三相可控硅调功设备的谐波治理

摘 要

江苏法尔胜光子有限公司光纤拉丝设备采用了大量加热炉，主要靠三相可控硅功率调节设备控制加热炉温度，但是三相可控硅功率调节设备在运行过程中会产生大量谐波，谐波次数固定，谐波电流大小会在一定范围内变化。为此在配电间电力变压器低压侧安装单调谐滤波器的无源滤波装置来进行谐波治理和无功补偿，取得良好效果。

【关键词】三相可控硅功率调节器 谐波 滤波器

公司光纤拉丝主要大功率用电设备，如感应炉、石墨电阻炉，使用可控硅整流和部分变频设备，设备运行中会产生大量的谐波，这些谐波在无功补偿电容器组中得到进一步放大，对电容器组的可靠运行带来很大的安全隐患，给企业带来较大的经济损失，且原电容补偿装置已运行时间较长，电容器等有很大隐患，故此考虑进行滤波补偿装置的改造。

1 滤波装置投运前电能质量测试数据

在滤波装置投入运行以前，利用电能质量测试仪器，对上述设备运行时的电能质量进行了多次的跟踪测量，并对测量数据进行了统计分析，发现可控硅整流设备在运行中产生大量的谐波，而且产生的谐波比较复杂，但以5次、7次谐波为主;变频设备在运行中产生的谐波含量比例相对固定，特征谐波为5次、7次，也比较固定。

测试仪器：FLUKE 434、测试时间：2012年4月26日，系统无功功率需求范围200～350kVAR。

2 设计目标

（1）无功补偿后功率因数满足国标要求。

（2）补偿设备可靠、稳定运行。

（3）补偿设备投运后，对谐波具有一定的吸收功能，改善电能的质量。

（4）设备投资最经济。

3 滤波器的设计原则

（1）滤波器提供的容性无功应满足补偿功率因数、抑制电压波动及闪变的要求。

（2）设计的滤波器同时具备吸收谐波及无功补偿的双重功能。

（3）选取的滤波电容器的额定电压应保证滤波器的安全可靠运行。

（4）滤波器的分组应满足滤除谐波电流的要求。

（5）滤波器设计时应进行充分的计算机仿真计算、数据库选优，进行多方案设计比较，最终选择最佳方案。

（6）对选定的滤波器应进行滤波器各种运行方式下的计算机仿真，避免与系统发生谐振;即在各种运行方式下谐振点不在整数次谐波频率下。

（7）对滤波器的安全运行过电流、过电压的安全运行应进行仔细校验，确保安全可靠。

4 滤波器的设计

4.1 滤波器主要设计参数如下

运行方式：兼具自动/手动功能;投切路数：4路;谐波治理次数：3、5、7次;总补偿容量：480kVAR，基波无功功率补偿容量328kVAR;电容器组额定电压：480V;投如方式：3-5-5-7，切除方式：7-5-5-3。

滤波器一次系统图如图1所示。

4.2 滤波电容器安全值校核公式

≤1.3ICN

式中IC1 指流过电容器的基波电流;ICn指流过电容器的第h 次谐波电流;ICN指电容器的额定电流

5 滤波效果

滤波支路3-5-5-7全部投入运行，在满足功率因数前提下，谐波都能得到有效控制，装置于2012年4月份投入运行，至今运行稳定可靠。

6 结论

通过无源滤波装置投用前后的电能质量测试对比，针对性处理的3、5、7次谐波得到有效的治理，谐波电流畸变率明显下降，功率因素平均0.96，装置设计符合要求，满足谐波治理的需要。

参考文献

[1] （奥地利）G.J.Wakileh 著，徐政译.电力系统谐波―基本原理分析方法和滤波器设计[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2] 李爱洲.中频炉的谐波治理设计分析[C].中国电机工程学会论文集，2012.

作者单位

江苏法尔胜光子有限公司 江苏省江阴市 214434