摘(zhāi)要
：大(dà)型(xíng)精煉爐在(zài)對(duì)鋼(gāng)水進(jìn)行加(jiā)熱並(bìng)精煉(liàn)的過程(chéng)中,由(yóu)於電(diàn)弧電流的不穩(wěn)定變化(huà),會產生高次(cì)諧波(bō)注入電力(lì)係統,同時從電力係統(tǒng)中吸收大量無功功(gōng)率(shuài)造成35kV母(mǔ)綫(xiàn)電壓波(bō)動。電(diàn)力(lì)係統(tǒng)諧(xié)波(bō)的(dí)存(cún)在將(jiāng)會(huì)縮(suō)短(duǎn)電(diàn)氣(qì)設備(bèi)的(dí)壽命，增加(jiā)電(diàn)力(lì)係統(tǒng)引發諧波諧(xié)振叫的(dí)概(gài)率，導致(zhì)續電保(bǎo)護(hù)和自動裝置(zhì)誤動(dòng)作(zuò)以及幹(gān)擾通(tōng)信(xìn)等。本文對(duì)諧(xié)波(bō)濾波及無功補償(cháng)裝(zhuāng)置的工作原理(lǐ)進行了(liǎo)深(shēn)入的研究,通過(guò)對諧波(bō)濾波(bō)及無(wú)功補償裝(zhuāng)置的優化設(shè)計及模擬仿真(zhēn),以(yǐ)達(dá)到(dào)治理(lǐ)諧波，提高(gāo)功(gōng)率(shuài)因(yīn)數(shù)和(hé)優(yōu)化(huà)電(diàn)能(néng)質量(liáng)的效(xiào)果。

關(guān)鍵(jiàn)詞
：精煉爐；諧(xié)波濾波；無(wú)功(gōng)補償(cháng)

0引言

大(dà)型精煉爐治煉過(guò)程中(zhōng)會(huì)產(chǎn)生(shēng)大量的諧波(bō)並(bìng)消耗大量的無功功(gōng)率.諧波和低(dī)功率(shuài)因數對電氣(qì)設(shè)備會產(chǎn)生(shēng)很大(dà)的危害並帶(dài)來許多(duō)附(fù)加(jiā)的經(jīng)濟(jì)損(sǔn)失(shī)。電(diàn)力係統中的(dí)諧波問(wèn)題(tí)會(huì)導(dǎo)致(zhì)電力設備發(fā)生故障(zhàng)，降低爐變變壓(yā)器網的(dí)運行(háng)效率，影(yǐng)響(xiǎng)周邊的(dí)用(yòng)電安全，增加(jiā)電(diàn)力係統(tǒng)的(dí)網損以及引(yǐn)起(qǐ)綫路(lù)誤(wù)跳閘等一(yī)係列問題。因此,企業(yè)需要對大型(xíng)精煉爐治煉(liàn)過(guò)程中引起的電能質量(liáng)問(wèn)題(tí)加(jiā)以治理(lǐ)。

1，諧波(bō)濾波(bō)及無(wú)功(gōng)補(bǔ)償裝(zhuāng)置的工(gōng)作(zuò)原理

在大型精煉爐(lú)治煉過程(chéng)中(zhōng)要想濾除諧(xié)波，補償功率(shuài)因數降低(dī)綫損，節(jié)約電能，降(jiàng)耗增益,同(tóng)時又(yòu)要考(kǎo)慮(lǜ)節(jié)省(shěng)投資,根(gēn)本(běn)辦法(fǎ)就(jiù)是(shì)加(jiā)裝設(shè)備限製精(jīng)煉爐(lú)冶煉(liàn)過程(chéng)中(zhōng)注(zhù)入電網的(dí)諧波(bō)電流(liú),同時(shí)兼(jiān)顧功率(shuài)因(yīn)數(shù)的(dí)提高(gāo)。

