隨著科技的進(jìn)步社會(huì)的發(fā)展,多晶硅的廣泛使用,多晶硅行業(yè)發(fā)展也越來越迅速,隨之而來就是大量整流裝置、變頻器、品閘管調(diào)溫等非線性負(fù)載的使用,使得多品硅供電系統(tǒng)和上級(jí)電網(wǎng)的電能質(zhì)量受到嚴(yán)重污染,整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行存在較大的隱患,消除諧波、減少諧波危害、改善電能質(zhì)量,是符合我國相關(guān)電能質(zhì)量的規(guī)定,同時(shí)亦給企業(yè)安全生產(chǎn)、提高效益方面帶來顯著效果。
1現(xiàn)狀分析
青海黃河水電多晶硅公司供電系統(tǒng)存在大量的請波源負(fù)載:整流還原爐(12脈)、制氫設(shè)備(12脈)、可控硅調(diào)溫設(shè)備(6脈)、UPS設(shè)備(6脈)等,這就使得在該供電體統(tǒng)中存在大量的諧波電流,諧波電流主要以5、7、11、13;在嚴(yán)重干擾了其他負(fù)載的安全運(yùn)行、產(chǎn)生計(jì)量誤差影響設(shè)備使用壽命。
2治理措施
2.1方案確定
在該系統(tǒng)中有源系統(tǒng)功率因數(shù)比較高,而諧波頻譜多樣化,采用傳統(tǒng)的無源濾波很難達(dá)到實(shí)際的濾除效果:無源濾波器濾除效果依賴于系統(tǒng)阻抗和濾波設(shè)備容量。而高功率數(shù)就決定了其容量受到限制,因此需采用有源濾波器進(jìn)行諧波治理。
2.2設(shè)備工作原理及方案實(shí)施
2.2.1原理
實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)中負(fù)載電流,快速分離出諧波電流分量,并根據(jù)諧波電流的大小產(chǎn)生控制指令,實(shí)時(shí)產(chǎn)生大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流注入到電網(wǎng)中,實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)諧波電流濾除。
圖1是有源濾波裝置治理諧波污染的原理示意圖,其治理目標(biāo)是要在電源側(cè)得到只含有50Hz正弦波的電流。其中IL為非線性負(fù)載電流,IC為有源濾波器發(fā)出的補(bǔ)償電流,IS為電源側(cè)總電流。有源濾波器投入前IS等于IL,圖2為有源濾波器投入后TEK示波器記錄的三個(gè)電流的波形,*上面的是諧波含量豐富的非線性負(fù)載電流IL,中間是有源濾波裝置發(fā)出的補(bǔ)償電流IC,*下面的是補(bǔ)償后的諧波含量很小的總電流IS。
圖1圖2
2.2.2技術(shù)難點(diǎn)
(1)海拔2500M、電壓等級(jí)為10kV;要求有源設(shè)備突破常規(guī)設(shè)計(jì),高壓設(shè)備常規(guī)1000M,常規(guī)電壓等級(jí)為400V、690V。
(2)檢測信號(hào)多:根據(jù)現(xiàn)有的電氣系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)檢測,檢測電流信號(hào)多且各種電流互感器變比不同,需要有源設(shè)備具有完善的全面信號(hào)檢測系統(tǒng),以保證完整信號(hào)的正確采取。
(3)電流互感器二次側(cè)額定電流為1A:要求信號(hào)處理系統(tǒng)的精確性和及時(shí)性,系統(tǒng)處理分析后能準(zhǔn)確實(shí)時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)電流狀況,*大限度降低失真度。
(4)響應(yīng)快速性:檢測信號(hào)的方法多樣性、距離遠(yuǎn),遠(yuǎn)比低壓有源就近治理要求更高,這就要求響應(yīng)速度更快。
(5)兩段母線進(jìn)線工作方式不確定性:兩段母線有可能獨(dú)立工作、有可能并聯(lián)工作、有可能一段進(jìn)線帶兩段負(fù)荷。
(6)控制策略特殊性:PI控制和重復(fù)控制的復(fù)合控制策略,無靜差策略分析、雙閉環(huán)控制。
2.3應(yīng)用效果說明
1)治理設(shè)備安裝(如圖3所示)
圖3
2)治理前后效果對(duì)比以制氫站為例,主要諧波源為三臺(tái)整流變(2500kVA,10kV/0.22kV/0.22kV),每段母線所需有源容量為400A(折算到400V側(cè)),治理前后主要次諧波電流對(duì)比見表1。
表1
圖4治理前諧波頻譜圖
圖5治理后諧波頻譜圖
3安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型
3.1產(chǎn)品特點(diǎn)
(1)DSP+FPGA控制方式,響應(yīng)時(shí)間短,全數(shù)字控制算法,運(yùn)行穩(wěn)定;
(2)一機(jī)多能,既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無功,可對(duì)2~51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償;
(3)具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能;
(4)模塊化設(shè)計(jì),體積小,安裝便利,方便擴(kuò)容;
(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,使用方便,易于操作和維護(hù);
(6)輸出端加裝濾波裝置,降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響;
(7)多機(jī)并聯(lián),達(dá)到較高的電流輸出等級(jí);
3.2型號(hào)說明
3.3尺寸說明
3.4產(chǎn)品實(shí)物展示
ANAPF有源濾波器
4安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型
4.1產(chǎn)品概述
AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元,晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,線路保護(hù)單元,兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成??商娲R?guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。具有體積更小,功耗更低,維護(hù)方便,使用壽命長,可靠性高的特點(diǎn),適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>
AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器,可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,自動(dòng)尋找適宜投入(切除)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)過零投切,具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。
4.2型號(hào)說明
AZC系列智能電容器選型:
AZCL系列智能電容器選型:
4.3產(chǎn)品實(shí)物展示
AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊
安科瑞無功補(bǔ)償裝置智能電容方案
5結(jié)論
針對(duì)多晶硅等高壓諧波治理工況,上海追日電氣公司的有源濾波器突破傳統(tǒng)無源濾波技術(shù)的局限,充分發(fā)揮了其濾波范圍廣、容量不受系統(tǒng)自然功率因數(shù)限制等特點(diǎn),有效地解決了供電系統(tǒng)中存在的諧波污染問題,同時(shí)也達(dá)到了不向供電上級(jí)系統(tǒng)注入諧波電流的規(guī)范要求,實(shí)踐證明是非常有效的。
參考文獻(xiàn)
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