| 密煉機案例分析 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 發(fā)布日期：2017-03-27 10:25:41 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
密煉機諧波治理的案例分析 摘要：本文針對工業(yè)用電設備密煉機在使用過程中產(chǎn)生的諧波，對公用電網(wǎng)造成的危害及污染，提出的解決方案，即安裝諧波濾波裝置后，對電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波前后對比，最終達到濾波補償?shù)哪康摹?/p> 關鍵詞：電纜廠、輪胎廠、諧波、無源濾波補償 一、 密煉機的原理 密煉機一般采用的都是變頻直流電機，軋橡膠時功率因數(shù)較低，一般在0.6～0.5左右，空轉期在0.9左右，它們最大的一個特點就是工作周期較短，速度快，屬于沖擊性負荷，一般的一個過程大概在幾秒種左右，視橡膠原料加入的重量而定，無功波動大。功率大的密煉機還會引起電網(wǎng)電壓急劇波動，使燈光，電視機屏幕產(chǎn)生閃爍，引起人的視覺疲勞而煩燥，此外還影響可控硅設備，精密儀表或加工設備的穩(wěn)定運行，甚至產(chǎn)生質量事故，普通的電容器組補償，根本無法實時跟蹤負荷變化進行有效的補償，機械觸點因頻繁投切易損，且對電網(wǎng)的沖擊較大。 密煉機由于采用的電氣傳動為晶閘管整流技術，所以在工作時除了功率因數(shù)較低外，同時也產(chǎn)生高次諧波，一般國內采用的是六脈動整流技術，所以產(chǎn)生的諧波主要以5，7次為主，高次諧波對電網(wǎng)主要影響：引起電氣設備發(fā)熱，振動，增加損耗，縮短壽命，干擾通訊，使可控硅誤觸發(fā)，部分繼電保護誤動作，電氣絕緣老化損壞等。 二、行業(yè)概述 目前很多輪胎廠在煉膠時都是采用密煉機來實現(xiàn)的，主要有270，370的密煉機。而電纜廠多采用135、190型密煉機。這些密煉機在使用過程中產(chǎn)生大量的高次諧波，主要以5、7、11次為主，5次最大；且功率因數(shù)低。一造成無功罰款，二造成諧波對其它設備的干擾，造成微機誤動作、電容柜無法正常投切。 三、諧波治理方案的分析和選擇 根據(jù)諧波源的類型以及各次諧波電流的值，確定濾波裝置的類型和采用幾組濾波裝置。 3.1 密煉機系統(tǒng)的濾波方案 密練機為直流電機系統(tǒng),電氣傳動采用的是晶閘管整流技術，在工作時不同程度地產(chǎn)生了一定的諧波發(fā)生量，根據(jù)我司以往在橡膠輪胎行業(yè)所做的密煉機諧波治理工程可知，密煉機工作時，在用戶配電系統(tǒng)中， 5次諧波電流含量可以達到了20%～25%，7次諧波電流可以達到12%～15%及11次諧波電流可以達到了5%～7%，高次諧波電流注入上級高壓電網(wǎng)，將導致電力系統(tǒng)中高次諧波含量迅速增長，引起供電電壓波形畸變，增加了線損和用電設備的損耗，造成了多余的能耗，同時影響電網(wǎng)其他用電設備的正常運行，降低了電能質量，對設備的安全運行造成了安全隱患。 對于密煉機設備主要設計5、7、11次濾波通道，根據(jù)諧波情況有必要，可增加一組高通濾波通道，用于吸收較高次以上的諧波，其原理圖如下
3.2.1 根據(jù)對4000KVA變所帶密煉機系統(tǒng)的諧波電流、電壓的測試，具體數(shù)據(jù)如下: 表一：未裝濾波補償裝置前的諧波值
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，中頻爐在使用過程中產(chǎn)生了大量的高次諧波，主要表現(xiàn)為5、7、11、13次諧波，其5、7、11次均已超過國家標準（GB/T14549-93）之標準，系統(tǒng)諧波電壓遠也超過國家標準(具體標準限值這里就不做詳細說明，可查閱相關書籍)。 2.2.2 治理方案 根據(jù)系統(tǒng)功率因素，以及諧波分量，設計濾波補償裝置參數(shù)如下; 5次濾波支路：基波補償容量為1200kvar，電抗器電感量為0.212mH，分兩個支路。 7次濾波支路：基波補償容量為600kvar，電抗器電感量為0.108mH。
