6000kW中频炉谐波兼无功补偿装置案例

某金属制品有限公司有一台6000kW中频炉，高压6kV供电，中频电源等效 12脉波。因中频炉冶炼时产生大量高次谐波，其中以11次、13次为主，严重威胁上级供电变压器的安全运行，使得与其接于同一供电网络的补偿电容器无法正常投入运行。为了消除上述影响，在中频炉6kV侧加装一套滤波补偿装置，这样一方面可以将大量的谐波成分滤掉，另一方面还可以补偿功率因数，降低线损，节约电能。该滤波器的工频有效容量依据功率因数所需的无功功率补偿量确定,滤波器的配置和实际安装容量是依据中频炉产生的谐波电流频谱和各次谐波电流的大小而确定的。在滤波器基波容量和谐波电流确定的前提下，欲计算滤波器的其他参数，首先必须确定滤波电容器的额定电压，而滤波电容器的额定电压受以下几方面因素的影响。

(1) 基波电流加在电容器两端的基波电压。

(2) 谐波电流加在电容器两端的谐波电压。

(3) 串联电抗器后电容器两端电压的升高。

(4) 电压运行偏差使电容器两端电压的升高。

考虑上述四个方面因素后计算出滤波电容器额定电压，从而确定出滤波器的安装容量及电容器连接方式，如表2-3所示。滤波电抗器参数如表2-4所示。电阻器参数如表2-5所示。

表2-3各滤波支路电容器安装容■及连接方式

滤波器支路	5次支路	7次支路	高通支路	总计
安装容量(三相)/kVar	600	1200	1350	3150
电容器单台容量/kVar	200	200	225
使用台数/台	3	6	6	15
连接方式	1并/相	2并/相	2并/相

表2-4各滤波支路电抗器参数

滤波器支路	5次支路	7次支路	髙通支路	总计
系统电压/kv	6	6	6
品质因数	30	30	20
使用台数/台	3	3	3	9

表2-5滤波电阻器参数

滤波器支路	电阻器型号	额定电压/kV	额定电阻/Q	使用台数
高通支路	GZN6-200	6	200	3

该套滤波器设置了以下几种保护：

(1) 过电压保护：按母线电压的L1倍整定，延时lmin保护跳闸；

(2) 欠电压保护：按母线电压0.6倍整定，Os保护跳闸；

(3) 电流速断保护：按5倍滤波器额定电流整定，Os保护跳闸；

(4) 过电流保护：按1.5倍滤波器额定电流整定，0.5s保护跳闸；

(5) 三相平衡保护：按1台电容器故障后产生的不平衡电压整定，Os保护跳闸。

上述各种保护均通过微机保护来实现。另外，对单台电容器，采用逐个熔断器保护，对滤波器组采用无间隙氧化锌避雷器，以防止暂态过电压和操作过电压。

滤波补偿装置投入前后效果如表2-6所示。

表2-6濾波补偿装置投入前后的治理效果

项目	装置投入前	装置投入后	项目	装置投入前	装置投入后
电流有效值(平均值)/A	530.43	514. 03	11次谐波电流值/A	69.31	5.81
平均功率因数	<0.9	>0. 98	13次谐波电压含量/%	6.44	1.78
6kV母线电压总畸变率/%	16. 34	3. 13	13次谐波电流值/A	57.92	9. 15
11次谐波电压含量/%	7. 61	0.81