欧美国产精品不卡在线观看,乱中年女人伦av一区二区,Y111111国产精品久久久 ,亚洲国产精品综合久久一线,一本久久a精品一区二区,91黄色在线观看,久久久精品456亚洲影院,999久久66久6只有精品

      技術(shù)文章

      Technical articles

      當(dāng)前位置:首頁(yè)技術(shù)文章基于ETAP的中頻爐諧波治理應(yīng)用研究

      基于ETAP的中頻爐諧波治理應(yīng)用研究

      更新時(shí)間:2018-03-12點(diǎn)擊次數(shù):656

        李迎春1 常帥 趙軍3劉建春4 洪文瓞 季曉春6

      (1. 中國(guó)汽車工業(yè)工程有限公司 天津 300113)

      (2.安科瑞電氣股份有限公司 上海 201801)

      摘要:針對(duì)中頻爐電能質(zhì)量的特點(diǎn),基于電力系統(tǒng)綜合計(jì)算分析軟件(ETAP)進(jìn)行建模,搭建系統(tǒng)單線圖,將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)錄入模型進(jìn)行潮流計(jì)算和諧波仿真分析。提出采用優(yōu)化的無源濾波治理方案,并進(jìn)     行仿真驗(yàn)證和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行檢驗(yàn),通過與治理前實(shí)測(cè)值的比較,驗(yàn)證了本文所采用的負(fù)荷建模、仿真方法的有效性,對(duì)有中頻爐的廠礦企業(yè)進(jìn)行電能質(zhì)量治理有一定的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

      關(guān)鍵詞: ETAP;中頻爐;無源濾波;諧波治理

       0、引言

        在我國(guó)冶金行業(yè)中,中頻爐因具有加熱速度快、生產(chǎn)效率高、氧化脫碳少、節(jié)省材料與成本、加熱均勻、芯表溫差小、溫控精度高等特點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。但是,中頻爐是由一系列整流逆變裝置組成,相對(duì)于供電電源可看作是一個(gè)典型的非線性負(fù)載,含有大量的諧波成分,且功耗大、功率因數(shù)低。由于它產(chǎn)生的大量諧波以及消耗的無功功率會(huì)引起電能質(zhì)量劣化,而各種敏感負(fù)載對(duì)電網(wǎng)的供電質(zhì)量又提出了更高的要求,因此對(duì)中頻爐進(jìn)行諧波治理已刻不容緩。

        目前,針對(duì)于一般的諧波危害,有諧波源治理、安裝濾波補(bǔ)償裝置及其他治理方法,而主要采用的是安裝濾波補(bǔ)償裝置。本文以某鋼鐵廠為例,基于電力系統(tǒng)綜合計(jì)算分析軟件(ETAP)分析負(fù)荷中頻爐對(duì)電網(wǎng)的影響,并設(shè)計(jì)出合理的諧波治理方案。

       1、中頻爐諧波分析的理論方法

        中頻爐電源整流環(huán)節(jié)有六脈沖、十二脈沖和二十四脈沖等整流電路。每種整流電路的特征諧波的含量和次數(shù)都不同,需進(jìn)行特別處理。單組全橋六脈沖整流電路以其工藝成熟、成本低的特點(diǎn)成為工礦企業(yè)普遍使用的類型[3,4]

        六脈沖整流電路忽略換相過程和電流脈動(dòng),交流側(cè)各相電流在理想條件下可近似地用方波來表示,考慮到電路阻抗壓降,電機(jī)的輸入電壓發(fā)生畸變。利用傅立葉變換分解諧波電流:

          (1)

        ——整流電路直流側(cè)電流的平均值。

        從(1)式可知,電流中除基波外只含有為正整數(shù))次諧波,即 5、7、11等各次諧波,這些諧波電流為三相6脈沖橋式整流電路的特征諧波,各次諧波電流有效值與基波有效值的比率為諧波次數(shù)的倒數(shù)[5]

       

      2、案例分析

      2.1 ETAP 軟件簡(jiǎn)介及建模

        ETAP(Electrical Transient Analysis Program)是由美國(guó)OTI公司(Operation Technology Inc)開發(fā)的全圖形界面的電力系統(tǒng)仿真分析計(jì)算軟件。在仿真分析方面,該軟件集成了潮流分析、短路計(jì)算、暫態(tài)穩(wěn)定分析、諧波分析、可靠性分析等模塊,并提供了簡(jiǎn)便快捷的電力系統(tǒng)模型搭建方式,所有的電力系統(tǒng)參數(shù)輸入和連線圖操作都可以直接在圖形界面上完成,顯示結(jié)果一目了然[6]