濾波支路投切裝置采用大功率平板式晶閘管進行投切，濾波補償裝置投入后系統(tǒng)諧波情況如下： 表二：濾波補償裝置投入后系統(tǒng)諧波數(shù)據(jù)
根據(jù)表二數(shù)據(jù)可以看出，濾波補償裝置投入后，系統(tǒng)諧波大幅下降，諧波電壓、電流均達到國家標準之要求。無功也沒有產(chǎn)生過補情況，功率因數(shù)滿足要求。 3.2.3 對濾波補償裝置與系統(tǒng)的安全性進行仿真
圖一：仿真電路 圖中：
通過對本密煉機系統(tǒng)的建模仿真，設計的諧波濾波裝置與系統(tǒng)不會產(chǎn)生諧振，整個濾波支路是安全可靠的，具體仿真效果見下圖;
通過上圖可以看出，5次諧波有75%的吸收，7次諧波也有70%的吸收，11次以上也有60%的吸收。 二、 系統(tǒng)調試 濾波補償裝置安裝完畢后，可進行基波參數(shù)測試，一般方法和步驟如下： 3.1 單組濾波補償裝置離線，接入電壓電源（三相660V），測量濾波電容器、濾波電抗器的電流和電壓。根據(jù)測試記錄計算每個元件的基波參數(shù)。 3.2濾波補償裝置的主接線以及保護裝置的測試，系統(tǒng)絕緣和耐壓的檢測。 3.3系統(tǒng)的阻抗的測試：濾波補償裝置初始投入運行不穩(wěn)定或濾波效果不佳是常見的，原因是系統(tǒng)設計參數(shù)與實際參數(shù)不符，導致系統(tǒng)與濾波裝置綜合特性偏離設計曲線。如能實地測試系統(tǒng)阻抗參數(shù)，對現(xiàn)場調試和問題的解決將有很大作用。密煉機諧波治理的案例分析 摘要：本文針對工業(yè)用電設備密煉機在使用過程中產(chǎn)生的諧波，對公用電網(wǎng)造成的危害及污染，提出的解決方案，即安裝諧波濾波裝置后，對電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波前后對比，最終達到濾波補償?shù)哪康摹?/p> 關鍵詞：電纜廠、輪胎廠、諧波、無源濾波補償 一、 密煉機的原理 密煉機一般采用的都是變頻直流電機，軋橡膠時功率因數(shù)較低，一般在0.6～0.5左右，空轉期在0.9左右，它們最大的一個特點就是工作周期較短，速度快，屬于沖擊性負荷，一般的一個過程大概在幾秒種左右，視橡膠原料加入的重量而定，無功波動大。功率大的密煉機還會引起電網(wǎng)電壓急劇波動，使燈光，電視機屏幕產(chǎn)生閃爍，引起人的視覺疲勞而煩燥，此外還影響可控硅設備，精密儀表或加工設備的穩(wěn)定運行，甚至產(chǎn)生質量事故，普通的電容器組補償，根本無法實時跟蹤負荷變化進行有效的補償，機械觸點因頻繁投切易損，且對電網(wǎng)的沖擊較大。 密煉機由于采用的電氣傳動為晶閘管整流技術，所以在工作時除了功率因數(shù)較低外，同時也產(chǎn)生高次諧波，一般國內采用的是六脈動整流技術，所以產(chǎn)生的諧波主要以5，7次為主，高次諧波對電網(wǎng)主要影響：引起電氣設備發(fā)熱，振動，增加損耗，縮短壽命，干擾通訊，使可控硅誤觸發(fā)，部分繼電保護誤動作，電氣絕緣老化損壞等。 二、行業(yè)概述 目前很多輪胎廠在煉膠時都是采用密煉機來實現(xiàn)的，主要有270，370的密煉機。而電纜廠多采用135、190型密煉機。這些密煉機在使用過程中產(chǎn)生大量的高次諧波，主要以5、7、11次為主，5次最大；且功率因數(shù)低。一造成無功罰款，二造成諧波對其它設備的干擾，造成微機誤動作、電容柜無法正常投切。 三、諧波治理方案的分析和選擇 根據(jù)諧波源的類型以及各次諧波電流的值，確定濾波裝置的類型和采用幾組濾波裝置。 