電解銅高壓動態(tài)濾波無功補償成套裝置ZRSVC
10kV動態(tài)無功補償及諧波治理裝置
ZRSVC靜止型動態(tài)濾波無功補償項目
ZRMCR-10-1000KVAR+
ZRTBBL-10-1800KVAR-AK
（H5/900+H7/900）
第一章 引用標準
所有設(shè)備的設(shè)計、制造、檢查、試驗及特性除滿足規(guī)定的特別標準外，都遵照適用的*新版IEC標準和中國國家標準（GB）及電力行業(yè)（DL）標準，以及國際單位制（SI）。
GB/T20298-2006 《靜止無功補償裝置(SVC)功能特性》
GB/T20297-2006 《靜止無功補償裝置(SVC)現(xiàn)場試驗》
GB10229 《電抗器》
GB311.1 《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》
GB311.2~6 《高電壓試驗技術(shù)》
GB7354 《局部放電測量》
GB/T11024 《標稱電壓1kV以上交流電力系統(tǒng)用并聯(lián)電容器》
GB4208 《外殼防護等級的分類》
GB5882 《高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級》
GB50227-95 《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》
GB11024-1989 《高電壓并聯(lián)電容器耐久性試驗》
GB15116.5-1994 《交流高壓熔斷器并聯(lián)電容器外保護用熔斷器》
GB311.1-1997 《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》
GB156-2003 《標準電壓》
GB/T14549-1993 《公用電網(wǎng)諧波》
GB12325-2003 《供電電壓允許偏差》
GB12326-2000 《電壓波動和閃變》
GB/T15543-1995 《三相電壓允許不平衡度》
GB/T15945-1995 《電力系統(tǒng)頻率允許偏差》
GB/T18481-2001 《暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》
GB/T15291 《半導體器件_第6部分_晶閘管》
DL/T462 《高壓并聯(lián)電容器用串聯(lián)電抗器訂貨技術(shù)條件》
DL/T672 《變電所電壓無功調(diào)節(jié)控制裝置訂貨技術(shù)條件》
DL/T840-2003 《高壓并聯(lián)電容器使用技術(shù)條件》
DL/T653-1998 《高壓并聯(lián)電容器用放電線圈訂貨技術(shù)條件》
DL/T804-2002 《交流電力系統(tǒng)金屬氧化物避雷器使用導則》
DL442-1991 《高壓并聯(lián)電容器單臺保護用熔斷器訂貨技術(shù)條件》
以上標準若有*新版本，則按*新版本執(zhí)行。未盡事宜，將在談判及合同階段由雙方另行約定。
第二章 ZRSVC設(shè)計方案
2.1.總述概述
電解銅系統(tǒng)的負荷有大量的整流裝置，在生產(chǎn)過程中會造成系統(tǒng)電壓波動、產(chǎn)生大量的諧波，同時造成系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，會對電氣設(shè)備造成的危害如下：
? 諧波對旋轉(zhuǎn)電機的影響：
諧波對旋轉(zhuǎn)電機的主要影響是產(chǎn)生附加損耗，其次產(chǎn)生機械振動，噪聲和諧波過電壓；
? 諧波會加速電力設(shè)備絕緣老化，易擊穿；
? 諧波對供電變壓器的影響：
諧波對供電變壓器的影響主要是產(chǎn)生附加損耗，溫升增加，出力下降，影響絕緣壽命；
? 諧波對變流裝置的影響：交流電壓畸變可能引起不可逆變流設(shè)備控制角的時間間隔不等，并通過正反饋而放大系統(tǒng)的電壓畸變，使變流器工作不穩(wěn)定，而對逆變器則可能發(fā)生換流失敗而無法工作，甚至損壞變流設(shè)備；