        本文利用ETAP中潮流分析和諧波分析模塊對(duì)鋼鐵廠容量為1000kVA變壓器所帶中頻爐進(jìn)行仿真,建立起諧波負(fù)荷模型[7],如圖1、圖2所示。由于中頻爐負(fù)荷的不平衡性,母線2的三相諧波電流幅值也將不相等,考慮zui嚴(yán)重的情況,取對(duì)應(yīng)次諧波電流幅值z(mì)ui大的一相作為三相諧波電流輸入。

                   

      圖1 中頻爐負(fù)荷模型

      Fig.1 Load model of medium-frequency furnace  

            

       圖2 中頻爐參數(shù)

        Fig.2 Parameters of medium-frequency furnace

       

      2.2案例背景

        該鋼鐵廠所使用的中頻爐是一種嚴(yán)重的諧波源,其對(duì)無功功率的需求拉低了電網(wǎng)功率因數(shù),已嚴(yán)重影響了工廠電網(wǎng)中其它電器設(shè)備的正常工作。該鋼鐵廠各中頻爐均由單回10KV電源進(jìn)線經(jīng)一臺(tái)容量為1000kVA、變比為10/0.4kV的變壓器供電。中頻爐為六脈沖整流裝置,額定功率,實(shí)際運(yùn)行時(shí)的平均功率,功率因數(shù),主要是5、7、11等次諧波。

       

      2.3諧波分析及其治理方案

      2.3.1諧波分析

        試驗(yàn)測(cè)量點(diǎn)為變壓器二次側(cè)母線,采集若干個(gè)測(cè)量時(shí)間的測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比分析,選取諧波zui嚴(yán)重的某一時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

        建立鋼鐵廠供電系統(tǒng)一次接線單線圖(如圖1所示),并錄入設(shè)備所需參數(shù)進(jìn)行仿真分析。該鋼鐵廠變壓器二次側(cè)母線諧波電壓畸變率和電壓曲線如圖3、圖4所示,諧波電流值見表1。

      圖3諧波電壓畸變率(2~25次)

      Fig.3 Harmonic voltage distortion rate(2~25)

       

           圖4 一個(gè)周期的相電壓曲線

       Fig.4 A periodic curve of phase voltage

       

      表1諧波電流值(2~25次)

      Tab.1 Harmonic current values(2~25)

      2~13次

      2

      3

      4

      5

      6

      7

      8

      9

      10

      11

      12

      13

      電流值(A)

      1.9

      1.3

      0.9

      197.1

      0.5

      117.2

      1.1

      1.1

      0.9

      64.2

      0.6

      42.0

      14~25次

      14

      15

      16

      17

      18

      19

      20

      21

      22

      23

      24

      25

      電流值(A)

      0.7

      1.0

      0.7

      36.0

      1.4

      27.2

      1.2

      0.5

      0.5

      25.4

      0.3

      18.8

        從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知,中頻爐運(yùn)行時(shí)功率因數(shù)為0.84,所需無功功率為452 kvar。設(shè)目標(biāo)功率因素為0.98,則實(shí)際所需無功補(bǔ)償容量308kvar(為實(shí)際運(yùn)行時(shí)的平均功率;為實(shí)際功率因數(shù)角;為目標(biāo)功率因數(shù)角)。為保證電容器組*穩(wěn)定工作,其額定電壓可選母線額定電壓的1.3倍以上,同時(shí)電容器組電壓和容量的選取又同與之串聯(lián)的電抗器有關(guān)系。

      為避免諧波放大,串聯(lián)電抗器的電感量應(yīng)滿足下式關(guān)系:

                                      

        由圖3可知,該中頻爐所產(chǎn)生的5次、7次、11次的諧波電流值分別為197.1A、117.2A、64.2A;總的電壓畸變率達(dá)到8.97%,電流畸變率達(dá)到19.7%;功率因數(shù)為0.84。GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定了各電壓等級(jí)電網(wǎng)諧波電壓限值及諧波電流允許值(見表2、表3),當(dāng)電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的zui小短路容量不同于基準(zhǔn)短路容量(表3)時(shí),需相應(yīng)修正諧波電流允許值。由于該鋼鐵廠的諧波電壓畸變率和諧波電流含量已嚴(yán)重超出了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值,因此必須對(duì)其進(jìn)行治理。

      表2 公用電網(wǎng)諧波電壓限值(相值)

      Tab.2 The harmonic standard of public power network(phase value)

      電網(wǎng)標(biāo)稱電壓(kV)

