整流系统无功补偿和谐波抑制

第１１期　氯　碱　工　业　Ｎｏ．１ｌ　２Ｏｏ６年ｌ１月　Ｃｈｌｏｒ——Ａｌｋａｌｉ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｎｏｖ．，２００６　整流系统无功补偿和谐波抑制　吴保林　（安徽八一化工股份有限公司，安徽蚌埠２３３０００）　［关键词］整流系统；功率因数；谐波抑制；并联电容器；串联电抗器　［摘要］分析了整流系统无功负荷和高次谐波带来的问题，提出了提高功率因数的方法和谐波抑制措施。　［中图分类号］ＴＭ４６　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］１００８—１３３Ｘ（２００６）１１＂００１３—０２　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｉｎｈｉｂｉｉｔｏｎ　ｏｆ　ｒｅｃｔｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ＷＵ　Ｂａｏ—Ｚ　（Ａｎｈｕｉ　Ｂａｙｉ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｙｒ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｎｇｂｕ　２３３０００，Ｃｈｉｎａ）　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ；ｐｏｗｅｒ　ｆａｃｔｏｒ；ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ；ｐａｒａｌｌｅｌ　ｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｒｅａｃｔａｎｃｅｒ　ｉｎ　ｓｅ—　ｒｉｅｓ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ａｂｏｕｔ　ｂｙ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｌｏａｄ　ａｎｄ　ｈｉｇｈｅｒ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｏｆ　ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｒａｉｓｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｆａｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　１　无功功率的影响和谐波的危害　的其他用电设备带来危害，并增加功率损耗。　１．１　无功功率对电网的影响　（３）谐波对变压器的危害　（１）无功功率增加会导致电流增大和视在功率　谐波源的谐波电流流人变压器时，主要是增加　增加，使发电机、变压器及其他电气设备的容量和导　了其铁损和铜损。随着谐波频率的增大，集肤效应　线容量增加，电力用户的启动及控制设备、测量仪表　更加严重，其铁损也更大。　的尺寸和规格也要增大。　２无功补偿及谐波抑制　（２）无功功率增加使总电流增大，设备及线路　功率因数是企业经济运行的重要技术指标之　的损耗增加。　一。特别是电解行业，大量的非线性用电设备接入　（３）线路及变压器的电压降增大。如果是冲击　电网，产生谐波电流注入电网，产生的谐波电流随分　性无功功率负载，还会使电压产生波动。　路谐波阻抗大小按反比例分配。大量谐波电流流入　１．２谐波的危害　电网后，通过电网阻抗产生谐波压降，叠加在电网基　（１）谐波会引起谐振和谐波电流放大　波上，引起电网的电压畸变。　谐振会使谐波电流放大几倍甚至数十倍，对系　２．１并联电容器　统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大　并联电容器是为提高功率因数而普遍采用的方　的威胁，常常会使电容器和电抗器烧毁。在由谐波　法。提高功率因数通常采用电容器高压集中补偿和　引起的事故中，这类事故占有很大的比例。　低压分散补偿相结合的原则。高压集中补偿可提高　（２）谐波对电网的影响　网侧的功率因数，保证发电和电网的安全稳定运行，　谐波电流在电网中的流动会在线路上产生有功　满足供电部门对用户用电功率因数必须在０．９以上　功率损耗，它是电网线路损耗的一部分。谐波源发　的要求；同时，功率因数越高，电能利用就越合理、越　出的谐波有功功率除造成线损外，也给接在电网上　经济。低压分散补偿可减少线路能量损耗，减少线　＋　［作者简介］吴保林（１９７６一），男，助理工程师，２０００年毕业于淮南工业学院工业自动化专业，现于安徽八一化工股份　有限公司工程技术部从事氯碱工程项目建设工作。　［收稿日期］２００６—０３—３Ｏ　ｌ３　维普资讯 http://www.cqvip.com

