電係統及數據

        公司由一路10KV進線 ，廠內安裝1250KVA整流變壓器2台 ，1000KVA整流變壓器2台 ，均為10KV/0.4KV 。4台整流變壓器分別帶4條塑膠生產線 ，如下圖 ：

     

    三 、濾波補償裝置設計依據

    1 、根據電能質量　　公用電網諧波　　　　GB/T14519-1993

    2 、根據電能質量　　電壓波動和閃變　　　GB12326-2000

    3 、根據供電係統阻抗和相關參數

    4 、根據現場測量結果及仿真計算

    四 、治理方案

    1 、治理目標

        根據企業實際情況 ，我公司針對中頻爐諧波治理設計了整套濾波方案 ，綜合考慮負荷功率因數 、諧波吸收需要和背景諧波 ，在企業變壓器1250KVA  、10000KVA低壓側各安裝一套諧波濾波裝置對諧波進行治理 ，原有電容補償櫃退出運行 。

    濾波裝置諧波電流的設計滿足國標GB/T14549-93《電能質量　公用電網諧波》的管理規定 。

    ● 在0.4KV係統運行方式下 ，濾波設備投運後 ，濾波器吸收點處某次諧波的幅值及含有量都有大幅度下降 ，功率因數0.95以上 。

    ● 不因為投入濾波裝置而引起某次諧波的諧振或諧振過電壓 、過電流 。

    2 、方案確定

        由於變頻器 、直流電機在工作過程中諧波較大 ，且有補償電容器的不規則投入 ，導致諧波放大 ，5次 、7次諧波達到了基波電流的26.5%-86.7% ，對電網 、生產線電氣設備本身和其它用戶都造成了不同程度的影響 。另外 ，生產線的功率因數補償不穩 ，在0.6-0.83間變化 ，無功缺乏嚴重 ，經常出現電容器及開關燒毀現象 ，因此裝置在設計時要做到消除諧波補償無功功率提高功率因數目的 ，使生產線穩定運行。

        依據測試數據主要諧波成分是5次  、7次其中以5次諧波為最大 ，電壓畸變嚴重 。綜上因素考慮濾波補償裝置采用BDKJ-LC I型和II型結合 ，設計5次 、7次兩條LC濾波主吸收支路及8條精補濾波之路 ，吸收5 、7次及以上次數的諧波同時補充功率無功提高功率因數 。方案采用仿真法對各回路投入時是否產生非特征頻率的諧振進行分析 ，並最終確定回路的參數 。

    供電係統及濾波原理圖：

    3 、裝置投入前後效果對比圖

               濾波補償前（電流）                         濾波補償後（電流）

     

               濾波補償前（電流）                         濾波補償後（電流）

     

               濾波補償前（電流）                         濾波補償後（電流）

               濾波補償前（電流）                         濾波補償後（電流）

     

    五 、結論

    1 、濾波補償裝置投入運行 ，自動跟蹤生產線的各種負載設備變化 ，使各次諧波得到有效濾除 。

    2 、未治理前電壓總畸變率(THD)嚴重超出國標5%的限值要求 。經治理, 電壓總畸變率(THD)從原來的10.2%,降止2.5%,各次諧波都符合國標GB/T 14549-93《電能質量 公用電網諧波》標準要求 。

    3 、經治理諧波電流都得到有效改善 ，投入後超標的各次諧波電流吸收率都大於80%以上 ，符合設備設計要求 。如5次諧波電流從268A,降止43A左右; 7次諧波電流從139A,降止21A左右 ， 注入公共點的各次諧波電流均符合國標GB/T 14549-93《電能質量 公用電網諧波》要求 。

    4 、濾波裝置投入後係統的功率因數得到大幅提高 ，供電係統0.4KV側從0.6左右提到0.95以上,有功功率 、視在功率 、無功功率都得到節省 ，有效降低用電設備和供電線路的損耗 。

    5 、諧波治理後變壓器溫度由原來的78度降低到45度 ，節省了大量電能 ，變壓器使用壽命延長 。

    6 、通過治理後有效改善了塑膠生產線的供電電能質量 ，提高了變頻器 、直流電機電源的利用效率,有利於係統的長期安全 、經濟運行 ，產生更好的經濟效益 。


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