從工(gōng)作(zuò)原(yuán)理上看(kàn),目(mù)前(qián)的(dí)濾(lǜ)波(bō)裝置分(fēn)為(wéi)以(yǐ)下兩(liǎng)種:一種是有(yǒu)源(yuán)濾波(bō)器，即利(lì)用電力電(diàn)子(zǐ)技術將有源濾(lǜ)波器設計(jì)成諧波源(yuán),使有源濾波器產(chǎn)生的諧波與負荷產(chǎn)生(shēng)的諧(xié)波大小相等且(qiě)方向相(xiāng)反，以此(cǐ)來消除(chú)負荷產生(shēng)的諧(xié)波(bō),從(cóng)而(ér)實(shí)現(xiàn)治理(lǐ)諧波(bō)的(dí)效果(guǒ),此類(lèi)方(fāng)法由(yóu)於技術(shù)與價(jià)格等方(fāng)麵的(dí)原因令(líng)其市場化尚需一(yī)段時間。另(lìng)一種為(wéi)無(wú)源濾波(bō)器(qì),它是(shì)利(lì)用電(diàn)容(róng)電感諧(xié)振(zhèn)的原(yuán)理(lǐ)達到“吸收"諧波的效(xiào)果(guǒ),從而降低進入公(gōng)用電(diàn)力係統的諧(xié)波(bō)使(shǐ)得電(diàn)力係統的諧(xié)波(bō)電(diàn)壓畸變(biàn)水平(píng)維持在較低(dī)的水平(píng)同時(shí)濾波(bō)電容(róng)器發(fā)出(chū)的(dí)基波無(wú)功(gōng)功率(shuài)起到補償功率因數(shù)的(dí)作(zuò)用(yòng)。實際工程中(zhōng)交(jiāo)流(liú)濾波(bō)裝(zhuāng)置(zhì)的設計(jì)是很復雜的(dí)，不僅(jǐn)要(yào)求(qiú)有(yǒu)良好(hǎo)的(dí)濾波效果，同時還要防(fáng)止旁頻諧波(bō)放大及電(diàn)力係統並(bìng)聯諧振，所以(yǐ)說(shuō)濾波支路(lù)間(jiān)容量(liáng)的合(hé)理(lǐ)分配是濾波(bō)裝(zhuāng)置設計(jì)的重要(yào)任務(wù)之一(yī)。受(shòu)交流濾(lǜ)波裝(zhuāng)置的電容(róng)電(diàn)感，環(huán)境溫(wēn)度(dù)電網頻率(shuài)波動等(děng)諸多不(bù)可(kě)控因素的影響，交(jiāo)流(liú)濾(lǜ)波(bō)裝置(zhì)在(zài)實際(jì)運(yùn)行(háng)過(guò)程(chéng)中可能(néng)會出現頻率(shuài)失調的現(xiàn)象(xiàng)，從而無(wú)法(fǎ)達到既定(dìng)的(dí)濾波(bō)效果。因此(cǐ),在設計階段利(lì)用相關(guān)軟件(jiàn)進行(háng)上述因素的仿真(zhēn)分析是(shì)濾(lǜ)波裝(zhuāng)置(zhì)設計中(zhōng)的(dí)重要步(bù)驟之一。

2，諧(xié)波(bō)濾波及無功補償(cháng)裝置的(dí)優化(huà)設計(jì)

2.1確定(dìng)濾波(bō)器(qì)的(dí)主接綫(xiàn)

根據不采(cǎi)取任(rèn)何治(zhì)理(lǐ)措施時(shí)的計(jì)算結果，針(zhēn)對大型(xíng)精煉(liàn)爐(lú)自然(rán)功率因數(shù)低且(qiě)又產(chǎn)生諧(xié)波的特點，擬(nǐ)在精煉(liàn)爐(lú)35kV母綫(xiàn)設(shè)置(zhì)兩套無(wú)源濾波裝置(zhì),每(měi)台精煉爐(lú)配(pèi)置(zhì)一(yī)套濾波裝置(zhì)該裝置(zhì)由濾波電(diàn)容(róng)器，濾波電(diàn)抗器和(hé)電(diàn)阻器(qì)組成,采取(qǔ)與精(jīng)煉爐並聯的運行方式(shì)。

根(gēn)據對同類精(jīng)煉爐的(dí)測試和(hé)治理經驗(yàn)，濾(lǜ)波(bō)器(qì)采(cǎi)用二階減幅型高通濾波(bō)器,其優點是對(duì)高次(cì)諧(xié)波(bō)(如4次(cì)，5次(cì)及以上(shàng)各(gè)次(cì)諧波(bō))也有一(yī)定(dìng)的濾(lǜ)除(chú)作(zuò)用,濾波(bō)頻帶(dài)寬(kuān),有一定(dìng)的阻尼(ní)作用,不易使精煉(liàn)爐(lú)產生(shēng)“次諧(xié)波(bō)"，“間諧(xié)波"的(dí)諧振(zhèn)放大，不(bù)會(huì)與係(xì)統(tǒng)發生(shēng)並聯(lián)諧振,濾波(bō)器的(dí)主接(jiē)綫(xiàn)圖(tú)如圖1所示