? 諧波對電纜及并聯(lián)電容器的影響，當產(chǎn)生諧波放大時，并聯(lián)電容器將因過流及過壓而損壞，嚴重時將危機整個供電系統(tǒng)的安全運行；
? 諧波對通信產(chǎn)生干擾，使電度計量產(chǎn)生誤差；
? 諧波對繼電保護自動裝置和計算機等也將產(chǎn)生不良影響，容易產(chǎn)生誤動。
為解決以上問題， 本方案在10kV母線上裝設(shè)靜止型動態(tài)無功補償兼濾波成套裝置，以起到濾除高次諧波，提高系統(tǒng)功率因數(shù)、改善電能質(zhì)量、穩(wěn)定電網(wǎng)以及節(jié)能降耗、降低運行成本、提高生產(chǎn)效率等目的。
1、項目背景概述
(1)基本參數(shù)：
1.1電網(wǎng)標稱電壓UN=10 kV±10%，UK= 5.56 。
1.2有載調(diào)壓整流變壓器參數(shù)：ZHSZK-2100/10.5；整流方式：雙反星形帶平衡電抗器，等效相數(shù)：6相12脈波，同相逆并聯(lián)，可控硅整流。
1.3整流柜參數(shù)：電解槽電壓：***V，電解槽電流：***A，10kV母線短路容量設(shè)計計算約為Sk1=***MVA。
1.4無功補償后功率因素達到0.95左右。
2、整流項目諧波計算分析
基本參數(shù)：
電網(wǎng)標稱電壓UN=10KV；
10KV母線短路容量設(shè)為Sk1=100MVA；
直流電壓Ud=51V，直流電流Id=***KA，控制角=18，基波電流I=***A。
單機組12脈波運行諧波參數(shù)計算值：
|
現(xiàn)場測試運行諧波參數(shù)計算值 |
||||
|
序號 |
諧波次數(shù)n |
諧波電流In（A） |
諧波電壓含有率HRUh（%） |
諧波電流含有率HRIh（%） |
|
1 |
H01 |
37.21 |
9724 |
100% |
|
2 |
H02 |
0.43 |
0.05 |
1.16% |
|
3 |
H03 |
0.59 |
1.51 |
1.58% |
|
4 |
H04 |
0.23 |
0.03 |
0.61% |
|
5 |
H05 |
6.06 |
1.42 |
16.28% |
|
6 |
H06 |
0.14 |
0.04 |
0.37% |
|
7 |
H07 |
2.68 |
0.59 |
7.20% |
|
8 |
H08 |
0.22 |
0.06 |
0.58% |
|
9 |
H09 |
0.56 |
0.10 |
1.50% |
|
10 |
H10 |
0.12 |
0.06 |
0.34% |
|
11 |
H11 |
1.36 |
0.45 |
3.66% |
|
12 |
H12 |
0.13 |
0.05 |
0.35% |
|
13 |
H13 |
1.59 |
0.43 |
4.28% |
|
14 |
H14 |
0.12 |
0.08 |
0.32% |
|
15 |
H15 |
0.40 |
0.10 |
1.08% |
|
16 |
H16 |
0.08 |
0.07 |
0.22% |
|
17 |
H17 |
0.55 |
0.18 |
1.49% |
|
18 |
H18 |
0.12 |
0.04 |
0.31% |
|
19 |
H19 |
0.85 |
0.21 |
2.28% |
|
20 |
H20 |
0.08 |
0.06 |
0.22% |
|
21 |
H21 |
0.27 |
0.09 |
0.73% |
|
22 |
H22 |
0.07 |
0.07 |
0.19% |
|
23 |
H23 |
0.28 |
0.13 |
0.76% |
|
24 |
H24 |
0.10 |
0.04 |
0.26% |
|
25 |
H19 |
0.38 |
0.16 |
1.02% |
|
26 |
H20 |
0.85 |
0.05 |
1.16% |
|
