2021年10kV高压谐波治理兼无功补偿治理专项方案(模板示例)10kV高压谐波治理兼无功赔偿治理方案1系统概述依据某铜业厂提供现有配电系统情况可知，工厂现有35KV进线一条，该线非该厂专线。厂内关键负荷为电解铜生产线及大功率电机等用电设备。因电解铜生产线采取是可控硅整流装置。因为可控硅整流装置六脉及12脉整流特征，在运行过程中将产生以6N±1和12N±1（N为正整数）为主谐波电流注入电网，危及到其它用电设备及电网用电安全。同时因系统功率因数比较低，故用户在10KV母线上安装了一套高压电容赔偿柜，但因为电解铜等用电设备在运行时产生了较大谐波注入系统，而电容赔偿柜在投入后又和系统...

  1系统概述依据某铜业厂提供现有配电系统情况可知，工厂现有35KV进线一条，该线非该厂专线。厂内关键负荷为电解铜生产线及大功率电机等用电设备。因电解铜生产线采取是可控硅整流装置。因为可控硅整流装置六脉及12脉整流特征，在运行过程中将产生以6N±1和12N±1（N为正整数）为主谐波电流注入电网，危及到其它用电设备及电网用电安全。同时因系统功率因数比较低，故用户在10KV母线上安装了一套高压电容赔偿柜，但因为电解铜等用电设备在运行时产生了较大谐波注入系统，而电容赔偿柜在投入后又和系统发生并联谐振，对系统谐波深入放大，造成电容赔偿装置在谐波环境下运行因过载而发生较大异常声音，甚至造成部分电容柜无法正常投入，常常造成高压赔偿电容器熔丝爆炸烧毁。用户配电系统一次示意图图1所表示。图1用户配电系统示意图2系统用电参数分析依据对厂内变电站10KVI段母线谐波测试数据分析，可将运行时有功功率、无功功率、功率因数及谐波改变可归纳为：（1）10KV母线）母线）关键谐波源类型：热电解铜及大功率电机等，（4）10KV线KVI段母线正常运行时负荷基础相等，且负载相对较稳定。有功功率基础全部8000kW左右，功率因数相比来说较低，约0.92左右，无功功率也基础在2800kVar～3300kVar之间改变。3谐波分析因负载大部分采取是六脉波及12脉波整流，产生关键谐波为：6N±1次及12N±1（N为工频频率倍数）。故10KV段谐波特征次为5、7、11、13．．．．．．。其中5、7、11次谐波相对较大，故滤波装置应考虑以滤除5、7、11次谐波为主滤波方法。依据本企业于/09/21日对配电系统10KV母线I段谐波测试数据分析，将设备正常运行时产生各次谐波值分析以下：35kV侧用户协议容10MVA，设备容量90MVA，正常方法下短路容量为689MVA。为了对滤波装置滤波效果要求更为严格，故各次谐波电流注入许可值可按最小短路容量为689MVA标准来考评，见表1。表1注入35kVPCC点各次谐波电流限值2次3次4次5次6次7次8次9次10次11次12次13次13.784.497.075.304.695.053.493.772.854.552.394.0814次15次16次17次18次19次20次21次22次23次24次25次2.024.131.753.311.562.941.381.651.292.481.192.30表1：35kV变电站电源开关进线侧注入公共连接点谐波电流许可值表2注入10kVPCC点各次谐波电流限值（折算）及实际测量值次数31415许可值48.215.724.718.516.417.612.2139.915.98.314.2714实测值0.645.92.5620.34.6412.81.282.881.919.52.4120.641.6表2：因不知道用户10kV侧短路容量，故从35kV侧折算出10kV电源开关进线侧注入公共连接点谐波电流许可值及各次谐波电流实际侧量值，因15次以上各次谐波比较小，表中不一一列出。上述谐波电流经过主变返送到电网，会造成上级电网母线谐波电流（电压）超标。所以，本方案设计在10kV母线I段上安装一套高压滤波赔偿装置，使10kV接入点（考评点）谐波及功率因数满足国家标准要求。国家标准GB/T14549-93要求以下：公用电网谐波电压（相电压）限值见表3。表3电网标称电压kV电压总谐波畸变率%各次谐波电压含有率%奇次偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.84谐波电流许可值公共连接点全部用户向该点注入谐波电流分量（方均根值）不应超出表3中要求许可值。当公共连接点处最小短路容量不一样于基准短路容量时，表3中谐波电流许可值换算见附录B（补充件）表4注入公共连接点谐波电流许可值标准电压KV基准短路容量MVA谐波次数及谐波电流许可值.129.7188.6167.88.97.1146.142411118.5167.1136.