圖(tú)1濾(lǜ)波器(qì)回(huí)路接綫(xiàn)

2.2確定(dìng)濾波(bō)器的(dí)容量

濾(lǜ)波器(qì)容量以滿(mǎn)足(zú)供電係(xì)統35kV母綫(xiàn)上的功率(shuài)因數(shù)達到(dào)0.93為原(yuán)則。由於濾波器(qì)兼(jiān)具補償無(wú)功功率和濾除(chú)諧波兩大功(gōng)能,但(dàn)其補償(cháng)無功功率的(dí)容(róng)量要遠(yuǎn)大(dà)於(yú)濾除(chú)諧(xié)波(bō)的容量因此(cǐ)取補(bǔ)償無功功率的(dí)容量(liáng)作為濾波器(qì)容(róng)量。根(gēn)據(jù)西(xī)安電(diàn)爐研究所提供的基(jī)礎資料，精煉爐的自然平均功(gōng)率因(yīn)數取值(zhí)0.83,精(jīng)煉爐(lú)的功率因(yīn)數從(cóng)0.83補償到0.93所(suǒ)需的基(jī)波無(wú)功功率為:

Q_cp1=26*0.83tan(cos^-10.83)-tan(cos^-10.93)]=5.973MVar

2.3確(què)定(dìng)濾波(bō)器(qì)的參數

濾波支(zhī)路電容器的額(é)定(dìng)電(diàn)壓(yā)受電(diàn)力係統35kV母(mǔ)綫(xiàn)電壓，電(diàn)容器(qì)兩(liǎng)端(duān)因諧(xié)波(bō)電(diàn)流(liú)而(ér)產生(shēng)的諧(xié)波殘壓(yā)，電容(róng)器兩(liǎng)端因(yīn)串(chuàn)聯(lián)電抗(kàng)器(qì)而引(yǐn)起的(dí)電(diàn)壓(yā)升高(gāo)，電(diàn)容器兩端因電(diàn)壓波(bō)動(dòng)而引(yǐn)起的電壓升高(gāo)等諸多因(yīn)素影響綜合(hé)考(kǎo)慮(lǜ)以上(shàng)影響濾(lǜ)波支路電容(róng)器額(é)定(dìng)電(diàn)壓的(dí)諸多因素,通過(guò)仿真計算得到各(gè)濾(lǜ)波(bō)支路(lù)電容器的額定(dìng)電壓，安裝容(róng)量及(jí)連接方式等(děng)如(rú)表1所(suǒ)示(shì),濾(lǜ)波電抗器的(dí)參數如表(biǎo)2所示(shì)濾波(bō)支路(lù)電阻器的(dí)參數如表3所(suǒ)示。濾波器總安裝容量10.02MVar,總(zǒng)基波(bō)無功(gōng)6.314MVar。

2.4濾波電容(róng)器過(guò)電(diàn)壓過電流(liú)的(dí)校核(hé)

當濾波器運(yùn)行時,濾波電(diàn)容器不僅提(tí)供所需的基波電流(liú)它(tā)還將吸收負荷(hé)運(yùn)行時(shí)所產生的(dí)諧波電(diàn)流(liú)，因(yīn)此流(liú)過濾(lǜ)波(bō)電容(róng)器(qì)的電流(liú)既(jì)包(bāo)括基波電流也(yě)包括諧(xié)波電流(諧(xié)波(bō)電流(liú)主要是濾波支路的諧波(bō)電流,但也(yě)包含非同次諧波電流),當諧波電流流過濾(lǜ)波(bō)電容器時，濾波電容器兩端會產生基波電(diàn)壓(yā)和(hé)諧(xié)波電壓,為(wéi)了保(bǎo)證(zhèng)整個濾波器的運行安全,我(wǒ)們需要對各濾波支路的(dí)電(diàn)容器進(jìn)行校驗，電容器過(guò)電(diàn)流校(xiào)驗如(rú)表4所示(shì)，校驗公(gōng)式如下所示:

