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樂清市中容電力補(bǔ)償設(shè)備有限公司研制生產(chǎn)的低壓諧波濾除裝置是專用于低壓電網(wǎng)3次、5次、7次、11次、13次及以上的諧波無源濾波裝置。適用于中頻冶煉、變頻、軋鋼、整流設(shè)備等的環(huán)境。該裝置采用了電感和電容器組成串聯(lián)諧振吸收回路，有效的將負(fù)載產(chǎn)生的諧波加以吸收，從而避免將諧波電流返送到電力變壓器，大大降低電網(wǎng)的諧波量，同時(shí)有利于用戶電力變壓器的運(yùn)行，降低功耗，提高設(shè)備和其它電器組件的可靠性。此外該設(shè)備還提供一定容量的無功功率補(bǔ)償，提高用戶負(fù)載的運(yùn)行效率。該裝置分綜合控制柜和電抗柜，視用戶要求不同，配置的濾除諧波次數(shù)也不同。通常一套TXL系統(tǒng)可濾除4種諧波。系統(tǒng)的操作可分自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)操作。
1.2.1領(lǐng)域內(nèi)關(guān)鍵詞語的基本概念
★ 諧波：（harmonic） 對(duì)周期性交流信號(hào)量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，得到頻率為基波頻率大于1的整數(shù)倍的分量。我國供電系統(tǒng)頻率為50Hz，所以5次諧波的頻率為250 Hz。7次諧波的頻率為350 Hz。11次諧波的頻率為550 Hz，13次諧波的頻率為650 Hz。
★ 公共連接點(diǎn)：（PCC）用戶接入電網(wǎng)的連接處。
★ 總諧波畸變率：（THD）周期性交流量的諧波含量的方均根值與基波分量的方均根值之比（用百分?jǐn)?shù)表示）。電壓總諧波畸變率以THDU表示，電流總諧波畸變率以THDI表示。
★ 諧波源（harmonic source）：向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備。
★ 感性無功：電動(dòng)機(jī)，變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場(chǎng)，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫感性無功功率。
★ 容性無功電容器在交流電網(wǎng)中接通時(shí)在一個(gè)周期內(nèi)，上半周期的充電功率和下半周期的放電功率相等，不消耗能量，這種充放電功率叫容性無功功率。
★ 功率因數(shù)：有功功率與視在功率的比值稱為功率數(shù)。
★ 功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)：實(shí)行兩部分電價(jià)制度的用電企業(yè)，供電部門根據(jù)用戶平均功率因數(shù)而加收或減免的電費(fèi)，稱為功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)
1.2.2諧波的產(chǎn)生和危害
● 諧波的產(chǎn)生
諧波主要是由于大容量整流或換流設(shè)備以及其它非線性負(fù)荷，導(dǎo)致電流波形畸變?cè)斐傻?。我們?duì)這些畸的變交流量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，即可得到50Hz的基波分量和頻率為基波分量整數(shù)倍的諧波分量。
● 諧波的危害
★ 影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行：供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器，一般采用電磁繼電器，感應(yīng)式繼電器或新式微機(jī)保護(hù)進(jìn)行檢測(cè)保護(hù)，在系統(tǒng)中這些屬于敏感元件，繼電器受到高次諧波的影響容易產(chǎn)生誤動(dòng)作，微機(jī)保護(hù)由于采用了整流采樣電路，也及易受到諧波的影響導(dǎo)致誤動(dòng)或拒動(dòng)，這樣諧波嚴(yán)重威脅供電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運(yùn)行。
★ 影響電網(wǎng)的質(zhì)量：高次諧波能使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變，另外相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產(chǎn)生同次諧波的有功功率和無功功率，從而降低電網(wǎng)電壓，增加電路損耗，浪費(fèi)電網(wǎng)容量。
★ 影響供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償設(shè)備：供電系統(tǒng)變電站均有無功補(bǔ)償設(shè)備，當(dāng)諧波注入電網(wǎng)時(shí)容易造成高壓電容過電流和過負(fù)荷，使電容異常發(fā)熱：另外諧波的存在還會(huì)加快電容器絕緣介質(zhì)的老化，縮短電容的使用壽命。
★ 影響電力變壓器的使用：諧波的存在會(huì)使電力變壓器的銅損和鐵損增加，直接影響變壓器的使用效率；還會(huì)造成變壓器噪聲增加，縮短變壓器的使用壽命。
★ 影響用電設(shè)備：諧波的存在會(huì)造成異步電機(jī)電動(dòng)機(jī)效率下降，噪聲增大；使低壓開關(guān)設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作；對(duì)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化的正常通訊造成干擾，影響電力電子計(jì)量設(shè)備的準(zhǔn)確性。
1.2.3治理諧波及補(bǔ)償無功功率的重要性
采用專門的濾波裝置能夠有效的濾除高次諧波，同時(shí)向電網(wǎng)提供容性無功功率，其重要性主要表現(xiàn)在以下方面：
★ 濾除高次諧波能夠定化用電環(huán)境，降低視在功率，減少諧波電流在用電設(shè)備和輸配電設(shè)備中的發(fā)熱，直接節(jié)省有功功率；消除由于諧波產(chǎn)生的震動(dòng)，延長電器的使用壽命；有效的消除對(duì)敏感元件的影響。
