倍耐力项目报告PQM091NFT调谐教材.docx
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倍耐力项目报告PQM091NFT调谐教材
项目编号:
PQM0912007NFT
电能质量测试报告
及解决方案
PowerQualityMeasurementReport
项目名称(PROJECTNAME):
倍耐力轮胎有限公司
英博电气(北京)有限公司
IN-PowerElectric(Beijing)Co.,Ltd
目录
一公司简介3
二客户信息4
三检测记录5
四解决方案11
五系统仿真12
六执行标准16
附件一谐波的危害17
附件二纯电容放大谐波的原理19
一公司简介
英博电气(北京)有限公司座落在中国的硅谷中关村,是德国IN-POWERElectricGmbH在中国的子公司。
英博电气是一家从事电能质量检测、分析及治理解决方案的专业公司,我们所涉及的领域为400V到35kV电压范围内的电能质量解决方案设计、电能质量测试评估与仿真分析、电能质量治理设备供应及电能质量治理交钥匙工程。
公司的主要产品系列有:
●无源滤波补偿系统(FC)
●有源滤波补偿系统(APF)
●供电网络有源恢复系统(MARS)
●静止型无功功率补偿装置(SVC)
●电能质量测试分析与评估
●电能质量在线监测系统
英博电气在上海、广州、天津、郑州、武汉、南京、西安、青岛等地设有办事处,在江苏扬州组建成立了成套生产工厂。
我们与德国VISHAY、MONGOLDT、意大利ANSALDO、奥地利VATECH等国际先进电能质量技术公司建立了良好的业务合作关系。
拥有世界一流的电容器、电抗器、有源滤波器、SVC等电能质量治理设备。
高性价比的产品赢得了客户的青睐,代理商遍布全国,配电系统总装机容量已超过100,000kvar,广泛涉及石油化工、汽车制造、冶金钢铁、造纸、矿山能源、电力、交通运输、军事、通信、公共设施等各行各业。
国内工业重点企业,如通用汽车、燕山石化、齐鲁石化、华润水泥等稳定运行,国内重大项目,如首都机场,上海地铁,中央电视台等得到普遍赞誉。
英博电气全心全意为每一个客户提供改善电能质量、节能降耗的产品、解决方案与服务。
为了配电绿色的明天,服务客户,服务社会,是我们至始不渝的追求。
二客户信息
Customer:
客户名称:
倍耐力轮胎有限公司
Contact:
联系人:
Address:
联系地址:
PostCode:
邮政编码:
Tel.:
电话:
CellPhone:
移动电话:
Fax:
传真:
Email:
电子邮件:
Date:
日期:
09.12.22
Engineer:
检测人:
刘雪飞
编制:
田会杰日期:
2009-12-27
三检测记录
3.1检测信息
检测对象:
倍耐力轮胎有限公司低压配电室内两台密炼机。
检测人:
INPOWER(英博电气):
刘雪飞
检测仪器:
本次检测所选用的测量仪器是CA8335电能质量分析仪
CA8335电能质量分析仪的特点:
∙4路电压及4路电流输入
∙可同时捕捉及记录所有的电量参数,暂态波形和告警。
∙超大容量2GSD存储卡,可同时连续记录所有的电量参数达1个月。
∙CA8335菜单含21种语言包括简/繁体中文,操作简便而精确。
∙新增“启动电流”记录
∙
实时显示电压电流波形
∙可测谐波至50次
∙闪变计算
CA8335电能质量分析仪的主要功能:
1波形实时显示(4路电压/4路电流)
2半周期有效值测量(电压和电流)
3操作直观
4自动识别电流钳
5可测量直流成分
6各相谐波的测量、计算与显示可达50次
7总谐波失真度(THD)的计算
8快速暂态捕捉(每周期的采样256点)
9相量图显示
10可测量总VA、W和Var电量值及其各相值
11可测量总VAh、Wh和Varh电量值及其各相值
12K因数计算
13COSφ位移功率因数(DPF)和功率因数√(PF)的计算
14300次的暂态捕捉
15闪变计算
16三相不平衡度计算(电流和电压)
17可设置告警监控电网
18备份和储存截屏(图像和数据)
19趋势图记录可输出到PC
20PC软件支持数据恢复读取、可实时与仪器保持通讯
3.2系统描述
倍耐力轮胎有限公司低压配电室内有两台密炼机,其额定工作电压为690V。
设备连接为从10KV侧经变压器10KV/0.69KV引进电源,经整流逆变装置AC/DC驱动直流电机运行。
密炼机功率为1250KW。
3.3检测数据
3.3.11#密炼机的检测数据
谐波电压电流图:
谐波电流电压畸变率:
各次谐波电流图:
5次谐波电流图:
数据统计
项目
最大值
最小值
平均值
电压(V)
738.5
695.9
713.5
电流(A)
896.3
242.5
886.7
有功功率P(KW)
1107.7
83.7
252.5
无功功率Q(KVAR)
277.0
17.0
55.0
视在功率S(KVA)
1141.9
100.7
278.6
P.F
0.98
0.967
0.97
THDV(%)
7.0
3.0
6.8
3th(A)
18.90
0.00
1.50
5th(A)
276.80
0.00
102.90
7th(A)
150.70
0.00
50.90
11th(A)
82.60
0.00
16.50
13th(A)
44.30
0.00
9.40
17th(A)
19.10
0.00
7.40
由以上数据可以看出,电压畸变率超标,需要进行谐波治理,系统功率因数较高,且3、5、7等次谐波畸变率过大,严重影响系统稳定性,对设备的稳定运行埋下了隐患。