用CHP程序計算仿真流入(rù)各個濾波支路的基波(bō)電流和諧(xié)波電流，濾波(bō)支路兩(liǎng)端(duān)的(dí)基波(bō)電壓(yā)和(hé)諧(xié)波電壓,從而計(jì)算(suàn)出各濾波支路的過(guò)流倍數和過壓倍數。經計(jì)算可知電(diàn)容器(qì)過流倍數小於其(qí)額定電流的(dí)1.3倍(bèi);電容(róng)器過(guò)壓(yā)倍數(shù)小於(yú)其額定電(diàn)壓的1.1倍(bèi)因此(cǐ)濾波器的各濾波支路(lù)均能安(ān)全長期運行。

3，諧波濾(lǜ)波(bō)及(jí)無(wú)功補(bǔ)償裝置的應用

結合(hé)以(yǐ)上(shàng)設(shè)計(jì)方(fāng)案，針(zhēn)對精煉爐(lú)分一台單(dān)獨運行和(hé)兩(liǎng)台(tái)同(tóng)時運行這(zhè)兩(liǎng)種工況分(fēn)別進行仿真計算和(hé)分析，實(shí)際測試(shì)兩(liǎng)種(zhǒng)工(gōng)況下的諧(xié)波(bō)計算結(jié)果如表5所(suǒ)示

如(rú)表5所示(shì)，當投入使用濾(lǜ)波器後(hòu),負(fù)荷生(shēng)產時(shí)注(zhù)入(rù)電(diàn)力係(xì)統的各次(cì)諧(xié)波電(diàn)流(liú)和母(mǔ)綫(xiàn)諧(xié)波電壓(yā)含有率均能滿足(zú)國家標(biāo)準^[4]的要(yào)求，同(tóng)時防(fáng)止了旁頻諧(xié)波(bō)放大(dà)及電(diàn)力係統並(bìng)聯(lián)諧振達(dá)到了治理諧波的(dí)目(mù)的。

4，安科瑞(ruì)APF有源濾波(bō)器產(chǎn)品選型

4.1產品(pǐn)特點(diǎn)

（1）DSP FPGA控製(zhì)方(fāng)式，響(xiǎng)應時間(jiān)短(duǎn)，全數字控製算(suàn)法，運行(háng)穩定；

（2）一(yī)機(jī)多能(néng)，既可補諧(xié)波，又可兼(jiān)補無(wú)功，可對2～51次(cì)諧波進行(háng)全補(bǔ)償(cháng)或特定(dìng)次(cì)諧(xié)波進行補(bǔ)償(cháng)；

（3）具有*的(dí)橋(qiáo)臂(bì)過(guò)流保護，直流過(guò)壓(yā)保護(hù)，裝置過(guò)溫保護(hù)功(gōng)能；

（4）模塊化(huà)設計，體(tǐ)積小(xiǎo)，安(ān)裝便(biàn)利(lì)，方便擴(kuò)容；

（5）采用7英(yīng)寸(cùn)大(dà)屏(píng)幕(mù)彩色觸摸屏(píng)以(yǐ)實現參(cān)數設(shè)置和控製，使(shǐ)用方便，易(yì)於(yú)操作和維(wéi)護；

（6）輸出(chū)端(duān)加裝(zhuāng)濾波(bō)裝(zhuāng)置，降(jiàng)低高頻紋(wén)波對電(diàn)力係統(tǒng)的影響(xiǎng)；

（7）多(duō)機並聯，達(dá)到較高的(dí)電(diàn)流輸(shū)出等(děng)級；

（8）擁(yōng)有自主技術。

4.2型號(hào)說(shuō)明(míng)

4.3尺寸說明

4.4產品實物(wù)展示

ANAPF有源濾波器(qì)

5，安科瑞智能電容(róng)器產品選型

5.1產(chǎn)品概(gài)述(shù)