      電壓總諧波畸變率(%)

      各次諧波電壓含有率(%)

      奇次

      偶次

      0.38

      5.0

      4.0

      2.0

      6

      4.0

      3.2

      1.6

      10

       

      表3 注入公共連接點(diǎn)的諧波電流允許值

      Tab.3 The allowable value of the harmonic currents injected into the common connection point

      標(biāo)準(zhǔn)

      電壓(kV)

      基準(zhǔn)短路容量(MVA)

      諧波次數(shù)及諧波電流允許值(A)

      2

      3

      4

      5

      6

      7

      8

      9

      10

      11

      12

      13

      14

      15

      16

      17

      18

      19

      20

      21

      22

      23

      24

      25

      0.38

      10

      78

      62

      39

      62

      26

      44

      19

      21

      16

      28

      13

      24

      11

      12

      9.7

      18

      8.6

      16

      7.8

      8.9

      7.1

      14

      6.5

      12

      6

      100

      43

      34

      21

      34

      14

      24

      11

      11

      8.5

      16

      7.1

      13

      6.1

      6.8

      5.3

      10

      4.7

      9

      4.3

      4.9

      3.9

      7.4

      3.6

      6.8

      10

      100

      26

      20

      13

      20

      8.5

      15

      6.8

      6.4

      5.1

      9.3

      4.3

      7.9

      3.7

      4.1

      3.2

      6

      2.8

      5.4

      2.6

      2.9

      2.3

      4.5

      2.1

      4.1

        綜上分析可知,該鋼鐵廠的諧波電壓畸變率和諧波電流含量已嚴(yán)重超出了國(guó)家規(guī)定的限值,必須對(duì)其進(jìn)行治理。

      2.3.2諧波治理

        進(jìn)行諧波處理的方法和設(shè)備很多。傳統(tǒng)的無源濾波器如各類調(diào)諧濾波器等,其技術(shù)比較成熟,成本也較低,但只能濾除特定次數(shù)的諧波,并且可能引起系統(tǒng)諧波放大,在生產(chǎn)比較穩(wěn)定時(shí)能取得很好的濾波效果。有源濾波器是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理設(shè)備,可對(duì)任意頻率(2~50Hz)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,既濾除諧波又補(bǔ)償無功,但穩(wěn)定性差、造價(jià)高、功率和容量小、維修困難等[8]

        該鋼鐵廠負(fù)荷并不大,諧波含量較穩(wěn)定,成本較低,考慮到工程總投資、諧波抑制和無功功率利用率等設(shè)計(jì)目標(biāo),擬采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的無源濾波器,既可濾除諧波,又可適當(dāng)補(bǔ)償無功功率,提高功率因數(shù)[9]。該諧波源是電流型,可在變壓器二次側(cè)母線處采取就地并聯(lián)補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

        因此每組串聯(lián)電抗器等效基波電抗為:

                                               

        考慮到電抗器和電容器的制造,通常取:

                                                   

        或                               

         ——諧波次數(shù);

        ——串聯(lián)電抗器的電抗率。

        根據(jù)該鋼鐵廠的諧波情況,經(jīng)仿真分析確定5次濾波支路為3組,每組電容容量為150kvar,電壓為0.57kV,串聯(lián)電抗率為5%;7次濾波支路為1組,電容容量為150kvar,電壓為0.57kV,串聯(lián)電抗率為2.5%。驗(yàn)證可知,5次濾波支路每組實(shí)際補(bǔ)償容量為:

                     (7)

        3組補(bǔ)償容量約為232kvar。

        同理,7次濾波支路實(shí)際補(bǔ)償容量為75kvar,則5次、7次總補(bǔ)償容量為:307 kvar,與實(shí)際所需無功補(bǔ)償容量相當(dāng)。

        5次電容器組等效基波容抗為:

                                          

        因此,電抗器等效基波電抗為:

                                       

        同理,7次濾波支路電抗器等效基波電抗

        至此,無源濾波器的主要參數(shù)已基本確定[10,11]。將相關(guān)參數(shù)帶入單線圖仿真,可得修正后的變壓器二次側(cè)母線諧波電壓畸變率和電壓曲線,如圖5、圖6所示。

      圖5諧波電壓畸變率(2~25次)

                Fig.5 Harmonic voltage distortion rate(2~25)       

            

