浙江某铸件厂谐波治理应用

一.测试及试运行时间
2007年6月25日——2007年7月7日，浙江某铸件厂。

二.检测设备
LINI-T万用表，型号：UT-56；
LINI-T多功能钳形电流计，型号：UT223；
HWM多功能3相谐波表；
EditCool波形分析软件；
便携式计算机；
MG8型SDD钳形互感器

三、用户情况
1、用户供配电情况
用户主要负荷为冶炼用中频炉，主要生产电机机壳等铸件。
用户采用一台400kVA、10kV/0.4kV变压器进行供电。
2、用户用电实际情况
经现场实际测量，用户实际用电情况如下：
空载情况下，用户侧电压250V；
满负荷运行时，用户侧电压235V；
满负荷运行时，用电功率600kW；
满负荷运行时，用电功率因数0.97超前；
满负荷运行时，用电电流910A。

四、谐波治理设备
采用上海利思电气有限公司的电力有源滤波器ACTSine 100进行谐波治理。
主要技术指标：
■最大补偿电流能力400A；
■额定电压200/380V；
■有效输出功率100kVA；
■直流侧母线电压450VDC；
■开关频率10kHz。
五.谐波治理前后的电能质量
1、ACTSine投入前情况
采用谐波表对中频炉各种运行状态进行了测量，同时读取用户配电柜表头数据，从设备刚启动到设备满负荷运行，在ACTSine有源滤波器未投入时，得到的数据如下：



负荷电流 电压 有功功率 功率因数 电压畸变率THDv 电流畸变率THDi
220A 252V 166kW 0.60滞后 6% 30%
400A 240V 300kW 0.97超前 7.3% 28.3%
905A 235V 600kW 0.97超前 10% 24.5%



*注：用户表头读数有一定的误差，属于正常误差范围。

2、ACTSine投入后情况
采用谐波表对中频炉各种运行状态进行了测量，同时读取用户配电柜表头数据，从设备刚启动到设备满负荷运行，在ACTSine有源滤波器投入后，得到的数据如下： 负荷电流 电压 有功功率 功率因数 电压畸变率THDv 电流畸变率THDi
220A 248V 160kW 0.8滞后 5.8% 27%
400A 240V 300kW 0.99滞后 6% 11.5%
905A 235V 600kW 0.99滞后 7.5% 8.8%


3.录波波形


图1 负荷220A时ACTSine投入前后波形对比





图2 负荷400A时ACTSine投入前后波形对比




图3 负荷920A满载运行时ACTSine投入前后波形对比

4.情况分析
由于变压器超负荷运行，导致电压畸变，从而谐波也大大增加；此外，六脉相整流的控制使得晶闸管的换相过程中电流的变化率极大，整个负荷的波形呈现直角变化率，波形系数较差，谐波畸变严重。功率因数不能满足要求时仅仅是由于波形系数较差引起，不能采用常规的无功功率补偿设备进行补偿。

一般中频炉在整流部分和中频变换部分之间通常串联有电抗器，以防止中频部分返回电网形成谐波污染，对本测试中频炉检验表明，此中频炉不含串联电抗器。

由于谐波畸变严重以及变压器长时间超负荷运行，变压器损耗较大，同时谐波功率和畸变功率都将造成较大的功率浪费。

六.结论
通过本ACTSine有源滤波器的应用情况，可以得到以下结论：
1、ACTSine运行稳定可靠。从中频炉晚22时开炉始至次日早4时，可连续运行并根据中频炉运行情况自动进行谐波补偿，从开炉时小电流到满负荷运行，都无须人工调节，运行可靠，稳定性高；

2、对于中频炉导致的电流畸变和电压畸变，ACTSine均具有良好的补偿效果，在中频炉满负荷运行时，电流畸变率由24.5%降为8.8%，电压畸变率由10%降为7.5%，大大降低了谐波水平；

3、ACTSine同时调整了负荷功率因数，降低了变压器的谐波功率损耗和畸变功率损耗，可以大大降低网损和变压器损耗；

4、根据现场的治理和分析，对比已有报道的ABB与梅兰日兰的电力有源滤波器，本 ACTSine技术已达到世界先进水平。

七.需要改进的方面
本次ACTSine有源滤波器的应用设计是在上次测量的基础上进行设计的，由于上次测量时该中频炉没有满负荷运行，因此本次设计的有源滤波器的最大补偿电流设计较小，可变换IGBT功率模块提高补偿能力。

本中频炉的运行工况十分恶劣，ACTSine有源滤波器仍然需要考虑现场的电磁兼容干扰、灰尘、以及超负荷运行带来的一些问题。

根据未来在频炉厂的现实，本ACTSine的结构可进一步优化。
具体信息网页：

http://www.doublextech.com/operati1.htm