工业技术 １．５Ｔ中频炉谐波检测与无功补偿技术研究 杨建芳 （许昌烟草机械有限责任公司，河南许昌４６１０００） 摘要：本文就国内使用非常广泛的１．５Ｔ中频炉进行了无功和谐波检测，并提出了谐波治理与无功补偿的方案。 关键词：中频炉；无功补偿；谐波治理 １谐波概况 最终获得期望的电源电流。其补偿凿波的等效电 ３．２测试依据：国标ＧＢ／Ｆ １４５４９－９３（电能质 配电网中整流器、变频调速装置、中频炉、以 路图如图２．３所示： 量公用电网谐波》； 及各种电力电子设备不断增加。这些负荷的非线 ３．３现场测试结果及分析 ｚ 性和不平衡的用电特胜，产生了喈波。由于谐波 测试时间２００９年５月８日２０：４５ 的频率较高，使导线的趋呋效应加重，因此铜损 测试点：变压器低压出线侧，开关柜总断路 急剧增加，谐波会导致继电保护和自动装置的误 器出线端。 动作。现代工业、特别是精密机械加工设备对电 能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要 图２．３有源电力滤波器补偿谐波等效电路 求。工厂内部的谐波问题应该受到广泛重视。 ２谐波治理的方法 从图中可以得到，电网侧的谐波电流可以写 谐波的治理方法有三种，分别为无源滤波器 为：ｉｈ＝ｉ 一ｉｈ 法、有源滤波器法、混合型滤波器法。下面就以上 只要控制有源电力滤波器的输出电流 ， 三种治理方法做简单介绍。 使其满足 ＝ ，即可使电网侧的谐波电流 ２．１无源滤波器器 ， ０。 现场情况：由变压器引出２组母排，分别进 入２个开关柜，然后合并再进行”交一直”整流。测 试过程中，最大输出功率大约１２５０ＫＷ，最大总 电流大约７２０Ａ，电压５７６Ｖ，电流总畸变率大约 为２８％，电压总畸变率大约为１４％。测试发现２ 个开关柜的晴况几乎相等。每个开关柜下各相也 几乎相等。 下面有ｌ＃开关柜测量数据 ◇ 每 功率因数 采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生 的谐波电流，是抑制谐波污染的有效措。其工作 原理如图２．１所示： ２＿３混合型滤波器 混合型滤波器其基本思想是利用Ｌｃ滤波 器来分担电力有源滤波器的部分补偿任务。由于 ＬＣ滤波器与电力有源滤波器相比，其优点在于 结构简单、易实现且成本低，而电力有源滤波器 的优点是补偿性能好。二者结合同时使用，既可 图３．１所测线电压值图３．２所测三相参数值 克服电力有源滤波器容量大、成本高的缺点，又 有图３．１和图３２可知，中频炉正常工作时 可使整个系统获得良好的性能。 各参数如表３．１所示 目前用于低压侧的混合型滤波器主要以图 表３．１中频炉正常工作时功率参数 ２．４所示为主： 线电蚯 有功功率 无功功率 视枉功率 名称 （Ｖ） （Ｐ） （Ｑ） （Ｓ） ｌ１４０ｋｖＡ ０ ８６ 圈国 数值 ● ５７６ ９８０ ｋＷ ５８０ｋｖａｔ 图２．１无源滤波器的工作原理示意图 无源滤波器对某一频率的谐波呈低阻抗，与 电网阻抗形式成分流的关系，使大部分该频率的 谐波流人滤波器。 由于无源滤波具有投资少、结构简单、运行 可靠及维护方便等优点，因此无源滤波是目前广 泛采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但是 滤波特【生受系统参数的影响较大；只能消除特定 的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用。 ２．