PRODUCT
電解銅高壓動(dòng)態(tài)濾波無(wú)功補(bǔ)償成套裝置ZRSVC
10kV動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置
ZRSVC靜止型動(dòng)態(tài)濾波無(wú)功補(bǔ)償項(xiàng)目
ZRMCR-10-1000KVAR+
ZRTBBL-10-1800KVAR-AK
（H5/900+H7/900）
第一章 引用標(biāo)準(zhǔn)
所有設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、檢查、試驗(yàn)及特性除滿足規(guī)定的特別標(biāo)準(zhǔn)外，都遵照適用的最新版IEC標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）及電力行業(yè)（DL）標(biāo)準(zhǔn)，以及國(guó)際單位制（SI）。
GB/T20298-2006 《靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)功能特性》
GB/T20297-2006 《靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)》
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(yàn)技術(shù)》
GB7354 《局部放電測(cè)量》
GB/T11024 《標(biāo)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(hù)等級(jí)的分類(lèi)》
GB5882 《高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級(jí)》
GB50227-95 《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
GB11024-1989 《高電壓并聯(lián)電容器耐久性試驗(yàn)》
GB15116.5-1994 《交流高壓熔斷器并聯(lián)電容器外保護(hù)用熔斷器》
GB311.1-1997 《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》
GB156-2003 《標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓》
GB/T15291 《半導(dǎo)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(wú)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(dǎo)則》
DL442-1991 《高壓并聯(lián)電容器單臺(tái)保護(hù)用熔斷器訂貨技術(shù)條件》
以上標(biāo)準(zhǔn)若有最新版本，則按最新版本執(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(jì)方案
2.1.總述概述
電解銅系統(tǒng)的負(fù)荷有大量的整流裝置，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成系統(tǒng)電壓波動(dòng)、產(chǎn)生大量的諧波，同時(shí)造成系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成的危害如下：
? 諧波對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響：
諧波對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要影響是產(chǎn)生附加損耗，其次產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，噪聲和諧波過(guò)電壓；
? 諧波會(huì)加速電力設(shè)備絕緣老化，易擊穿；
? 諧波對(duì)供電變壓器的影響：
諧波對(duì)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(duì)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(shí)間間隔不等，并通過(guò)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(duì)逆變器則可能發(fā)生換流失敗而無(wú)法工作，甚至損壞變流設(shè)備；
? 諧波對(duì)電纜及并聯(lián)電容器的影響，當(dāng)產(chǎn)生諧波放大時(shí)，并聯(lián)電容器將因過(guò)流及過(guò)壓而損壞，嚴(yán)重時(shí)將危機(jī)整個(gè)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行；
? 諧波對(duì)通信產(chǎn)生干擾，使電度計(jì)量產(chǎn)生誤差；
? 諧波對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)等也將產(chǎn)生不良影響，容易產(chǎn)生誤動(dòng)。
為解決以上問(wèn)題， 本方案在10kV母線上裝設(shè)靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)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(yùn)行成本、提高生產(chǎn)效率等目的。
1、項(xiàng)目背景概述
(1)基本參數(shù)：
1.1電網(wǎng)標(biāo)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(jì)計(jì)算約為Sk1=***MVA。
1.4無(wú)功補(bǔ)償后功率因素達(dá)到0.95左右。
2、整流項(xiàng)目諧波計(jì)算分析
基本參數(shù)：
電網(wǎng)標(biāo)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(jī)組12脈波運(yùn)行諧波參數(shù)計(jì)算值：
|
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試運(yùn)行諧波參數(shù)計(jì)算值 |
||||
|
序號(hào) |
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(fù)載容量按2100KVA估算諧波參數(shù)計(jì)算值 |
||||
|
序號(hào) |