總諧波畸變率THD（%） |
|
2.67（THDu%） |
20.98（THDi%） |
|
|
負載容量按2100KVA估算諧波參數(shù)計算值 |
||||
|
序號 |
諧波次數(shù)n |
諧波電流In（A） |
諧波電壓含有率HRUh（%） |
諧波電流含有率HRIh（%） |
|
1 |
H01 |
115.35 |
9724 |
100% |
|
2 |
H02 |
1.33 |
0.05 |
1.16% |
|
3 |
H03 |
1.83 |
1.51 |
1.58% |
|
4 |
H04 |
0.71 |
0.03 |
0.61% |
|
5 |
H05 |
18.79 |
1.42 |
16.28% |
|
6 |
H06 |
0.43 |
0.04 |
0.37% |
|
7 |
H07 |
8.31 |
0.59 |
7.20% |
|
8 |
H08 |
0.68 |
0.06 |
0.58% |
|
9 |
H09 |
1.74 |
0.10 |
1.50% |
|
10 |
H10 |
0.37 |
0.06 |
0.34% |
|
11 |
H11 |
4.22 |
0.45 |
3.66% |
|
12 |
H12 |
0.40 |
0.05 |
0.35% |
|
13 |
H13 |
4.93 |
0.43 |
4.28% |
|
14 |
H14 |
0.37 |
0.08 |
0.32% |
|
15 |
H15 |
1.24 |
0.10 |
1.08% |
|
16 |
H16 |
0.25 |
0.07 |
0.22% |
|
17 |
H17 |
1.71 |
0.18 |
1.49% |
|
18 |
H18 |
0.37 |
0.04 |
0.31% |
|
19 |
H19 |
2.64 |
0.21 |
2.28% |
|
20 |
H20 |
0.25 |
0.06 |
0.22% |
|
21 |
H21 |
0.84 |
0.09 |
0.73% |
|
22 |
H22 |
0.22 |
0.07 |
0.19% |
|
23 |
H23 |
0.87 |
0.13 |
0.76% |
|
24 |
H24 |
0.31 |
0.04 |
0.26% |
|
25 |
H19 |
1.18 |
0.16 |
1.02% |
|
26 |
H20 |
2.64 |
0.05 |
1.16% |
|
總諧波畸變率THD（%） |
|
2.67（THDu%） |
20.98（THDi%） |
|
使用環(huán)境
|
1 |
周圍空氣溫度 |
|
|
*高溫度 ℃ |
40℃ |
|
|
*低溫度 ℃ |
-25℃ |
|
|
*大日溫差 K |
25 |
|
|
2 |
海拔高度 m |
<2000 |
|
3 |
環(huán)境相對濕度（在25℃時）平均值 |
90% |
|
4 |
地震波為正弦波，持續(xù)時間三個周波，安全系數(shù)1.67 |
|
|
5 |
污穢等級 |
Ⅳ |
|
泄漏比距 |
≥3.1cm/kV |
|
FC設(shè)計
1、濾波器設(shè)計原則
濾波器發(fā)出的無功應能滿足補償功率因數(shù)、抑制電壓波動的要求；
選取的濾波電容器的額定電壓應保證濾波器的安全可靠運行；應考慮以下因數(shù)：
(1)母線電壓水平；
(2)串聯(lián)電抗器后電容器兩端兩端電壓升高；
(3)諧波電流通過電容器引起的諧波電壓；
(4)電網(wǎng)電壓波動引起的電壓升高；
(5)電容補償裝置投入后引起的電壓升高；
濾波器的分組應滿足濾除諧波電流的要求；
濾波器設(shè)計時應進行充分的計算機仿真計算及數(shù)據(jù)庫優(yōu)選，經(jīng)多個方案比較，選擇*佳方案；
對選定的濾波器應進行濾波器各種運行方式下的計算機仿真，避免與系統(tǒng)發(fā)生諧振；
對濾波器的安全運行應進行仔細校驗。
補償后10kV岀線側(cè)功率因數(shù)cos≥0.95。
10KV母線諧波電流限值按國標GB/T14549-93的規(guī)定應滿足要求。