２有源滤波器 由于无源滤波具有以上缺点，随着电力电子 技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向 有源滤波器。与无源滤波器相比，有源电力滤波 器具有高度可控性和快速响应性，不仅能补偿各 次谐波，还可抑制闪变、补偿无功，其具体特点如 下：滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系 统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自 动跟踪补偿变化着的谐波。但有源电力滤波器的 成本较高，这一点是限制其推广使用的关键。 有源电力滤波器工作原理如图２．２所示。 表３．２各分数谐波电流检测值 谐波次数 谐波电流有 ｌ ２ｌ ７４ ５０ ４ ０ ３ ２ ２７ ２２ ２０ ５ ７ ｌ１ １ ３ １ ７ １ ９ ２３ ２５ 效值（Ａ Ｊ 谐波电流 ２０ ２ ｌ ２ ４ ８ ４ ６ ７ ５ ３ ４ ４ ３ ７ ３ ３ 含有率（％ 图２．４电力有源滤波器与ＬＣ滤波器 均连接结构图 图２２有源电力滤波器工作原理图 通过检测被补偿对象的电流瞬时值，经指令 电流运算电路得出谐波补偿电流的指令信号，控 制变流器产生所需要的补偿电流。补偿电流与负 载电流中要补偿的谐波成份及无功电流相抵消， 如图２．４所示，电力有源滤波器与ＬＣ滤波 器均与谐波源并联接入电网，二者共同承担补偿 谐波的任务。其中ＬＣ滤波器包括多组单调谐滤 波器及高通滤波器，承担了绝大部分补偿谐波和 无功的任务。电力有源滤波器的作用是改善整个 系统的性能，其所需的容量与单独使用方式相比 可大幅度降低。 从理论上讲，凡使用Ｌｃ滤波器均存在与电 刀 网阻抗发生谐振的可能，因此需对电力有源滤波 上述方案中，无源滤波器主要用于滤除含量 器进行有效的控制，以抑制可能发生的谐振。 较高的５次和７次谐波，同时用于补偿无功，而 ３现场测试相关 有源滤波器则用于滤除高次分数谐波，同时起到 ３．１测试概况 抑制谐振的作用。 为了查明１．５Ｔ中频电炉非线性负荷的谐波 假设补偿的目标功率因数ｃｏｓｑ￣２＝０．９６，则： 污染情况，为谐波治理及无功补偿提供依据，我 需要补偿的基波无功功率Ｑ Ｂａｖ Ｐｃ（ｔａｎｑｇｌ 们现场进行了谐波测试。系统为１０ｋＶ配电线路 ｔａｎ￣２） 供电，与中频电炉配套的配电变压器的主要有关 其中：Ｐｒ最大有功计算负载（ｋｗ）； 参数如下：型号为ＺＳ１５００／１０，额定电压１０ｋＶ￣ Ｂａ —平均负载率，一般可取０．７～ｎ８； ５％Ｈ５０Ｖ，１０ｋＶ侧额定电流为８６．６Ａ，短路阻抗 ‘ｐ。—补偿前的功率因数角，ｃｏｓｑ￣１＝０．８６； ６．１５％。测试了炼一炉钢的过程中产生的谐波电 ‘ｐｆ＿补偿后的功率因数角，ｃｏｓｑｏ２＝０．９６； 流 取表３．１数据计算得知Ｑｃ－２９６ ｋｖａｒ（三 －３．４测试结论 根据以上数据分析，存在较大的无功，且在 变压器低压侧电流总畸变率（ＴＨＤ）大约为２８％， 超过了国标要求。中频电炉在运行时注入电网的 谐波电流超标。因此，可以在谐波源就地采取抑 制谐波的措施。 ４治理方案 根据现场数据分析，存在较大的无功，因此 从 价比最优的角度考虑，拟采用混合型滤波器 对现场的无功和谐波进行补偿。结构如图４．１所 一１４８一 中国新技术新产品 工业技术 Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏ———— ｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐ— ｒｏｄｕｃｔｓ 供电企业线损“四分”管理研究 周艳尼 （云南电网公司昆明供电局，云南昆明６５００００） 摘要：降低线损、提高均价、提高电费回收率是综合考评电力营销成绩的三大指标。