一、項(xiàng)目概況
鄭州惠美石墨有限公司主要生產(chǎn)石墨電極和石油焦,，共有6座石墨化爐,。一臺(tái)20000KVA整流變壓器，一次電壓35KV,，直流側(cè)電壓60-190V,，電流330/43350*4，等效相數(shù)十二脈波,，整流方式為反雙星同相逆并聯(lián),，負(fù)載為石墨化爐，對(duì)石墨焦炭的原材料進(jìn)行加工,，一爐工作時(shí)間約為40小時(shí),，三相平衡，負(fù)荷平穩(wěn),。功率因數(shù)較高,，約為：0.91~0.94，其中5,、7,、11次諧波較大,。一次電流最大為380A,，有功功率約為21500KW。此項(xiàng)目主要以濾波為主,，在保證不過補(bǔ)的情況下最大限度的濾除諧波,。
二、 現(xiàn)場測量的系統(tǒng)諧波情況：
數(shù)據(jù)一
表1 半載運(yùn)行系統(tǒng)參數(shù)【2010-06-07】
相電壓 U1 20.47KV 相電流 I1 255.65A
U2 20.30KV I2 255.62A
U3 20.57KV I3 255.61A
相
有功 P1 4.91MKW 視在功率 P1 5.23MVA
P2 4.86MKW P2 5.19MVA
P3 4.92MKW P3 5.26MVA
總有功 14.69MKW 總功率 15.68MVA
相無功 Q1 1.81MKVAR 相功率因數(shù) PF1 0.9381
Q2 1.82MKVAR PF 2 0.9367
Q3 1.85MKVAR PF 3 0.9370
總無功 5.48MMKVAR 平均功率因數(shù) 0.9370
表2 半載運(yùn)行系統(tǒng)電流諧波【2010-06-07】
諧波次數(shù) 電流（A） 諧波次數(shù) 電流（A）
1 252.72 11 12.38
2 5.09 12 0.13
3 0.71 13 7.13
4 3.52 14 0.99
5 28.74 15 0.24
6 0.09 16 0.72
7 17.77 17 4.09
8 2.62 18 0.10
9 0.33 19 2.49
10 1.55
數(shù)據(jù)二
表1 滿載運(yùn)行系統(tǒng)參數(shù)【2010-06-08】
相電壓 U1 19.92 KV 相電流 I1 384.07
U2 19.78 KV I2 382.52
U3 20.00 KV I3 383.51
相
有功 P1 7.03 MKW 視在功率 P1 7.65MVA
P2 6.94 MKW P2 7.57 MVA
P3 7.05 MKW P3 7.67 MVA
總有功 21.01MKW 總功率 22.89MVA
相無功 Q1 3.03 MKVAR 相功率因數(shù) PF1 0.9183
Q2 3.01 MKVAR PF 2 0.9175
Q3 3.03 MKVAR PF 3 0.9186
總無功 9.07MMKVAR 平均功率因數(shù) 0.9181
表2 滿載運(yùn)行系統(tǒng)電流諧波【2010-06-08】
諧波次數(shù) 電流（A） 諧波次數(shù) 電流（A）
1 381.51 11 9.35
2 0.69 12 0.14
3 1.39 13 5.95
4 0.81 14 0.15
5 44.01 15 0.33
6 0.39 16 0.12
7 27.58 17 3.37
8 0.26 18 0.07
9 0.71 19 3.19
10 0.2
三,、濾波方案設(shè)計(jì)：
