低压谐波治理方案.docx

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高丽钢帘线荣成有限公司
低压谐波治理兼无功补偿装置

技术方案

方案编号：
序 号：

设计：
审核：
批准：

设计单位：
设计日期：
目 录
第一章 项目概述 3
1.1前言 3
1.2谐波的基本定义及基础知识 3
1.3项目业主有关情况 5
1.4中频负载产生的谐波对电网及设备的影响 6
第二章 方案设计 9
2.1 设计依据 9
2.1.1 业主提供的现场技术数据 9
2.1.2谐波含量现场测试/估算数据 9
2.2 设计要达到的技术要求 11
2.3 设计遵循的主要标准 12
2.4 方案设计、仿真分析及设备选型 13
2.4.1滤波方案设计、仿真分析及设备选型（单个绕组侧） 13
第三章 系统功能及关键元器件性能 17
3.1 系统功能 17
3.2 关键元器件性能 17
第四章 滤波效果分析 20
4.1 滤波效果分析 20
4.2 节电效果分析 20
第五章 施工及验收基本要求 21
5.1 施工要求 21
5.2 验收要求 21
第六章 设计、生产和售后服务 22
6.1 运行的质量体系： 22
6.2 项目管理及分工 22
6.3质量保证和进度计划管理 22
6.4现场服务 23
6.5售后服务 23
第七章 系统造价 24
7.1 型号规格、柜体尺寸、分项价格 24
7.2 系统总造价 24
第八章 设计结论 26
附录：（资质文件节选，详见本公司资质文件手册） 27
附录一：公司简介 27
附录二：低压谐波滤除装置获奖证书 27
附录三：低压谐波滤除装置型式试验报告 28
附录四：低压谐波滤除兼无功补偿装置图片 29
附录五：典型工程业绩（节选） 30
注：近3年低压谐波治理及无功补偿工程业绩1000余套。 30
高 压 无 功 补 偿 及 谐 波 治 理 典 型 业 绩 表 国内 31