AZC/AZCL係列(liè)智(zhì)能電容(róng)器是(shì)應(yīng)用(yòng)於0.4kV，50Hz低(dī)壓配(pèi)電(diàn)中(zhōng)用於節省(shěng)能(néng)源(yuán)，降低綫損，提高功率(shuài)因(yīn)數和電(diàn)能(néng)質(zhì)量(liáng)的新(xīn)一代無(wú)功(gōng)補(bǔ)償設備。它由智能測(cè)控(kòng)單元(yuán)，晶閘管(guǎn)復(fù)合開關電路(lù)，綫路保(bǎo)護(hù)單(dān)元，兩台共補(bǔ)或一(yī)台分補(bǔ)低壓(yā)電(diàn)力(lì)電容(róng)器構成。可(kě)替代常規由熔(róng)絲(sī)，復合開關或機(jī)械式(shì)接觸(chù)器，熱(rè)繼(jì)電(diàn)器(qì)，低壓電(diàn)力(lì)電容器，指示燈等散(sàn)件在櫃內和(hé)櫃麵由(yóu)導綫連(lián)接而組成的(dí)自(zì)動無(wú)功(gōng)補(bǔ)償裝置。具(jù)有(yǒu)體(tǐ)積(jī)更小，功(gōng)耗(hào)更低(dī)，維護方便，使用壽(shòu)命長(cháng)，可靠(kào)性(xìng)高(gāo)的(dí)特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功(gōng)補償的更(gēng)高要(yào)求。

AZC/AZCL係(xì)列智能電(diàn)容(róng)器采用定式LCD液晶(jīng)顯(xiǎn)示器(qì)，可顯(xiǎn)示(shì)三(sān)相母綫(xiàn)電(diàn)壓，三相(xiāng)母(mǔ)綫(xiàn)電(diàn)流，三相功(gōng)率因(yīn)數，頻(pín)率，電(diàn)容器路(lù)數及投切狀(zhuàng)態，有功(gōng)功率，無(wú)功功率，諧波(bō)電(diàn)壓總畸(jī)變(biàn)率(shuài)，電容器溫(wēn)度等(děng)。通過內部晶閘管復合開關(guān)電路(lù)，自動(dòng)尋找(zhǎo)適(shì)宜投入(rù)（切除）點，實現過(guò)零投切，具(jù)有過(guò)壓保護，缺相保護，過諧(xié)保(bǎo)護，過(guò)溫保護等(děng)保護功能。

5.2型號說明(míng)

AZC係列智能電容器(qì)選型(xíng)
：

AZCL係(xì)列智能電(diàn)容器選型
：

5.3產品實物展示

AZC係列智能電容模塊AZCL係(xì)列(liè)智能電(diàn)容模(mó)塊

安科(kē)瑞(ruì)無功(gōng)補(bǔ)償裝(zhuāng)置(zhì)智能電容方案

6，結語

大(dà)型(xíng)精煉(liàn)爐的無功(gōng)補償(cháng)及諾波濾(lǜ)波(bō)裝置投入(rù)使(shǐ)用(yòng)後，明顯(xiǎn)地(dì)改善了(liǎo)供電係(xì)統35kV母綫(xiàn)上(shàng)的功率因(yīn)數，對(duì)穩定電力係統運(yùn)行(háng)，提升變壓(yā)器(qì)負(fù)載能(néng)力，降低電力係統網損(sǔn)，減(jiǎn)少電網(wǎng)誤(wù)跳(tiào)閘(zhá)次數，提高電氣設(shè)備(bèi)使用(yòng)壽(shòu)命(mìng)，提高(gāo)精(jīng)煉爐(lú)治(zhì)煉效率(shuài)，節(jié)能降耗等方(fāng)麵(miàn)起到了重要(yào)作用(yòng),並(bìng)可以改善各種(zhǒng)經濟技術(shù)指標(biāo),提高企業(yè)產品合(hé)格率(shuài),使得(dé)企業完成各項生產(chǎn)任務(wù)。

參考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)

[1]劉誌(zhì)廉.諧(xié)波共(gòng)振問題(tí)的(dí)探討[R].重慶:中冶賽迪工程技(jì)術(shù)公司(sī)1988

[2]安科瑞企(qǐ)業微電(diàn)網設計與(yǔ)應用手冊2022.05版(bǎn)

[3]劉偉(wěi)民,趙書亭,江山(shān).諧波濾波(bō)及無(wú)功補償(cháng)裝(zhuāng)置在(zài)大型精(jīng)煉爐的應用[J].低碳世(shì)界,2019,9(11):71-72.DOI:10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2019.11.045.

作(zuò)者(zhě)簡介

魏健(jiàn)輝，女(nǚ),現(xiàn)任職於安科(kē)瑞(ruì)電(diàn)氣股份有限公(gōng)司(sī)