中频电炉滤波补偿装置应用
一、介绍
山东某铸造公司主要设备为中频电炉，中频电炉属于典型谐波源，产生大量谐波，造成补偿电容器无法正常投入运行，功率因数达不到供电要求的0.9以上，每月产生无功罚款1.2万元左右，变压器温度在夏季达75度，造成电能浪费，寿命缩短。谐波电流注入电网，在电网阻抗上产生谐波电压，引起电网电压电流畸变，影响供电质量及运行安全，使线路损耗及电压偏移增加，对电网和工厂本身电气设备均会产生不良的影响。
二、基础数据及系统图
1、变压器参数：变压器型号为S11-2500KVA，电压为10000V/660V，额定电流为I=2186A。
2、中频炉参数：中频炉由一台变压器独立供电，容量为2吨。
3、实际运行参数：视在功率S=700KVA-2200KVA，有功功率为P=600KW-2000KW，无功功率为Q=550KAR-1150KAR，功率因数为PF=0.6-0.97，工作电流I=430A-1924A
4、供电系统图：
三、滤波补偿装置设计依据
1、根据电能质量 公用电网谐波 GB/T14519-1993
2、根据电能质量 电压波动和闪变 GB12326-2000
3、根据供电系统阻抗和相关参数
4、根据现场测量结果及仿真计算
四、治理方案
1、 治理目标
根据企业实际情况，我公司针对中频炉谐波治理设计了整套滤波方案，综合考虑负荷功率因数、谐波吸收需要和背景谐波，在企业变压器2500KVA 0.66KV低压侧安装一套谐波滤波装置对谐波进行治理。
滤波装置谐波电流的设计满足国标GB/T14549-93《电能质量 公用电网谐波》的管理规定。
● 在0.66KV系统运行方式下，滤波设备投运后，滤波器吸收点处某次谐波的幅值及含有量都有大幅度下降，功率因数0.95以上。
● 不因为投入滤波装置而引起某次谐波的谐振或谐振过电压、过电流。
2、方案确定
中频炉在工作过程中谐波较大，各次谐波电流比例占基波的8.2%-25.3%，谐波随中频炉功率增而增大，对电网、用电设备本身和其它用户都造成了不同程度的影响。中频炉工作过程可分为初加热过程、全功率过程和半功率保温过程，初加热过程持续时间短，但高次谐波比较丰富。功功率过程工作占大部分时间，电流大，谐波含量大。半功率保温过程功率因数低。依据测试数据主要谐波成分是5次 、7次、11次、13次其中以5次谐波为最大，电压畸变严重。综上因素考虑滤波补偿装置采用BDKJ-LC I型，设计5次、7次、11次三条LC滤波支路，吸收5、7、11次及以上次数的谐波。方案采用仿真法对各回路投入时是否产生非特征频率的谐振进行分析，并最终确定回路的参数。
供电系统及滤波原理图：
五、治理效果
六、结论
1、滤波补偿装置投入运行，自动跟踪中频炉的各种负载设备变化，使各次谐波得到有效滤除。
2、未治理前电压总畸变率(THD)严重超出国标5%的限值要求。经治理, 电压总畸变率(THD)从原来的15.6%,降止3.4%,各次谐波都符合国标GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》标准要求。
3、经治理谐波电流都得到有效改善，投入后超标的各次谐波电流吸收率都大于80%以上，符合设备设计要求。如5次谐波电流从356A,降止35A左右; 7次谐波电流从182A,降止30A左右， 11次谐波电流从119A,降止18A左右，注入公共点的各次谐波电流均符合国标GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》要求。
4、滤波装置投入后系统的功率因数得到大幅提高，供电系统0.66KV侧从原来的0.87左右提到0.95以上,有功功率、视在功率、无功功率都得到节省，有效降低用电设备和供电线路的损耗。
5、谐波治理后变压器温度由原来的75度降低到50度，节省了大量电能，变压器使用寿命延长。
6、通过治理后有效改善了中频炉的供电电能质量，提高了中频电源的利用效率,有利于系统的长期安全、经济运行,产生更好的经济效益。
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