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66..5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.14..7125.18.83.84.13.15.62.64.72..22..51.93.6.1.73.21.51.81.42.71.32..1135.49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.41.61.91.52.81.42.6110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.71.71.91.52.81.32.51.21.41.12..11.01.95确定基波无功功率赔偿容量依据前面对I段母线现场谐波测试数据分析可知，10kV母线I段总进线kW之间。平均功率因数在0.92左右，系统所缺无功基础全部在2800～3300kVar之间。按以下公式即计算出需要赔偿无功功率Q＝P（－）取COS=0.98得到要赔偿无功功率Q＝1800kVar，以下将以此无功赔偿容量作为设计各滤波回路依据，同时考虑其它部分小负荷接入运行或全部负荷全部满负荷运行时，10kVI段母线滤波赔偿对网压波动改善估计引发网压波动原因主要在于电网无功功率改变，相关网压波动计算公式以下：△Sb—系统基准容量△电压波动最大值为：△Vmax(%)=100*△Qmax/ScSc=Sb/XsSc—供电点至电源短路阻抗标么值。赔偿前Vmax(%)=100*△Qmax/Sc=100*3.3/156=2.1赔偿后Vmax(%)=100*△Qmax/Sc=100*1.5/156=1–取赔偿前相同有功功率为参考。滤波赔偿对网压波动改善是显著。710kV侧滤波赔偿FC方案设计7.1滤波方案确实定采取三频率点滤波，用系统仿真分析比较了多组滤波组合滤波效果，并从中选出5，7，11次三个滤波支路为组合方法，因系统中11次以上各次谐波分量较小，故本方案设计11次采取高通滤波。在相同基波赔偿容量下，采取5，7，11次滤波组合有利于吸收系统中5,7，11次及11次以上各谐波，同时对其它次谐波也不会产生放大作用。为了愈加好地吸收11次及11次以上特征谐波电流，方案设计时将合适加大11次安装容量。滤波系统投入后对于4次，6次，9次谐波有大约1.5倍放大，因为系统中4，6，9次谐波本身就比较小，故不会对系统产生一定的影响，也不会超标。仿真分析给出谐波吸收曲线MVA)滤波组合——谐波吸收率图图310kV(156MVA)滤波组合——系统阻抗图图示表明高压滤波赔偿装置投入后，10kV系统不可能会发生特征谐波频率放大，线路短路容量小对谐波电流吸收效果优于短路容量大。曲线%，6次为120%，7次为30%，8次为70%，9次为80%，10次为150%，11次为25%，11次以上平均为70%。由此可见，滤波装置投入后对第3、4、6、10次谐波电流略有放大。考虑到系统阻尼特征，谐波电流数值会较计算值小。从谐波阻抗图2可算出滤波不接和滤波接入各次谐波电压及总谐波电压值。将各次谐波电流乘以该次谐波阻抗值（变压器），即得到该次谐波电压值，将各次谐波电压值平方求和后开平方，得到UTHD值。7.2滤波回路组合电路结构每相回路由滤波电容和滤波电抗串联，三相由三个单相接成Y型，中性点绝缘，含开口电压检测保护，电流不平衡检测保护等。电容器组并接放电线圈，各滤波回路接入避雷器，熔断器等。电路原理见下图，图4以10kV母线I段为例给出主原理图，滤波回路由高压控制柜真空接触器控制，共有控制柜3台。图4滤波系统一次原理图表510kV滤波电容器电抗器参数表H5H7H11备注电容器(uF)23.8919.1123.89三相电容器安装容量(kVar)1267(7.5kV)1017(7.5kV)1267(7.5kV)3550三相电容器输出容量(kVar)00电抗器（毫亨）17.3310.993.54电抗器额定电流A50（44）40(35)50(44)（）内为基波值电抗器额定电流是指该回路基波电流和各次谐波电流均方根值。