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?chē)諝鉁囟?/span> |
|
|
最高溫度 ℃ |
40℃ |
|
|
最低溫度 ℃ |
-25℃ |
|
|
******日溫差 K |
25 |
|
|
2 |
海拔高度 m |
<2000 |
|
3 |
環(huán)境相對(duì)濕度（在25℃時(shí)）平均值 |
90% |
|
4 |
地震波為正弦波，持續(xù)時(shí)間三個(gè)周波，安全系數(shù)1.67 |
|
|
5 |
污穢等級(jí) |
Ⅳ |
|
泄漏比距 |
≥3.1cm/kV |
|
FC設(shè)計(jì)
1、濾波器設(shè)計(jì)原則
濾波器發(fā)出的無(wú)功應(yīng)能滿足補(bǔ)償功率因數(shù)、抑制電壓波動(dòng)的要求；
選取的濾波電容器的額定電壓應(yīng)保證濾波器的安全可靠運(yùn)行；應(yīng)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(guò)電容器引起的諧波電壓；
(4)電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的電壓升高；
(5)電容補(bǔ)償裝置投入后引起的電壓升高；
濾波器的分組應(yīng)滿足濾除諧波電流的要求；
濾波器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行充分的計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算及數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)選，經(jīng)多個(gè)方案比較，選擇******方案；
對(duì)選定的濾波器應(yīng)進(jìn)行濾波器各種運(yùn)行方式下的計(jì)算機(jī)仿真，避免與系統(tǒng)發(fā)生諧振；
對(duì)濾波器的安全運(yùn)行應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)校驗(yàn)。
補(bǔ)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(guó)標(biāo)GB/T14549-93的規(guī)定應(yīng)滿足要求。
2、諧波電流分析原則
當(dāng)電網(wǎng)公共節(jié)點(diǎn)的短路容量不同于100MVA標(biāo)準(zhǔn)容量時(shí)，按照《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)最小短路容量
SK2――基準(zhǔn)短路容量
Ihp――表4中第h次諧波電流
Ih――短路容量為SK1時(shí)第h次諧波電流允許值
按以上方法換算，得出公共連接點(diǎn)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(diǎn)允許第I個(gè)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(gè)用戶的用電協(xié)議容量，MVA；
St ─ 公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量，MVA；
α ─ 相位迭加系數(shù)，按國(guó)標(biāo)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(diǎn)
10kV母線
系統(tǒng)條件
電壓等級(jí)：10kV
系統(tǒng)頻率：50HZ
負(fù)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(dá)0.9以上，負(fù)荷率60%-85%，目標(biāo)功率因數(shù)0.95，則系統(tǒng)實(shí)際無(wú)功需求量為：1262kvar。
4、諧波電流
參照用戶提供的負(fù)荷資料以及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，本工程設(shè)計(jì)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，本方案最終考慮系統(tǒng)設(shè)置5、7次2個(gè)單調(diào)諧濾波通道。
5、補(bǔ)償容量選擇：
選擇基波補(bǔ)償無(wú)功容量為：1262kvar。本次設(shè)計(jì)中濾波補(bǔ)償裝置的安裝容量為1800kvar，濾波器的有效無(wú)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(lèi)似相關(guān)工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，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(guò)計(jì)算機(jī)仿真顯示，濾波補(bǔ)償裝置投運(yùn)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(gè)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(huì)升高，串聯(lián)電抗器及諧波電流會(huì)使電容器的電壓升高，并考慮到所選取元件盡量一致，通過(guò)綜合計(jì)算可得電容器、電抗器的主要參數(shù)如下：
濾波補(bǔ)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(bǔ)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(jì) |
1900Kvar |
1262Kvar |
|
||
8、濾波器安全性能校核
電容器過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)負(fù)荷校核
電容器組在額定工況下，進(jìn)行如下過(guò)壓、過(guò)流和過(guò)負(fù)荷校核：
過(guò)壓校核：
過(guò)流校核：
過(guò)負(fù)荷校核：
經(jīng)仿真驗(yàn)算，過(guò)電壓，過(guò)電流，過(guò)負(fù)荷校驗(yàn)，2組濾波電容器組均滿足要求。
9、濾波補(bǔ)償效果
5 次 7 次
PCC點(diǎn)諧波電壓 kV
0.1471 0.057
PCC點(diǎn)諧波電流 A
18.79 8.31
通過(guò)仿真計(jì)算表明，在所需濾除的諧波頻次附近，所設(shè)計(jì)的濾波器不會(huì)與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振和諧波放大。阻抗曲線圖如下：