3.3.2:
2#密炼机检测数据
谐波电压电流图:
谐波电流电压畸变率:
5次谐波电流图
数据统计
项目
最大值
最小值
平均值
电压(V)
714.10
705.10
706.50
电流(A)
235.00
73.90
143.80
有功功率P(KW)
358.64
68.70
287.57
无功功率Q(KVAR)
73.00
18.36
72.00
视在功率S(KVA)
366.00
71.11
296.46
P.F
0.980
0.966
0.970
THDV(%)
6
0.00
5.30
3th(A)
4.20
0.00
0.60
5th(A)
76.40
0.00
31.00
7th(A)
43.80
0.00
16.30
11th(A)
14.20
0.00
5.70
13th(A)
9.30
0.00
3.70
17th(A)
6.70
0.00
2.60
由以上数据可以看出电压畸变率超标,需要进行谐波治理,系统功率因数较高,且3、5、7等次谐波畸变率过大,严重影响系统稳定性,对设备的稳定运行埋下了隐患。
四解决方案
4.1、根据GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》的规定:
表1谐波电压限值:
电网标称电压KV
电压总谐波畸变率,%
各次谐波电压含有率,%
奇次
偶次
0.38
5
4
2
表2谐波电流允许值:
标称电压KV
基准短路容量MVA
谐波次数及谐波电流允许值A
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
0.38
10
78
62
39
62
26
44
19
21
16
28
13
24
11
12
9.7
18
当电网公共连接点的最小短路容量不同于上表基准短路容量时,按下式修正表2中的谐波电流允许值:
式中:
——公共连接点的最小短路容量MVA;
——基准短路容量,MVA;
——表2中的第h次谐波电流允许值A;
——短路容量为
时的第h次谐波电流允许值。
4.2、改造建议
建议:
在1#密炼机同侧母线上安装5次调谐滤波装置,补偿容量为330KVAR
安装7次调谐滤波装置,补偿容量为180KVAR
在2#密炼机同侧母线上安装5次调谐滤波装置,补偿容量为330KVAR
安装7次调谐滤波装置,补偿容量为180KVAR
注:
因为两台密炼机负载情况完全相同,因此在选择方案时,以谐波测量值较高者为基础,在此基础上进行调谐滤波方案设计。
五系统仿真
根据以上现场测量的数据对系统中变压器下负载#密炼机进行仿真。
5.1仿真条件
变压器(10KV/0.69KV)额定容量
负载参数:
密炼机额定功率1250KW,实际运行时为测量最大值1107.7KW。
功率因数0.97.
系统滤波补偿容量:
5次调谐滤波装置330KVAR
7次调谐滤波装置180KVAR
5.2仿真结果
变压器下安装前后对比:
1.电能质量主要指标
滤波前
滤波后
2.电流电压波形
滤波前
滤波后
3.谐波电流电压值
滤波前
滤波后
5.3仿真数据统计
表1安装5、7次调谐滤波装置前后各项数据对比
滤波方案
滤波前
滤波后
滤波前后分析
THDV(%)
6.9
2.8
电压总谐波畸变率由6.9降为2.8
THDI(%)
35.26
11.9
电流总谐波畸变率由35.26降为11.9
329.903
109.466
总谐波电流降低了220.437A
3th(A)
18.9
22.814
3次谐波电流升高了3.914A
5th(A)
276.8
80.319
5次谐波电流降低了196.481A
7th(A)
150.7
37.296
7次谐波电流降低了113.404A
11th(A)
82.6
51.247
11次谐波电流降低了31.353A
13th(A)
44.3
28.773
13次谐波电流降低了15.527A
通过对比可看出,安装调谐滤波器可以重点滤除5、7次等主要谐波,降低电压畸变率,增强系统稳定性。
六执行标准
ØGB/T12325-2003(GB12325-1990)
电能质量供电电压允许偏差
ØGB12326-2000
电能质量电压波动和闪变
ØGB/T14549-93
电能质量公用电网谐波
ØGB/T15543-1995
电能质量三相电压允许不平衡度
ØGB/T15945-1995
电能质量电力系统频率允许偏差
ØGB/Z17625.6-2003/IECTR61000-3-4:
1998
电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制
ØGB/Z17625.3-2000idtIEC61000-3-5:
1994
电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制
ØGB/Z17625.2-1999idtIEC61000-3-3:
1994
电磁兼容限值对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制
ØIEC61642
受谐波影响的工业交流电网.过滤器和并联电容器的应用
ØIEC61000-2-4
电磁兼容(EMC)-第2部分:
环境-第4分部分:
工厂低频传导骚扰兼容水平
ØIEC61000-4-7
电磁兼容(EMC)-第4部分:
试验和测量技术-第7分部分:
供电系统及所连设备谐波和谐间波和测量仪器导则
附件一谐波的危害
对电费计量系统的危害
