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      案例詳情
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      精密鍛造中頻爐電能質量解決方案

      日期:2021-07-02 03:47
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      摘要:中頻冶煉爐在冶煉、鑄造等行業中應用日益廣泛,但中頻爐在工作時采用整流和逆變技術,產生了大量電流、電壓諧波。諧波對供電系統造成嚴重污染,使得精密儀器工作過程中產生誤動作,增加供電設備的損耗。
       項目背景

      中頻冶煉爐在冶煉、鑄造等行業中應用日益廣泛,但中頻爐在工作時采用整流和逆變技術,產生了大量電流、電壓諧波。諧波對供電系統造成嚴重污染,使得精密儀器工作過程中產生誤動作,增加供電設備的損耗。

      中頻感應爐的電源系統是電力系統中數量大的諧波源,常見的為中頻爐和高頻感應爐電源等。一般6脈沖中頻爐,主要產生5、7、11、13次特征諧波等;對于12脈沖換流中頻爐,主要為11、13、23、25次特征諧波。一般情況下,小型換流裝置采用6脈沖,較為大型采用12脈沖,如爐變壓器接成YY型,或者采用兩臺變壓器供電。

      諧波問題描述

      中頻爐諧波含量85%以上為低次諧波,電流畸變率達到40%左右,諧波能量大大超出節電設備承受范圍,長期使用容易損毀,事故頻頻,影響企業生產的正常進行。

      中頻爐在使用中產生大量的諧波,導致電網中的諧波污染非常嚴重:

      1)諧波使電能傳輸和利用的效率降低,使電氣設備過熱,產生振動和噪聲,并使其絕緣老化,使用壽命降低,甚至發生故障或燒毀;

      2)諧波會引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振,使諧波含量放大,造成電容補償設備等設備燒毀;

      3)諧波還會引起繼電器保護和自動裝置誤動作,使電能計量出現混亂;

      4)對于電力系統外部,諧波會對通信設備和電子設備產生嚴重干擾。

      現場檢測

      用戶現場主要負載是兩臺中頻爐和部分電阻爐。用戶現場的兩臺中頻加熱設備(1000KW2250KW)都產生大量諧波,而且功率因數都相當高。這也符合中頻感應加熱爐的高諧波含量,高功率因數的特點。7#變壓器下邊的1000KW中頻爐測試時諧波電壓畸變率達到7.9%(超出國標規定的閾值5%),諧波電流畸變率達到40.9%。有效值嚴重超出了電網國標的基準值。詳見下表:

      諧波分量非常嚴重,從兩個變壓器出線端測試的情況來看,諧波實測值比國標規定的允許值大得多,甚至不是一個數量級,以2250KW中頻爐為例(表中爐子對應的變壓器容量2000KVA),3次諧波超標不多,但5次諧波超過國家標準2476%,7次諧波超過國家標準2025%。如此嚴重的諧波在低壓側累積,勢必會影響到高壓側的電壓波形,電壓波形畸變又會影響到其他負載的穩定運行。

      用戶現場在保有高次諧波豐富含量的同時,功率因數也是相當的高。由于中頻加熱設備一般都會有內置平衡三相電容器,使得爐子在工作在滿載電流的50%以上時,功率因數就已經達到0.90。當爐子工作電流達到滿載電流的80%時,爐子功率因數就會達到0.98以上。測試時爐子的功率因數在0.98—0.99之間震蕩。

      電能質量解決方案

      高諧波含量、高功率因數這兩大特性決定了無源濾波器的現場應用不適合。因為無源濾波器在濾波的時候需要投切無功,這樣就造成了過補現象。過補償要比欠補償還要可怕,因為過補償會造成局部電網呈現容性,它會與廣域網中的感性無功產生更大的規模的諧振,造成大面積電網的癱瘓。所以該項目的解決方案還是推薦使用KYXBQ諧波保護裝置。

      1000KW中頻爐和2250KW中頻爐分別在投入1KYXBQ250/400V3L諧波保護裝置2KYXBQ250/400V4L諧波保護裝置之后,電流畸變率《3%,消除了諧波產生的電網諧振問題,保證本級電網和上級電網6KV側供電質量和供電安全。功率因數顯著提高,變壓器負荷率進一步減輕,工控部分節電收益率達到7%左右。


      滬公網安備 31011302004101號