2、諧波電流分析原則
當電網(wǎng)公共節(jié)點的短路容量不同于100MVA標準容量時，按照《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》國家標準提供的修正諧波電流的公式
Ih=IHP×SK1/SK2 （1）
其中，SK1――公共節(jié)點*小短路容量
SK2――基準短路容量
Ihp――表4中第h次諧波電流
Ih――短路容量為SK1時第h次諧波電流允許值
按以上方法換算，得出公共連接點所有用戶向配電系統(tǒng)注入的各次總諧波電流允許值后，即可用下式算出同一公共連接點允許第I個用戶注入的第h次諧波電流的允許值：
式中 Ih ─ 按式（1）換算的第h次諧波電流允許值，A；
Su ─ 第i個用戶的用電協(xié)議容量，MVA；
St ─ 公共連接點的供電設(shè)備容量，MVA；
α ─ 相位迭加系數(shù)，按國標取值GB/T14549-93的規(guī)定取值。
3、 FC接入用電系統(tǒng)的基本特征
FC安裝母線的額定電壓：10kV；
考核點
10kV母線
系統(tǒng)條件
電壓等級：10kV
系統(tǒng)頻率：50HZ
負荷參數(shù)
正常工作條件下，電解系統(tǒng)的自然功率因數(shù)較高，可達0.9以上，負荷率60%-85%，目標功率因數(shù)0.95，則系統(tǒng)實際無功需求量為：1262kvar。
4、諧波電流
參照用戶提供的負荷資料以及相關(guān)工程經(jīng)驗，本工程設(shè)計諧波參考值如下：
|
諧波次數(shù) |
5 |
7 |
11 |
13 |
|
諧波電流（A） |
18.79 |
8.31 |
|
|
由以上分析可知：系統(tǒng)諧波主要以5、7、為主，本方案*終考慮系統(tǒng)設(shè)置5、7次2個單調(diào)諧濾波通道。
5、補償容量選擇：
選擇基波補償無功容量為：1262kvar。本次設(shè)計中濾波補償裝置的安裝容量為1800kvar，濾波器的有效無功輸出容量約1262kvar左右
6、濾波通道的設(shè)置：
根據(jù)文件相關(guān)技術(shù)要求部分規(guī)定及類似相關(guān)工程的設(shè)計經(jīng)驗，濾波通道設(shè)置如下：
5次單調(diào)諧濾波通道、7次單調(diào)諧濾波通道。
通過計算機仿真顯示，濾波補償裝置投運后，濾波效果非常明顯，諧波電流得到有效濾除，諧波電壓畸變得到明顯改善，功率因數(shù)能很好的滿足用戶的要求。
7、每個濾波通道主要元器件參數(shù)：
考慮到投入電容器后母線電壓會升高，串聯(lián)電抗器及諧波電流會使電容器的電壓升高，并考慮到所選取元件盡量一致，通過綜合計算可得電容器、電抗器的主要參數(shù)如下：
濾波補償裝置濾波電容器額定參數(shù)
|
組別 |
額定電壓/容量 |
額定電流 |
三相總?cè)萘?/span> |
三相基波補償容量 |
接線方式 |
|
5次 |
7kV/300kvar |
42.86A |
900kvar |
637kvar |
1并1串 |
|
7次 |
7kV/300kvar |
42.86A |
900Kvar |
625Kvar |
1并1串 |
|
|
|
|
|
|
|
|
合 計 |
1900Kvar |
1262Kvar |
|
||
8、濾波器安全性能校核
電容器過流、過壓、過負荷校核
電容器組在額定工況下，進行如下過壓、過流和過負荷校核：
過壓校核：
過流校核：
過負荷校核：
經(jīng)仿真驗算，過電壓，過電流，過負荷校驗，2組濾波電容器組均滿足要求。
9、濾波補償效果
5 次 7 次
PCC點諧波電壓 kV
0.1471 0.057
PCC點諧波電流 A
18.79 8.31
通過仿真計算表明，在所需濾除的諧波頻次附近，所設(shè)計的濾波器不會與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振和諧波放大。阻抗曲線圖如下：
