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某炼油厂低压配电系统谐波污染治理方案
(发布部门:电能质量   发布日期:2011-04-02)
 

 

1)现状说明
该炼油厂现有低压配电系统主要包括:I联合(加氢催化)装置,II常压装置,II联合(常压、催化)装置(建设中,部分已投用),锅炉房(包括外配电室及内配电室)。目前存在的主要问题是低压运行功率因数偏低,无功功率消耗较大,需要投入电容补偿以提高功率因数,但大多数低压配电系统投入电容器时,往往造成电容器损坏,甚至影响到系统的正常运行,因而现行的补偿方法为高压集中补偿,以满足供电部门所要求的功率因数指标。
根据低压配电系统的元器件配置特性和运行及电容投切时的现象,初步判断低压系统中存在比较大的谐波污染。这一原因导致电容器投入运行时引起谐振从而造成电容器数倍于自身额定容量的过载损坏,同时,谐波污染还造成功率因数降低,无功损耗增加。治理谐波污染,是增加电容器使用寿命,提高功率因数,降低无功损耗,节约电费开支的重要手段。低压配电系统中谐波污染的治理,还可以减少变压器、电缆、电机的发热,增加其使用寿命,延长设备运行的平均无故障时间,降低维护、维修及更换设备的费用,具有附加的间接经济效益。
2)治理方案
针对该炼油厂的具体情况,治理谐波污染的目的,首先是体现直接的经济效益,即保障低压电容补偿系统的正常运行,发挥其应有的作用,降低低压配电系统中谐波总体含量的水平,提高功率因数,减少无功损耗;其次是体现间接的经济效益,即通过有针对性的谐波污染治理,减少甚至消除其对配电系统的不良影响,保证变压器、电缆、电机的正常运行,延长其使用寿命。
根据这一目的,针对所有低压系统,配置带有滤波功能的电容补偿装置,以吸收系统中主要的谐波分量;在污染严重的低压系统,配置不同滤波系数的组合滤波器;根据投资情况,在重点负荷,配置动态有源滤波器,以达到最佳的治理效果。
谐波污染治理的结果,应满足或高于现行国家标准。预期指标为:系统中谐波总分量THD≤5%,功率因数COSΦ≥0.95。
根据上述规划方案,于2010年3月12日对该炼油厂主要的低压配电系统谐波分布情况做了初步的抽样检测,检测方式为随机检测。
检测点波形及数据如下:
 
从上表中可以看出,各配电系统由谐波引起的电压总畸变率均在正常水平内,电流畸变则比较严重。锅炉房(内)由于系统中使用了大量的变频装置,谐波污染极其严重,并影响到锅炉房(外)的谐波情况;II联合部分仅常压I段的UPS设备投入运行,谐波即比较严重,预期该系统将是谐波污染治理的次重点。II常压在软启动器启动及停止时曾导致电容器损坏,但检测中未发现谐波污染,表明运行中谐波水平在正常范围之内,需要考虑避免软启动器启停瞬间谐波尖峰导致的电容器谐振过载。
该炼油厂于2010年6月改造了低压补偿系统并在重点配电系统的主要谐波源处安装了有源滤波器。低压补偿系统采用同容量置换的方式,将原有的补偿装置改造为滤波补偿装置,采用非调谐无源滤波技术,将原电容器组改为串联滤波电抗器的滤波补偿电容器组,同时实现无源滤波和无功补偿功能,其输出的无功容量不变。
在锅炉房、II联合和II常压三个装置的配电系统最大功率变频调速器处,分别安装了3台OSSINE 100A/3L-400有源电力滤波器,重点针对主要谐波源进行彻底根除。
上述滤波补偿及有源滤波装置投入运行后,取得了明显的效果。各装置变压器功率因数由0.8左右提升到0.9以上,10kV侧补偿电容量减少60%,综合用电效率明显提高,初步估算全厂年节约电费在30万元左右。
2010年7月,在无源滤波补偿装置和有源滤波器全部投入运行后,对配电系统进行了对比检测。在设备运行条件大致相同的情况下,检测结果如下:
 
 
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