3T中频炉谐波检测与无功补偿技术研究

　　为了查明3吨中频炉非线性负荷的谐波污染情况，为谐波治理及无功补偿提供依据，我们现场进行了谐波测试。系统为10kV配电线路供电，与中频电炉配套的配电变压器的主要有关参数如下:型号为ZS2500/10，额定电压10kV±5%/950V，10kV侧额定电流为86.6A，短路阻抗6.15%。测试了炼一炉钢的过程中产生的谐波电流。

3吨中频炉非线性负荷的谐波污染测试依据:国标GB/T 14549-93《电能质量公用电网谐波》：

3吨中频炉非线性负荷的谐波污染现场测试结果及分析测试时间2009年5月8日20:45

测试点:变压器低压出线侧，开关柜总断路器出线端。

下面有1#开关柜测量数据

3吨中频炉非线性负荷的谐波污染测试结论

　　根据以上数据分析，存在较大的无功，且在变压器低压侧电流总畸变率(THD)大约为28%，超过了国标要求。中频电炉在运行时注入电网的谐波电流超标。因此，可以在谐波源就地采取抑制谐波的措施。

3吨中频炉非线性负荷的谐波污染治理方案

　　根据现场数据分析，存在较大的无功，因此从性价比Z优的角度考虑，拟采用混合型滤波器对现场的无功和谐波进行补偿。结构如图4.1所示:

　　上述方案中，无源滤波器主要用于滤除含量较高的5次和7次谐波，同时用于补偿无功，而有源滤波器则用于滤除高次分数谐波，同时起到抑制谐振的作用。

　　假设补偿的目标功率因数cosφ2=0.96，则:

　　需要补偿的基波无功功率QC=βav Pc(tanφ1 -tanφ2)

　　其中:Pc—Z大有功计算负载 (kW)：

　　βav—平均负载率，一般可取 0.7 ～ 0.8：

　　φ1—补偿前的功率因数角， cosφ1=0.86：

　　φ2—补偿后的功率因数角，cosφ2=0.96：

　　取表3.1数据计算得知QC =296 kvar(三相)

　　无源滤波器设计为两组单调谐波滤波器，设计容量为 330 kvar(三相)，用于补偿无功和5次7次谐波。

　　有源滤波器设计为并联型有源滤波器，容量由SA =3EICh确定

　　其中E—电压有效值

　　ICh—谐波电流有效值

　　取表3.2数据计算得知SA =86.4kVA(三相)，选用100kVA，用于抑制消除11-25次谐波。

　　根据这些数据进行滤波器的容量进行选型，上述方案的特点:采用并联补偿方案，系统作为整体并联接入电网，硬件电路简单，便于现场安装：变压器出线端进行集中补偿，采用混合型滤波方案，主要次谐波由无源滤波器滤除，降低了有源滤波器的容量，减少系统成本：有源的控制部分补偿电流实时跟随其指令电流信号的变化，为闭环控制。

3吨中频炉非线性负荷的谐波污染结果

　　本文在介绍谐波治理原理的基础上，分析了各种滤波器的结构特点，通过对国内广泛应用的3T中频炉的检测，提出了谐波治理及无功补偿的方案。混合型滤波器的使用，不仅谐波能得到有效的抑制，无功也可以得到充分的补偿。同时节能效果预计可以达到10%以上。随着我国电能质量的要求不断提高，混合型滤波器有着巨大的市场潜力。

3T中频炉谐波检测与无功补偿技术研究

3吨中频炉：http://www.minglusc.com/BdwlkjProduct.asp?id=241