★ 由于濾波回路是由電抗器和電容器串聯(lián)形成的，所以在濾波的過程中能向電網(wǎng)注入容性無功，提高了功率因數(shù)，這樣就能避免供電部門高額的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)，由于無功電流的抵消，也相當(dāng)于提高了配電設(shè)備的容量，減少了線損。無功功率補(bǔ)償還能提升末端的電網(wǎng)電壓，對(duì)優(yōu)化用電環(huán)境有很重要的意義。
在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，首先應(yīng)滿足各種負(fù)載水平下對(duì)諧波限制的技術(shù)要求，然后在次前提下，使濾波器在經(jīng)濟(jì)上最為合理。除以上經(jīng)濟(jì)分析外，設(shè)計(jì)濾波器還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：
1）單調(diào)濾波器的諧振頻率會(huì)因電容，電感參數(shù)的偏差或變化而改變，電網(wǎng)頻率會(huì)有一定的波動(dòng)，這將導(dǎo)致濾波器失諧。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證在正常是諧的情況下濾波裝置仍能滿足各項(xiàng)要求。
2）電網(wǎng)阻抗變化對(duì)濾波裝置尤其是其中的單調(diào)諧濾波器的濾波效果有較大影響，而更為嚴(yán)重的是，電網(wǎng)阻抗與濾波裝置有發(fā)生并聯(lián)諧振的可能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分予以考慮。
樂清市中容電力補(bǔ)償設(shè)備有限公司生產(chǎn)的諧波治理設(shè)備具有動(dòng)態(tài)跟隨負(fù)荷的變化的特性，能有效提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量、功率因數(shù)和節(jié)約電能，同時(shí)提高整個(gè)用電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及設(shè)備運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，延長設(shè)備的使用壽命，給用戶帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
l 環(huán)境溫度：-25℃～+55℃，相對(duì)濕度不大于90%（25℃）。安裝環(huán)境：室內(nèi)，等級(jí)要求同配電間
l 補(bǔ)償系統(tǒng)接入整流變壓器的二次側(cè)的中頻機(jī)開關(guān)下端
l 補(bǔ)償系統(tǒng)能動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償負(fù)載無功功率的變化
l 諧波電流平均吸收率達(dá)到70%以上，相應(yīng)次的諧波電壓均滿足國標(biāo)GB/T14549-93要求
l 補(bǔ)償?shù)钠骄β室驍?shù)≥0.95
l 補(bǔ)償過程中電網(wǎng)電壓波動(dòng)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求
l 系統(tǒng)具有以下安全運(yùn)行措施：
系統(tǒng)：過電壓保護(hù)、失電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、低電壓保護(hù)、接地保護(hù)、氧化鋅避雷器抑制過電流保護(hù)、放電電阻放電保護(hù)；
電容器：過壓、過流、過熱保護(hù)及缺相保護(hù)；
電感（電抗）：過流、過熱保護(hù)。
l 補(bǔ)償裝置系統(tǒng)總功率損耗：P損小于2%Q總（Q總為補(bǔ)償總量）
l 系統(tǒng)不產(chǎn)生無線電(射頻)電磁干擾。
l 運(yùn)行方式：全自動(dòng)，連續(xù)工作。
l 顯示參數(shù)：PF，U，I，S，Q，P，工作狀態(tài)等11種指示。
根據(jù)用戶提供的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)、技術(shù)要求，以及我公司對(duì)諧波數(shù)據(jù)的估算，結(jié)合我公司以往對(duì)其它同類型項(xiàng)目的大量設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過計(jì)算、修正及仿真分析，我們確定：采用低壓無功補(bǔ)償技術(shù)，在低壓側(cè)采用快速接觸器投切濾波器組的就地?zé)o功補(bǔ)償兼濾波方式進(jìn)行治理諧波和補(bǔ)償功率因數(shù)，即采用我司重點(diǎn)新產(chǎn)品的ZRTBBL型低壓諧波治理技術(shù)方案。
通過以上設(shè)計(jì)可以得出如下結(jié)論：
1、 該裝置能有效抑制4、5、7、11次諧波，濾波裝置投入后，注入公共連接點(diǎn)的諧波電壓及諧波電流均能滿足國際限值；
2、 補(bǔ)償?shù)钠骄β室驍?shù)≥0.95；
3、 補(bǔ)償過程中電網(wǎng)電壓波動(dòng)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；
4、 采用重點(diǎn)新產(chǎn)品的ZRBBL型低壓諧波治理的獨(dú)有技術(shù)，技術(shù)先進(jìn)可靠，能安全、可靠、長期無故障、全自動(dòng)運(yùn)行，主要元器件選型合理，且多為知名品牌，性價(jià)比突出。
5、 本公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、售后服務(wù)體系完善，能提供強(qiáng)有力產(chǎn)品保障。
綜上所述，該裝置能有效抑制諧波，改善用戶用電質(zhì)量，同時(shí)，能減少諧波對(duì)電網(wǎng)的沖擊，有效治理諧波污染，在節(jié)能減排過程中，能取得相當(dāng)?shù)纳鐣?huì)效益；由于投入的設(shè)備具有一定的節(jié)能效果，以及通過無功補(bǔ)償，提高了功率因數(shù)，同時(shí)，濾波補(bǔ)償裝置投運(yùn)后能夠縮短中頻機(jī)冶煉時(shí)間，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低單位產(chǎn)量能耗，投資效益顯著。
