Is—系统电流;It—检测电流;Ic—补偿电流分量
图1 并联有源滤波器原理
并联有源滤波器特性不受系统阻抗影响,不会与电网发生谐振,并具有高度可控性和快速跟踪性,可以适应多台变频器不同步运行的复杂工况。可以同时补偿各次谐波电流,克服了LC滤波器只能针对某次谐波电流进行滤波的缺点,从而保障了良好的滤波效果,可以对系统中的所有负载进行综合治理,性价比较为合理。
3 并联有源滤波器的应用
淮化集团甲胺生产线共有2个低压配电房NF71变和NF73变,系统主接线图如图2所示。其中NF71变分别有2台变压器,容量均为1600kVA,电压等级为6.3kV/0.4kV,采用Yyn0连接方式,阻抗电压百分比为4.3%,2台变压器长期单独运行;NF73变也分别有2台变压器,容量均为1250kVA,电压等级为6.3kV/0.4kV,采用Yyn0连接方式,阻抗电压百分比分别为4.4%,2台变压器长期单独运行。4台变压器下的主要负载都是变频器和部分整流设备,这是主要的谐波源。并联滤波装置的安装点如图2中所示的A、B、C、D4处。各个变压器下负载的运行方式都很类似,现以NF71变下的1号变压器为例进行分析。
图2 系统主接线图
该支路的短路容量为35 MVA,图3为现场测试时所抓拍的电压畸变图和电流频谱图。从图片可以看出,谐波成分以5次和7次为主,根据测试数据分析出5次谐波电流大小为235.6A(95%概率大值,下同),7次谐波电流大小为161.2A,5次、7次谐波电流均已超出国标值所规定范围。总谐波电流大小为305.9A。系统功率因数在0.92左右。在整个测试周期中,系统总电流在665.1~1
023.7A之间波动,在某些时段内电流短时间的变化幅度特别大,这主要是由于生产工艺对速度、压力等物理量的要求较严格所造成的。对应在这些时段中的谐波电流分量变化也非常地大,这就对滤波装置的快速响应能力提出了较高的要求。
图3 电压畸变图和电流频谱图
淮化集团甲胺生产线改造工程是综合考虑以上各方面因素后选择了上海追日电气有限公司ZRAF系列并联有源滤波器的。表1为装置使用前后的现场测试数据。图4为系统使用ZRAF系列并联有源滤波器后,电网侧电压畸变图和电流频谱图。
使用并联有源滤波装置后,系统中的各项电能质量指标均达到考核标准,整个生产线的设备运行稳定,原有的变压器和电机出现的温度过高和噪声较大现象均得到明显改善。
表1 使用ZRAF系列并联有源滤波器前后现场测试数据比较
滤波装置
投入前
国标值
投入滤
波装置后
备注
A相5次
谐波电流
235.6A
217A
75.2A
95%概率大值
A相7次
谐波电流
161.2A
154A
54.3A
95%概率大值
A相电压
畸变率
5.2%
5.0%
1.2%
95%概率大值
A相电流
畸变率
22.4%
9.4%
95%概率大值
图4 使用ZRAF系列并联有源滤波器后电网侧电压畸变图和电流频谱图
4 结论
淮化集团甲胺生产线因谐波电流影响所导致的各种电气故障在使用了并联有源滤波装置后得到了明显改善。并联有源滤波装置针对变频器类谐波源的治理效果具体体现为消除谐波电流、降低电气故障率、提高电能使用效率等。随着变频器日益广泛的使用,谐波所造成的电能质量问题越来越受到社会的重视,并联有源滤波装置在治理电能质量问题方面将会有越来越多的应用。
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