由于谐波电流的波形不同于基波电流,当系统谐波电流含量较高时,会严重影响电费计量系统,计量系统若不能区分谐波电流与基波电流,将谐波电流计为有功电流,造成用户多支出电费。
计算机和一些其它电子设备
如PLC等,对电能质量要求较高,较高的谐波可导致控制设备误动作,进而造成生产或运行中断,导致较大的经济损失。
变压器
对变压器而言,谐波电流可导致铜损和杂散损增加,谐波电压则会增加铁损。
与纯正基本波运行的正弦电流和电压相较,谐波对变压器的整体影响是温升较高。
须注意的是;这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升,进而导致变压器的基波负载容量下降。
而当你为非线性负载选择正确的变压器额定容量时,应考虑足够的降载因子,以确保变压器温升在允许的范围内。
还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量(仟瓦一小时)反应在电费上,而且谐波也会导致变压器噪声增加。
电力电缆
在导体中非正弦波电流所产生的热量与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相较,则非正弦波会有较高的热量。
该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的,而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。
这两种效应如同增加导体交流电阻,进而导致I2Rac损耗增加。
电动机与发电机
谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。
这些额外损失将导致电动机效率降低,并影响转矩。
当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时,其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。
对于旋转电机设备,与正弦磁化相比,谐波会增加噪音量。
像五次和七次这种谐波源,在发电机或电动机负载系统上,可产生六次谐波频率的机械振动。
机械振动是由振动的扭矩引起的,而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成,如果机械谐振频率与电气励磁频率重合,会发生共振进而产生很高的机械应力,导致机械损坏的危险。
电子设备
电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感,这种设备常常须靠电压波形的过零点或其它电压波形取得同步运行。
电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点。
这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的。
控制系统对这两点(电压过零点与电压位置点)的判断错误可导致控制系统失控。
而电力与通讯线路之间的感性或容性耦合亦可能造成对通讯设备的干扰。
开关和继电保护
像其它设备一样,谐波电流也会引起开关之额外损失,并提高温升使基波电流承载能力降低。
温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。
旧式低压断路器之固态跳脱装置,系根据电流峰值来动作,而此种型式之跳脱装置会因馈线供电给非线性负载而导致不正常跳闸。
新型跳脱装置则根据电流的有效值(RMS)而动作。
保护继电器对波形畸变之响应很大程度取决于所采用的检测方法。
目前并没有通用的准则能用来描述谐波对各种继电器的影响。
然而,目前在电网上一般的谐波有可能对由负序滤过器组成启动元件的保护及自动装置产生干扰,容易引起误动。
功率因数补偿电容器
电容器与其它设备相较有很大区别,因其容性特点在系统共振情况下可显著的改变系统阻抗。
电容器组之容抗随频率升高而降低,因此,电容器组起到吸收高次谐波电流的作用,此作用提高温升并增加绝缘材料的介质应力。
频繁地切换非线性电磁组件会产生谐波电流如变压器,这些谐波电流将增加电容器的负担。
应当注意的是熔丝通常不是用来当作电容器之过载保护。
由谐波引起的发热和电压增加意味着电容器使用寿命的缩短。
在电力系统中使用电容器组时,必需考量因素是系统产生谐振的可能性。
系统谐振将导致谐波电压和电流会明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。
附件二纯电容放大谐波的原理
当纯电容补偿时,电路的等效电路图如图1.所示。
其中In是系统谐波电流,Ic是流过纯电容补偿支路的电流。
表达式为:
(1-1)
当系统中存在谐波In时,系统阻抗可能会与电容器发生并联谐振。
发生并联谐振时,(nXs-Xc/n)非常小,由式(1-1)知,此时流入电容器支路的电流Ic将远大于谐波电流In,此即纯电容补偿发生并联谐振时,系统谐波被放大的原因。
图1
若我们在纯电容补偿支路串上一个滤波电抗,如图2.所示。
那么流过电容串电抗补偿支路的电流表达式为:
(1-2)
由于电容串电抗补偿支路比原先纯电容补偿支路更偏向于感性,而系统负荷一般都呈感性,故电容串电抗补偿可以抑制与系统阻抗发生谐振,不会放大系统谐波。
比较式(1-2)及式(1-1)易知,电容串电抗不会放大谐波,可以实现安全补偿的良好效果。
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