氯　碱　工　业　２００６生　路电压降，减少电气设备的损耗，改善电压质量，提　基本原理是从补偿中检测出谐波电流，由补偿装置　高系统供电能力，提高电气设备的运行效率。　产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿　２．２串联电抗器　电流，使电网只含基波分量。这种滤波器能对频率　电解行业电力电子设备的功率因数与一般的电　和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不　工设备不同，前者的电流波形为非正弦波，而后者为　受电网阻抗的影响，因而受到广泛的重视。　正弦波；前者必须考虑谐波对功率因数的影响，而后　３整流系统及无功补偿滤波装置的配置　者则不必考虑。电解行业既是谐波的制造者，又是　安徽八一化工股份有限公司有６万ｔ／ａ离子膜　谐波的受害者，对电网、旋转电机、变压器、继电保　烧碱装置，由于电解生产对直流电源有调压和稳流　护、电力测量、通信系统等产生影响及危害，因此需　的要求，该公司采用有载调压整流变压器粗调和晶　抑制高次谐波。谐波补偿的传统方法是采用ＬＣ滤　闸管整流细调相配合的整流装置。整流系统采用单　波器。这种方法既可补偿谐波，又可无功，且结构简　机组１２相、给１个电解槽供电的方式，整流两机组　单，得到了广泛使用。其主要缺点是补偿特性受电　形成３套等效２４相系统，整流脉波数Ｐ＝２４，仅能　网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐波而　产生２３、２５、４７、４９……次滤波，在３５　ｋＶ侧设无功补　导致谐波放大，使ＬＣ滤波器过载甚至烧毁。此外，　偿滤波装置，并联电容器容量按主变容量的１５％选　Ｌｃ滤波器只能补偿固定频率的谐波，有一定的局限　择为４　８００　ｋｖａｒ，串联电抗器容量按电容器的６％选　性。尽管如此，ＬＣ滤波器目前仍是补偿谐波的最主　择为２８８　ｋｖａｒ，安装在电容器与母线之间。整流系　要手段。补偿滤波的另一种方法是提高整流电路的　统及无功补偿滤波装置投入运行后，网侧功率因数　脉波数，减少谐波电流的幅值。　达到０．９４，同时谐波电流远小于用户注入电网的谐　２．３有源电力滤波器　波电流允许值。　目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电　．　［编辑：费红丽］　力滤波器（ＡＰＦ）。ＡＰＦ也是一种电力电子装置。其　（上接第１２页）最终会导致功率因数下降，并会造　项常规试验后投入运行，再用示波器现场测试其直　成油温升高。　流输出波形，　示为６个半波，即达到了“同相逆并　４整改措施　联双反星”的效果。　为纠正整流变压器绕组连接的错误，决定修改　，　厂家的接法，按照双人形带平衡电抗器同相逆并联　）２　。２　。２　Ｏ２　∞　。２　。２　的原理重新连接整流变压器与整流器，有两个处理　ｒ，●●　Ｚ：　【　１　Ｚ　２　●●Ｊ　ｅ　　Ｚ！　：　方案供选择：①保留原有整流柜桥臂极性不变，分别　Ｉ　Ｉ　ｌ　１　ｌ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｌ　Ｉ　对调整流变压器阀侧中的ａ　与ａ　、ｂ：与ｂ　、ｃ　与ｃ　．　１　，●　ｌ　及中性点０　、０　。②保留整流变压器的阀侧绕组不　图６双人形带平衡电抗器的整流变压器及整流柜的接线图　变，而改变硅整流柜的桥臂导排极性。即反向连接　当整流输出的直流电流为３８　ｋＡ时，其高压电　整流器ａ　、ｂ　、ｃ：和ａ３、ｂ３、ｃ　桥臂的硅元件（见图　流为２３０　Ａ，温度也只有４６℃，功率因数也由０．８４　４），使原来的桥臂正极排变成负极排，负极排变成　升到了０．９２，很明显地提高了功率因数，降低了耗　正极排。并且将整流变压器中性点的０　（＋）、０　电量。在２００５年５月份，广东江门电化厂因功率因　（一）改为０　（一）、０　（＋）。经分析：方案１要考虑　数提高而获得了当地供电部门１万多元的奖金。　的问题很多，诸如要将整流变压器阀侧与整流器连　６结语　接的所有铜排拆除。．由于整流变压器质量达２２　ｔ，　整流变压器是特种变压器，接线较复杂，特别是　如果经往返运输运回厂家再吊芯处理接线问题会非　双人形带平衡电抗器又是同相逆并联排列的变压　常麻烦，工作量也非常大。而第二种方案可在现场　器，接线更复杂，更容易发生接线错误，且整改的工　处理，变压器又不用吊芯，于是采用了工作量不大的　作量很大。为避免出现这种情况，除了绕组接线时　第二种方案。　要特别认真，在人器身箱前应再认真检查一遍。因　５整改后的效果　此，很有必要将接线情况列入出厂实验的项目（目　工程按接线图（见图６）完成后，经过变压器各　前未有此项标准）。　［编辑：费红丽］　】４