本文就线损管理方面，特别是低压线损管理谈 几点看法。 关键词：低压线损；四化管理；４ｇ讨 ｌ目标数字化 国家电力公司要求网改后的低压线损率要 小于１ ２％，一流县级供电企业要低于１ １％，这 是对全国各省ｒ市、区）总的要求。而对具体每一 个供电单位来说，各个地的电网结构千差万别， 经济条件不同，用电量各不相同，用电环境各有 差异，用同一个指标来考核低压线损显然是不 合理的，这势必影响电工线损管理的积极性。因 此，做好低压线损理论计算工作势在必行，这是 低压线损管理由粗放式管理到集约式管理的必 然要求，根据理论计算结果合理确定各供电单 位低压线损指标，使各供电单位低压线损的指 标数字化，各供电单位也根据理论计算结果并 结合表计新旧及历来完成情况等多方面因素确 定各个低压台区的线损指标。这样，每—个供电 单位有每个单位的线损指标，每个台区有每个 台区的考核指标，线损管理细化到每一个台区， 全所上下都有管理责任，打破了以往的大锅饭 管理，干好干坏不一样，充分调动广大农电工的 降损积极性。 ２管理制度化 ２．１抄表管理精细化 按规定的抄表日期抄表到位，不得擅自更 改抄表日期和提前或延后抄表，减少因抄表时 间差造成的线损波动。规定日期一般为照明、非 工业、普通工业、商业服务业、农业等小电力客 户，于每月２５日前抄表；大宗工业客户及用电 量较多的其他客户，于月末前３日抄表；特大电 力客户，于月末２４时抄表。坚持同步抄表制度， 消除时间线损，减少线损误差率。 抄表要到位，杜绝估抄、漏抄和错抄等现 象。一是抄表时应了解客户生产经营状况、产品 销路及近期的发展趋势。二是要积极推广应用 计算机远程集中抄表、无线电集中抄表等先进 的抄表手段和方法，提高抄表效率和质量，真正 实现同期同步自动化抄表，使抄表时间差和表 码误差降到最低限度。 ２．２电量、电价、电费核算规范化 相） 是积极推广计算机核算工作，减少核算 差错，确保电量、电价、电费正确无误。 二是实施抄管分离，确保营销抄、核、收三 个环节既相互独立又相互约束，实现抄表不核 算、核算不收费，彻底杜绝内部工作人员的徇私 舞弊现象。 ２－３计量管理标准化 是供电单位应设立专 ）职计量管理员， 负责计量装置的日常管理工作。二是对客 户电能表要实行统一管理，建立台帐，统一按周 期修、校、轮换，提高表计计量的准确性。三是推 广应用新型电能表或长寿命电能表，并可适当 采用集中抄表系统，坚决淘汰老型号电能表。四 是加强计量装置的配置管理，根据客户的设备 容量、负荷性质和变化隋况，科学地配置计量装 置，使计量装置在较高的负载率下运行，提高计 量准确性。五是对农村居民生活用电的计量，应 采用户外集中计量的方式，把若干户的电能表 集中在计量箱内，这样便于管理又防止窃电。 ３技术措施标准化 ３．１尽量缩短供电半径，减少线损 供电半径要严格控制在符合技术要求的范 围内。对于未能达到要求的台变，其供电半径依 然很长，线路损失电量了不少，会影响了线损指 标的完成。我们应该进行电网改造，增加变压器 台区，缩短供电半径。其次是更换导线，加大线 径，降低线损。 ３．２尽陕更换节能电表，淘汰高耗表 目前老供电区大部分用户使用的是新型单 相电表，但有部分用户仍在使用早该淘汰的表， 不管是ＤＤ２８型还是其他型号的表，表损高，准 确性差，这是造成低压线损高的一个重要原因， 加快表计轮换速度，以此来降低线损。 ３．３安装补偿装置．