針對(duì)該系統(tǒng)具備典型的6脈沖整流的諧波特點(diǎn),，根據(jù)檢測數(shù)據(jù),，系統(tǒng)電流諧波中5次、7次,、11次,、13次、17次,、19次諧波較大,，其中5次、7次超標(biāo)嚴(yán)重,，但系統(tǒng)本身負(fù)載平穩(wěn),、穩(wěn)定，諧波狀態(tài)比較穩(wěn)定,，加之為高壓側(cè)諧波治理,，因此方案采用無源濾波方式，相比于有源濾波方式,，一方面能夠大大降低濾波成本,、簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度，另一方面無源濾波在該工況的應(yīng)用其效果完全可以體現(xiàn),，通過參數(shù)優(yōu)化,，保證器件的加工工藝，專業(yè)的安裝調(diào)試,，本方案設(shè)計(jì)的無源濾波系統(tǒng)在應(yīng)用中能夠完全滿足需要,。本方案采用無源濾波設(shè)計(jì)，濾波支路設(shè)計(jì)為5次單調(diào)諧濾波支路,，7次單調(diào)諧濾波支路及11次高通濾波支路,，通過5/7次單調(diào)諧濾波支路將系統(tǒng)中的5、7次諧波降到合理水平,，11次及其以上諧波由高通濾波支路加以濾除,。
為了避免濾波裝置無功過補(bǔ)，高壓無功補(bǔ)償控制器針對(duì)現(xiàn)場負(fù)載容量
的變化先投切5次單調(diào)諧濾波支路,，再投切7次單調(diào)諧濾波支路,，最后投切11次高通濾波支路，以保證濾波效果以及無功不會(huì)對(duì)上游電力系統(tǒng)反送,。濾波裝置自動(dòng)投切控制器具有以下特點(diǎn)：
在線測量I,、V，并計(jì)算COSφ,�,？筛鶕�(jù)濾波裝置運(yùn)行操作的特點(diǎn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求、實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)置投切條件,。根據(jù)無功需要量和電壓高低自動(dòng)投切濾波器,。異常報(bào)警閉鎖出口：當(dāng)繼保動(dòng)作、開關(guān)拒動(dòng)或裝置失電時(shí),，發(fā)出聲光報(bào)警,，顯示故障部位并閉鎖出口。
自動(dòng),、手動(dòng)切換,。當(dāng)手動(dòng)操作時(shí),，控制器自動(dòng)閉鎖退出控制,。
自動(dòng)發(fā)出控制指令前,，首先探詢動(dòng)作后的預(yù)期參數(shù)，以減少動(dòng)作次數(shù)和動(dòng)作
延時(shí),，動(dòng)作間隔時(shí)間可調(diào),，功率因數(shù)控制值可調(diào)。
四,、補(bǔ)償容量設(shè)計(jì)
無源濾波器的電容器安裝容量不僅決定系統(tǒng)的功率因數(shù),，同時(shí)也影響濾波裝置的濾波效果。如果將系統(tǒng)的功率因數(shù)從目前的0.91補(bǔ)償?shù)?.97,，由公式可知需要的實(shí)際補(bǔ)償容量為 4500kvar,，同時(shí)該補(bǔ)償容量在系統(tǒng)半載情況下亦不會(huì)過補(bǔ)。根據(jù)單調(diào)諧及高通濾波支路的電容電壓校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)可知,，該裝置的電容器額定電壓不小于26KV,，由此可知電容器的實(shí)際安裝容量為9000kvar。
根據(jù)濾波支路電容器最小安裝容量校驗(yàn)公式校驗(yàn),，分配的容量不能小于下式確定的容量：
Qc,min=2UsIh/[(1-λ)K2]
其中Ih為諧波電流,，Us為電網(wǎng)電壓，λ為電抗率,，K為電流過載倍數(shù),，此處取值為1.0。
系統(tǒng)的基波電流約為：381.51A,，5次諧波電流值為44.01A,，7次諧波電流值為27.58A，11次諧波電流值為9.35A,，13次諧波電流值為5.95A,。
由此以上數(shù)據(jù)及高壓濾波裝置設(shè)計(jì)原則可知，5次支路,、7次支路及11次支路電容器的安裝容量分別為：4800KVAR,，3000KVAR及1200KVAR,。
根據(jù)電容器的實(shí)際安裝容量及濾波器設(shè)計(jì)諧振頻率,，電容器,、電抗器及電阻器的關(guān)鍵參數(shù)如下：其中電抗器采用空心濾波串聯(lián)電抗器，電抗器率±5%可調(diào),，濾波支路具體工作頻率點(diǎn),，現(xiàn)場調(diào)試。
五,、附現(xiàn)場照片