第一章 项目概述
1.1前言
低压谐波滤除装置是专用于低压电网3次、5次、7次、11次、13次及以上的谐波无源滤波装置。适用于中频冶炼、变频、轧钢、整流设备等的环境。该装置采用了电感和电容器组成串联谐振吸收回路，有效的将负载产生的谐波加以吸收，从而避免将谐波电流返送到电力变压器，大大降低电网的谐波量，同时有利于用户电力变压器的运行，降低功耗，提高设备和其它电器组件的可靠性。此外该设备还提供一定容量的无功功率补偿，提高用户负载的运行效率。
1.2谐波的基本定义及基础知识
1.2.1领域内关键词语的基本概念
★ 谐波：（harmonic） 对周期性交流信号量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1的整数倍的分量。我国供电系统频率为50Hz，所以5次谐波的频率为250 Hz。7次谐波的频率为350 Hz。11次谐波的频率为550 Hz，13次谐波的频率为650 Hz。
★ 公共连接点：（PCC）用户接入电网的连接处。
★ 总谐波畸变率：（THD）周期性交流量的谐波含量的方均根值与基波分量的方均根值之比（用百分数表示）。电压总谐波畸变率以THDU表示，电流总谐波畸变率以THDI表示。
★ 谐波源（harmonic source）：向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。
★ 感性无功：电动机，变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫感性无功功率。
★ 容性无功电容器在交流电网中接通时在一个周期内，上半周期的充电功率和下半周期的放电功率相等，不消耗能量，这种充放电功率叫容性无功功率。
★ 功率因数：有功功率与视在功率的比值称为功率数。
★ 功率因数调整电费：实行两部分电价制度的用电企业，供电部门根据用户平均功率因数而加收或减免的电费，称为功率因数调整电费
1.2.2谐波的产生和危害
● 谐波的产生
谐波主要是由于大容量整流或换流设备以及其它非线性负荷，导致电流波形畸变造成的。我们对这些畸的变交流量进行傅立叶级数分解，即可得到50Hz的基波分量和频率为基波分量整数倍的谐波分量。
● 谐波的危害
★ 影响供电系统的稳定运行：供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般采用电磁继电器，感应式继电器或新式微机保护进行检测保护，在系统中这些属于敏感元件，继电器受到高次谐波的影响容易产生误动作，微机保护由于采用了整流采样电路，也及易受到谐波的影响导致误动或拒动，这样谐波严重威胁供电系统的稳定与安全运行。
★ 影响电网的质量：
★ 影响供电系统的无功补偿设备：供电系统变电站均有无功补偿设备，当谐波注入电网时容易造成高压电容过电流和过负荷，使电容异常发热：另外谐波的存在还会加快电容器绝缘介质的老化，缩短电容的使用寿命。
★ 影响电力变压器的使用：谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。
★ 影响用电设备：谐波的存在会造成异步电机电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。
1.2.3治理谐波及补偿无功功率的重要性
采用专门的滤波装置能够有效的滤除高次谐波，同时向电网提供容性无功功率，其重要性主要表现在以下方面：
★ 滤除高次谐波能够定化用电环境，降低视在功率，减少谐波电流在用电设备和输配电设备中的发热，直接节省有功功率；消除由于谐波产生的震动，延长电器的使用寿命；有效的消除对敏感元件的影响。
★ 由于滤波回路是由电抗器和电容器串联形成的，所以在滤波的过程中能向电网注入容性无功，提高了功率因数，这样就能避免供电部门高额的功率因数调整电费，由于无功电流的抵消，也相当于提高了配电设备的容量，减少了线损。无功功率补偿还能提升末端的电网电压，对优化用电环境有很重要的意义。
在设计滤波器时，首先应满足各种负载水平下对谐波限制的技术要求，然后在次前提下，使滤波器在经济上最为合理。除以上经济分析外，设计滤波器还应注意以下两点：
1）单调滤波器的谐振频率会因电容，电感参数的偏差或变化而改变，电网频率会有一定的波动，这将导致滤波器失谐。设计时应保证在正常是谐的情况下滤波装置仍能满足各项要求。
2）电网阻抗变化对滤波装置尤其是其中的单调谐滤波器的滤波效果有较大影响，而更为严重的是，电网阻抗与滤波装置有发生并联谐振的可能，设计时应充分予以考虑。
1.3谐波的治理方法
谐波治理的方法无外乎有三种，无源滤波、有源滤波、无功补偿。
①无源滤波
无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道。无源滤波装置的经济结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点 。但无源滤波装置只能滤除某频率范围内的谐波且谐振点偏移使效果降低，无源滤波器补偿效果随着负载的变化而变化。
②有源滤波
有源滤波器由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。有源滤波装置能做到适时补偿，且不增加电网的容性元件，滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。但有源滤波装置由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。
③无功补偿
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。无功补偿可以提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。
1.4项目业主有关情况
根据用户提供的供电系统资料可知，4#配电系统中频生产线上现有供电变压器2台，1#变压器容量为2000KVA，2#变压器容量为2500KVA，各一台低压母线并联运行，电压变比为10/0.4，带多台中丝收房、切割钢丝、粗拉大拉机等设备。由于采用变频控制及电机直起控制，在工作时不同程度地产生了一定的谐波发生量，根据现场实测的谐波测试数据分析可知，在用户配电系统中，5次谐波电流含量可达到20%以上，7次谐波电流也可达12%以上，谐波电流及谐波电压畸变率将会远远超出国标《电能质量 公用电网谐波》GB/T 14549-93的国家标准限值。高次谐波电流注入上端10KV电网，将导致电力系统中高次谐波含量迅速增长，引起供电电压波形畸变，增加了线损和用电设备的损耗，造成了多余的能耗，同时影响电网其他用电设备的正常运行，降低了电能质量，对设备的安全运行造成了安全隐患。同时由于设备运行时随着负荷的变化功率因数变压也较大，低负荷时只有0.8左右，这将产生多余的无功损耗，给用户造成较大无功罚款，使用户蒙受了较大的电费损失。
为了保证设备正常运行、供电系统可靠供电和节约电能，需要对该设备采取抑制谐波电流的技术措施，同时考虑补偿基波无功功率。根据我国有关电网电压质量的标准规定，以及目前国内外在谐波治理方面的研究成果，采用滤波兼动态补偿技术方案，针对该整流产生的特征谐波分别设置滤波回路，吸收谐波电流，同时也起到补偿基波无功功率、节约电能的作用。通过对三种滤波方式的分析最终选择无功补偿的方式来消除谐波。无功补偿方式相对于无源滤波来说效果要好，相对于有源滤波来说比较经济.所以选择无功补偿的方式来消除谐波.
理工电气有限公司公司生产的谐波治理设备具有动态跟随负荷的变化的特性，能有效提高电网的电能质量、功率因数和节约电能，同时提高整个用电系统运行的可靠性及设备运行效率，降低运行成本和设备维护费用，延长设备的使用寿命，给用户带来明显的经济效益。