表610kV滤波电容器额定参数滤波支路内容5次7次11次单台标称电压（kV）7.57.57.5单台额定容量（kVar）211169211单台额定电流（A）2822.528单台电容（μF）11.959.5611.95有效容量/相（kVar）250200250安装容量/相（kVar）6额定电流/相（A）564556电容器连接方法/相2并2并2并三相总台数（台）666表71#滤波电抗器参数滤波支路内容5次7次11次额定电感值（mH）17.3310.99.54额定电流（A）504050要求可调范围＋10%～－10%＋10%～－10%＋10%～－10%数量（台）111注：滤波电抗器调整范围是考虑到限流电抗器电感制造误差－10%～＋10%，滤波电容器组制造误差0%～＋3%计算出来，但制造厂制造滤波电抗器可调范围通常在－5%～＋5%，这么必需对电抗器可调范围、滤波电容器制造误差加以限制。(1)滤波电容器选型以下：5次滤波电容器选择AFM7.5-211-1W7次滤波电容器选择AFM7.5-169-1W11次滤波电容器选择AFM7.5-211-1W(2)滤波电抗器（铁芯或空芯电抗）选型以下：5次滤波电抗器选择LKGKL—10-50A-17.33，Q=40左右7次滤波电抗器选择LKGKL—10-40A-10.99，Q=40左右11次滤波电抗器选择LKGKL—10-50A-3.54，Q=40左右电抗器经过调整两个相同线圈间距离来调整电感，调整范围－5%~＋5%。设备订货时必需对电抗器、滤波电容器组制造误差加以限制。(3）滤波器电容器内部故障及成套保护a.不平衡电流保护a.过电压保护a.失电压保护a.电流速断保护a.氧化锌避雷器抑制过电流保护a.操作过电压a.单台滤波电容器采取喷逐式熔断器a.放电线圈放电保护滤波器保护能够装在对应断路器柜上。其中过电压和欠电压保护四个支路共用一套即可。（4）对滤波器监控要求因为滤波器整体对10KV调谐，通常不许可每套滤波器某个支路单独运行（以免对低次谐波产生放大，滤波支路投入间隔取0.5～1分钟，投入时从低次往高次按5、7、11次投入次序进行，切除时从高次往低次按11、7、5次次序依次切除（切除时无间隔要求）。滤波器监控能够采取JKWX控制器实现对滤波器控制和监视，监控必需含有以下功效：a．对滤波器进行程控投切，控制滤波器支路投切前后次序、投切时间间隔，故障连琐跳闸；b.统计开关变位、保护动作、电压、电流、有功功率、无功功率等参数；c．依据系统谐波电压或功率因数自动控制滤波器投切套数，也能手动控制滤波器投切；d.指示故障类型；f.监测滤波器室内温度，超限报警；e.测电容器放电容情况等；（5）滤波器成套设备3个滤波支路分别采取3台高压开关柜；电容柜架3台；隔离开关3台；放电线KV滤波装置控制标准、10KV母线联接要求及运作时的状态信息前后台并列操控方法由前台向后台提供电容器组开关节点：各滤波回路电容过电流保护常开接点一对各滤波回路电容零序电压保护常开接点一对各滤波回路电容电流不平衡差保护常开接点一对各滤波回路电容过电压保护常开接点一对各滤波回路电容欠电压缩保护常开接点一对各滤波回路真空接触器常开常闭接点各一对8设计按照本治理方案遵照标准为：GB12326-《电能质量电压波动和闪变》GB12325-1990《电能质量供电电压许可偏差》GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》GB/T14543-1995《电能质量三相电压许可不平衡度》GB311.1-5-86《高压绝缘配合和试验技术》GB50227-95《并联电容器装置设计规范》JB7111-93《高压并联电容器装置》行标DL/T586-95《电力设备监造技术导则》《钢铁企业电力设计手册》9技术指标及考评指标谐波电压限值友好波电流限值：符合国家标准GB/T14549-93要求。月平均功率因数PF（10kV母线及以上。含有控制、联锁、检测、过电压保护和继电保护等功效。滤波装置采取单片机控制，三套独立滤波装置信号互联，确保滤波装置不过载运行。滤波装置除检测常规电参数外，还含有检测谐波电流电压功效。9.1治理后考评指标（1）考评点考评点设在10kV母线I段进线端。功率因数滤波装置投入后，月平均PF≥0.95电压变动限值≤2%(10〈r≤100〉≦电压闪变限值：短时间闪变值Eplt≤0.9(10min)长时间闪变值Eplt≤0.7(2h)（2）谐波电流考评指标滤波装置投入后，注入10kV系统谐波电流在国家标准限值以内。（3）谐波电压考评指标滤波装置投入后，在10kV母线）谐波电压总畸变率THDu＜4%偶次＜1.6%奇次＜3.2%

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