提高功率因数，降低线 损 部分用电单位没有无功概念，不愿加大无 功补偿的投资，严重影响线路的功率因数，造成 功率因数低，线损高。供电企业要按照用户实际 一一用电情况，安装随机补偿装置或集中补偿装置， 提高功率因数，降低线损。 ３．４加大营业普查力度，杜绝偷漏电现象 用电检查的主要任务就是防止窃电和保证 正确计费。一是定期组织营业普查和供用电合 同清理。通过对用户档案及专用配变的容量、倍 率、计量装置接线与运行状况进行核查，对规范 用电秩序，堵塞漏洞，防窃电起到较大作用。二 是充分利用营销系统数据做好分析，及时发现 问题，对突增突减户有针对眭地进行检查。三是 安排用电检查及相关人员采取轮流排班夜查 制，以勤查、轮番奄、跟踪查为主，做到点面结 合。四是要积极采用防窃电技术措施，如采用防 窃电多功能电能表，防窃电计量箱，配电柜等。 五是加大力度宣传依法用电、依法治电，不给窃 电者有可乘之机。 ４创新管理科学化 成立Ｑｃ小组，探讨线损管理工作的科学 性和合理ｌ生，通过实践来检验收到的实际效果 线损管理工作只有通过科学、合理的程序，才能 及时发现问题采取应ｘ，％ｌｌｌ￣，成立ＱＣ小组就是 要吸纳在线损管理工作中有突出经验的同志和 业务技术精湛的人员来参与，通过研究和检测 线损难以控制的个别线路和配变台区，来查找 存在的各类因素，分析那些因素是共陛的，是可 以通过有效管理手段来加以控制的，那些因素 是部分存在的，是需要完善设备和提升技术含 量来改进的，那些因素是具有突出个性的，需要 认真查找原因，区别对待的。把分析和制定的措 施运用到被管理的线路和配变台区，通过跟踪 检测，定期检查，来评判收到的效果。Ｑｃ小组负 责把这些在实践和检验过程中获得的经验分门 别类，推广应用，逐步标准化、流程化线损管理 措施，形成一套完整的控制程序，也可以通过 Ｑｃ小组研究成果发布会，来征询管理部门在实 际应用过程中发现的新问题，进行持续改进和 不断完善，真正把线损管理工作纳入到科学和 有序的管理中去。 １．５Ｔ中频炉的检测，提出了谐波治理及无功补偿 的方案。混合型滤波器的使用，不仅谐波能得到 无源滤波器设计为两组单调谐波滤波器，设 其中Ｅ一电压有效值 有效的抑制，无功也可以得到充分的补偿。同时 计容量为３３０ ｋｖａｒ（￣相），用于补偿无功和５次 ＩＣ｝ｒ谐波电流有效值 ０％以上。随着我国电能 ７次谐波。 取表３－２数据计算得知ＳＡ＝８６．４ｋＶＡ（三 节能效果预计可以达到１质量的要求不断提高，混合型滤波器有着巨大的 有源滤波器设计为并联型有源滤波器，容量 相），选用１００ｋＶＡ，用于抑制消除ｌ１＿２５次谐波。 根据这些数据进行滤波器的容量进行选型， 场潜力 参考文献 上述方案的特点：采用并联补偿方案，系统作为 整体并联接入电网，硬件电路简单，便于现场安 ｆ１１陶骏刘正之．有源电力滤波器的主电路参数 装；变压器出线端进行集中补偿，采用混合型滤 设计阴．电源技术应用２００１，０３：１－－４． 波方案，主要次谐波由无源滤波器滤除，降低了 圈王兆安．谐波抑制和无功功率补偿（第２版）【Ｍ］． 机械工业出版社２００６，１：２５７－２７ 有源滤波器的容量，减少系统成本；有源的控制 北京：部分补偿电流实时跟随其指令电流信号的变化， 作者简介：杨建芳（１９８１）２００４年毕业，本科 为闭环控制。 学历，现在许昌烟草机械有限责任公司工作，助 ５结果 本文在介绍谐波治理原理的基础上，分析了 理工程师。 各种滤波器的结构特点，通过对国内广泛应用的 图４１补偿方案示意图 由ＳＡ＝３ＥＩＣｈ确定 中国新技术新产品 一１４９—