      圖6 一個(gè)周期的相電壓曲線

       Fig.6 A periodic curve of phase voltage

        由圖5、圖6可知,安裝了無源濾波器后,變壓器二次側(cè)母線諧波電壓畸變率均減小了,電壓曲線變平滑,諧波電流含量大幅降低。總的電壓畸變率為4.9%,已達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,電流畸變率為10.41%,功率因數(shù)也提高到0.98,系統(tǒng)的諧波和無功環(huán)境已大幅改善。因此,優(yōu)化的無源濾波器治理方案是有效的。

       

      3、結(jié)束語

        本文使用ETAP軟件對(duì)鋼鐵廠負(fù)荷中頻爐進(jìn)行建模仿真分析,設(shè)計(jì)出諧波治理方案,并通過仿真驗(yàn)證了該方案的有效性。該方案實(shí)施后,解決了開啟中頻爐而無法帶其它負(fù)荷和原有無功補(bǔ)償柜的問題,提高了中頻爐及全部電網(wǎng)的整體性能,對(duì)實(shí)際工程有一定的指導(dǎo)意義。

        文章來源:《電工技術(shù)》2017年7期。

      參考文獻(xiàn) 

        [1] 李朋. 無功補(bǔ)償兼濾波裝置在中頻感應(yīng)爐的應(yīng)用[J]. 電氣傳動(dòng). 2014, 44(3):42-44, 58.

        [2] 魏偉, 許勝輝, 孫劍波.一種無源濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備. 2012, 32(1):62-66.

        [3] 張力, 陳喬夫, 劉健犇, 等.基于測(cè)量值的無源濾波器設(shè)計(jì)新方法及其應(yīng)用[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備. 2011. 31(9):69-74.

        [4] 吳文宣, 吳丹岳, 林焱, 等. 電流型變頻器的間諧波分析及應(yīng)用模型構(gòu)建[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2010, 25(2):163-176.

        [5] 李德武, 齊延章. 中頻感應(yīng)電爐產(chǎn)生的諧波及諧波治理[J]. 華北電力技術(shù). 2010, (6) : 16-20, 30.

        [6] 鄭杰, 林濤, 畢玥, 等. 基于電力系統(tǒng)分析軟件ETAP的電網(wǎng)諧波分析[J]. 電網(wǎng)與清潔能源. 2011, 27(7):7-12.

        [7] 歐特艾遠(yuǎn)東計(jì)算機(jī)技術(shù)有限公司. ETAP電力及電氣系統(tǒng)綜合分析計(jì)算軟件 應(yīng)用培訓(xùn)例題使用手冊(cè)[M/CD]. 南京:歐特艾遠(yuǎn)東(南京)計(jì)算機(jī)技術(shù)有限公司, 2010.

        [8] 鄭建勇, 張愉, 丁祖軍. 并聯(lián)電感型混合有源濾波器及其控制策略[J]. 電網(wǎng)技術(shù). 2010, 34(1):90-97.

        [9] 汪力, 程劍兵, 王顯強(qiáng), 等. 基于多目標(biāo)粒子群算法的無源電力濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2011, 39(8):51-55.

        [10] 湯繼東. 中低壓電氣設(shè)計(jì)與電氣設(shè)備成套技術(shù)[M]. 北京:中國(guó)電力出版社. 2010:390-407.

        [11] 余健明, 同向前, 蘇文成. 供電技術(shù)[M]. 第四版. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 2008:171-185.

        主站蜘蛛池模板: 亚洲国产精品中文字幕日韩| 蜜桃精品一区二区三区视频| 欧美亚洲国产精品久久久久| 国产盗摄XXXX视频XXXX| 罗田县| 亚洲一区亚洲二区亚洲三区| 深夜福利国产| 91精品国产91久久综合桃花| 超碰av男人一区二区| 国产一区二区三区国产精品| 国产一区二区三区免费看视频| 国产av无码专区亚洲aⅴ| 精品国产成人一区二区不卡在线 | 亚洲美女av日韩一区| 91亚洲精品久久久蜜桃| 99久久综合狠狠综合久久一区| 双江| 少妇顶级牲交免费在线| 国产精品久久这里只有精品| 亚洲 国产 韩国 欧美 在线| 亚洲成人av一区二区麻豆蜜桃| 包头市| 旅游| 中文字幕在线观看乱码一区| 桃源县| 铁力市| 临安市| 盐城市| 凤城市| 99热高清亚洲无码| 丰满熟妇人妻无码区| 盱眙县| 日本熟妇hd8ex视频| 日本色偷偷| 成人国产精品免费网站| 国产成年无码aⅴ片在线观看| 武强县| 国产免费无码9191精品| 欧洲AV秘 无码一区二区三| 日本少妇精品一区二区| 蜜臀av一区二区国产在线|