為了查明某市非線性負荷的諧波污染情況,為今后諧波治理提供依據,對某鋼業有限公司1.5噸中頻電爐進行了諧波調查測試。測試了煉一爐鋼的全過程中產生的諧波電流。測試結果表明,中頻電爐的5次、7次諧波電流超標嚴重。
采用如測試方法:測量儀器的設置:用DZ-4電能質量分析儀測量;將儀器設置為自動定時測量方式,每兩次測量間隔為一分鐘,設置諧波次數為第2次--~25次,進行一爐煉鋼周期的連續諧波測量;測量信號的抽取:電壓信號因無法抽取信號暫未測量;電流信號取自被測10kV線路測量CT的二次回路試驗端子接入電能質量分析儀的電流輸入端,CT變比為100/5。
測量完畢后利用儀器的后臺分析功能,對定時測量的存盤數據文件作統計分析,得到各次諧波的95%概率值、最大值、最小值和平均值,并以最大相的95%概率值作為最終測量結果,與國標的限值或允許值比較來確定諧波電流是否超標。
最后得出結論
該公司1.5噸中頻電爐在在正常開爐冶煉過程中,在配變10kV側的主導諧波電流是5次、7次、11次等六脈動整流的特征諧波,其中5次諧波電流超標6.32倍;7次諧波電流超標3.37倍;11次諧波電流超標1.43倍;23次和25次諧波電流分別超標2.37倍和2.45倍。
中頻電爐在運行時注入電網的5次和7次等諧波電流嚴重超標。由于目前中頻電爐的使用比較普遍,故對電網造成嚴重的諧波污染和干擾影響,威脅到電網設備的安全運行,應當引起用電管理部門和用戶的高度重視。因此,根據"誰干擾,誰污染,誰治理"的原則,必須在諧波源用戶就地采取抑制諧波的措施,這是最經濟有效的。如果該廠是長期使用該中頻爐的話,建議某市供電局應督促該廠在配變的低壓側加裝5次、7次及高通濾波器,就地濾除主要次諧波,將諧波水平限制到國標允許值范圍之內。
如何抑制中頻爐的偕波干擾?0.75t的爐子功率多少?變壓器容量多少?
據以往我們測量的數據可知,0.75噸的中頻爐的平均功率在450kw,無功功率在180kvar左右。諧波電壓畸變率一般在15%左右,諧波頻譜主要集中在250hz,大約在130A左右,350hz大約在60A左右。如果對5次和7次采取濾波措施,則可以保證大部分的諧波電流被吸收,保證上一級電網的用電安全。該濾波器采用LC濾波基本原理,在濾波的同時補償電網的功率因數,可以達到非常滿意的效果。
關于電弧設備、整流設備的諧波治理
現在很多鋼廠、鋁廠的電弧爐、中頻爐都會產生大量的諧波,根據我們積累的案例來看,治理的方式是不一樣的。如果諧波源是整流換流設備,則可在低壓母線側加裝并聯無源濾波器,只要濾波器容量設計足夠,調諧點和支路數合理,其效果就有保證。適當改變諧波電流分布或網絡諧波阻抗,同時也改善了電網的諧波電壓水平。如果諧波源是電弧設備,因其存在間諧波,諧波頻譜偏低,相角、幅值波動較大,加上功率快速閃動,所以用普通并聯無源濾波器效果不佳。
諧波對不少的儀表讀數是有很大的影響的,會使誤差增大,這在實際測試中能碰到。因此,有的儀表加裝了抗干擾措施。 在高壓上流入電網的諧波電流,與低壓流入電網的諧波電流是一致的,僅僅是經過變壓器后,電流值存在一個變比關系,低壓的電流更大。
中頻爐由于是經整流后變為中頻,其產生高次諧波對電網的危害很大,使一些電器設備損壞,特別是電力電容器,對現有的中頻爐進行實測,沒有加裝電力濾波器的中頻爐均超過國標GB/T 14549-93《電能質量 公用電網諧波》中規定的允許值,又根據電力部的規定:"因電網或用戶用電原因引起的電能質量不符合國家標準時,按"誰干擾,誰污染,誰治理"的原則及時處理,并貫穿于電網及用電設施設計、建設和生產的全過程。 "因此,目前電力部門已重點整治。在購中頻爐時,要中頻爐生產廠家提供中頻爐產生的諧波資料及保證條件。