第二章 方案设计
现场技术数据

根据实测数据配置方案如下：

第三章 设计、生产和售后服务

服务内容包括：项目管理；设计；外购件质量监督和采购；生产；质量保证；供货进度管理；试验、检查、安装、调试与验收；运输方案；现场技术培训；售后服务等

6.1 运行的质量体系：
ISO9001：1000质量保证体系

6.2 项目管理及分工
项目负责人：指定专人，负责协调在工程全过程的各项工作，如工程进度、设计制造、图纸文件、设备催交、现场安装、调试等
技术负责人：指定专人，负责设计、设计联络和设计审查
采购负责人：负责外购件的采购和进厂检验
生产负责人：负责相关生产
质量检验负责人：指定专人，负责产品的质量检验、试验及出厂调试
现场安装及售后服务负责人：指定专人，负责现场安装、调试和售后服务
培训负责人：指定专人，负责相关技术培训
运输负责人：负责运输事宜

6.3质量保证和进度计划管理

项目进程
运行的质量体系程序文件名称
体系文件编号
进度
设计及签订合同
产品设计管理程序
合同评审程序
文件和资料控制程序
WQD/QP-18
WQD/QP-02
WQD/QP-03

采购
供方评定程序
采购控制程序
进货验收程序
WQD/QP-04
WQD/QP-05
WQD/QP-09
按合同进度要求
生产与检验
生产过程控制程序
半成品和成品检验控制程序
质量记录控制程序
内部质量审核程序
产品质量检验文件
WQD/QP-08
WQD/QP-10
WQD/QP-14
WQD/QP-15
WQD/QR-29
按合同进度要求
运输
产品包装及运输程序
WQD/QP-19
1-3天，汽运，木箱包装
安装调试和售后服务
现场安装调试程序
出差管理程序
售后服务程序
顾客满意测量程序
WQD/QP-20
WQD/QP-25
WQD/QP-21
WQD/QP-17
按项目进度要求
培训
培训管理程序
WQD/QP-16
按项目进度要求

6.4现场服务
安装调试：本公司派遣受过严格专业培训的，有两年以上类似设备现场调试经验的专业工程师2-3人作为现场服务人员。本公司现场服务人员熟悉合同设备的设计及其结构，能够正确地进行现场指导设备的安装及调试。处理调试、投运过程中出现的全部问题直至设备正常投运。
技术培训：本公司派遣专人作为公司技术培训负责人，对运行单位的操作、维护人员进行免费现场培训。主要培训内容有工作原理、性能、调试、维护、操作等

6.5售后服务
故障响应：提供7×24小时响应并在24小时内赶到现场提供服务。接到故障电话后，4小时内给出答复，如需提供现场服务的，本项目在24小时以内，维护人员到达维修现场。解决故障问题和更换缺陷部件的期限为： 24-48小时。
产品质保期：12个月，质保期内免费维修并恢复至原有功能。质保期内将免费更换发生故障的配件，同时由此发生的出差费用及其他费用由我方承担。
保修期：产品实行终生维护。质保期后发生的元器件更换或其他配件的更换仅收取材料成本费和维修人员差旅费。

精品资料
第四章 设计结论

根据用户提供的现场技术数据、技术要求，以及我公司对谐波数据的估算，结合我公司以往对其它同类型项目的大量设计经验，通过计算、修正及仿真分析，我们确定：采用低压动态无功补偿技术，在低压侧采用晶闸管投切滤波器组的就地无功补偿兼滤波方式进行治理谐波和补偿功率因数，即采用我司获国家重点新产品的TXL-1型低压谐波治理技术方案。
通过以上设计可以得出如下结论：
1、 该装置能有效抑制4、5、7、11次谐波，滤波装置投入后，注入公共连接点的谐波电压及谐波电流均能满足国际限值；
2、 补偿的平均功率因数≥0.95；
3、 补偿过程中电网电压波动满足国家相关标准要求；
4、 采用获国家重点新产品的TXL-1型低压谐波治理的独有技术，技术先进可靠，能安全、可靠、长期无故障、全自动运行，主要元器件选型合理，且多为知名品牌，性价比突出。
5、 本公司的产品设计、生产、售后服务体系完善，能提供强有力产品保障。

综上所述，该装置能有效抑制谐波，改善用户用电质量，同时，能减少谐波对电网的冲击，有效治理谐波污染，在节能减排过程中，能取得相当的社会效益；由于投入的设备具有一定的节能效果，以及通过无功补偿，提高了功率因数，同时，滤波补偿装置投运后能够缩短中频机冶炼时间，改善产品质量，降低单位产量能耗，投资效益显著。
备注：以上为用户提供资料做常规分析作为参考，我公司提供技术方案和主要元件价格一套400KW扎钢机为36000元。不含税不含运费不含现场指导安装。提供电话技术指导。

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