3.1 密煉機系統(tǒng)的濾波方案 密練機為直流電機系統(tǒng),電氣傳動采用的是晶閘管整流技術，在工作時不同程度地產(chǎn)生了一定的諧波發(fā)生量，根據(jù)我司以往在橡膠輪胎行業(yè)所做的密煉機諧波治理工程可知，密煉機工作時，在用戶配電系統(tǒng)中， 5次諧波電流含量可以達到了20%～25%，7次諧波電流可以達到12%～15%及11次諧波電流可以達到了5%～7%，高次諧波電流注入上級高壓電網(wǎng)，將導致電力系統(tǒng)中高次諧波含量迅速增長，引起供電電壓波形畸變，增加了線損和用電設備的損耗，造成了多余的能耗，同時影響電網(wǎng)其他用電設備的正常運行，降低了電能質量，對設備的安全運行造成了安全隱患。 對于密煉機設備主要設計5、7、11次濾波通道，根據(jù)諧波情況有必要，可增加一組高通濾波通道，用于吸收較高次以上的諧波，其原理圖如下
3.2.1 根據(jù)對4000KVA變所帶密煉機系統(tǒng)的諧波電流、電壓的測試，具體數(shù)據(jù)如下: 表一：未裝濾波補償裝置前的諧波值
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，中頻爐在使用過程中產(chǎn)生了大量的高次諧波，主要表現(xiàn)為5、7、11、13次諧波，其5、7、11次均已超過國家標準（GB/T14549-93）之標準，系統(tǒng)諧波電壓遠也超過國家標準(具體標準限值這里就不做詳細說明，可查閱相關書籍)。 2.2.2 治理方案 根據(jù)系統(tǒng)功率因素，以及諧波分量，設計濾波補償裝置參數(shù)如下; 5次濾波支路：基波補償容量為1200kvar，電抗器電感量為0.212mH，分兩個支路。 7次濾波支路：基波補償容量為600kvar，電抗器電感量為0.108mH。
濾波支路投切裝置采用大功率平板式晶閘管進行投切，濾波補償裝置投入后系統(tǒng)諧波情況如下： 表二：濾波補償裝置投入后系統(tǒng)諧波數(shù)據(jù)
根據(jù)表二數(shù)據(jù)可以看出，濾波補償裝置投入后，系統(tǒng)諧波大幅下降，諧波電壓、電流均達到國家標準之要求。無功也沒有產(chǎn)生過補情況，功率因數(shù)滿足要求。 3.2.3 對濾波補償裝置與系統(tǒng)的安全性進行仿真
圖一：仿真電路 圖中：
通過對本密煉機系統(tǒng)的建模仿真，設計的諧波濾波裝置與系統(tǒng)不會產(chǎn)生諧振，整個濾波支路是安全可靠的，具體仿真效果見下圖;
通過上圖可以看出，5次諧波有75%的吸收，7次諧波也有70%的吸收，11次以上也有60%的吸收。 二、 系統(tǒng)調試 濾波補償裝置安裝完畢后，可進行基波參數(shù)測試，一般方法和步驟如下： 3.1 單組濾波補償裝置離線，接入電壓電源（三相660V），測量濾波電容器、濾波電抗器的電流和電壓。根據(jù)測試記錄計算每個元件的基波參數(shù)。 3.2濾波補償裝置的主接線以及保護裝置的測試，系統(tǒng)絕緣和耐壓的檢測。 3.3系統(tǒng)的阻抗的測試：濾波補償裝置初始投入運行不穩(wěn)定或濾波效果不佳是常見的，原因是系統(tǒng)設計參數(shù)與實際參數(shù)不符，導致系統(tǒng)與濾波裝置綜合特性偏離設計曲線。如能實地測試系統(tǒng)阻抗參數(shù)，對現(xiàn)場調試和問題的解決將有很大作用。 |
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3.2 密煉機系統(tǒng)的濾波方案
、
、
——系統(tǒng)阻抗參數(shù)；
——電力濾波與無功補償裝置
次諧波阻抗，針對電力濾波與無功補償裝置不同的組合方式，
——廣義負載
——配電電纜電容參數(shù)；
——配電網(wǎng)內非線性負載的諧波電流發(fā)生量；
——非線性負載注入系統(tǒng)的諧波電流；
——非線性負載注入系統(tǒng)的諧波電流所產(chǎn)生的諧波電壓。
