上海华坤电器有限公司三相不平衡治理技术方案

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上海华坤电器有限公司

2017年3月22日

一、企业供配电系统三相不平衡现象概况:

XXX化工集团供配电系统如下： 一段10kV进线， 10kV/400V变压器一台，容量为1600kVA，主要负载是各种大型密炼机。其供电系统简图如下：

该系统变压器低压侧母线安装一套300 kvar电容补偿柜，通过接触器投切，现已损坏。在与用户的技术交流中，用户反映该系统谐波较大，导致电容柜无法正常使用功率因数也较低。同时变压器噪音较大，用户怀疑由谐波导致。根据用户提供的现场情况进行分析，我们选择了测试点进行谐波及功率测试。

二、企业供配电系统功率及谐波分析:

该企业负载属于典型的冶炼类型负载，主要是大型密炼设备这一类电流变化非常迅速的冲击性负荷，因此有功功率和无功需求变化很大。同时由于密炼设备由若干电机构成，部分电机由变频器进行变频调速控制，密炼设备在不同的工作时间电流变化和谐波含量也不断变化。针对此类现象，我们选择在高峰负载的工作时间进行监测并记录。

i. 测量截图

              电压、电流矢量图                                                        电压、电流、频率

                谐波电流柱状图                                                          谐波电流表格图

ii. 数据分析

电压电流有效值及总畸变率：

相位      电压有效值（V）  电流有效值（A）  电压总畸变率（%）  电流总畸变率（%）

A             331               605             2.0                7.8

B             332               624             2.1                8.1

C             334               629             2.2                7.7

注：400V标称电压下谐波电压总畸变率标准为5%

功率数值：

有功功率（kW）   无功功率（kvar）   视在功率（kVA）   功率因数  

   397                188              439              0.678

从这一时间段的测试数据可以看出，该测量点的电压谐波未超标，而5次谐波电流超标，其余7次、11次谐波电流较大。此外，根据长时间的连续监测，功率因数变化范围较大，在0.1-0.9之间剧烈波动，并且变化速度非常快。从而导致了三相不平衡的现象非常严重。

2.3 数据分析综述

    从上述时间段的测试数据可以看出，该企业供配电系统的电能质量状况很差。功率因数变化范围大，波动速度快，因此月平均功率因数很低。同时，该系统的谐波含量也较大，尤其是5次谐波电流值已经超出国家标准，按照相关规定必须进行治理。由于在测试时间内，该系统负荷较小，因此当负荷较大时，谐波电流的数值可能更大。

三、三相不平衡的谐波治理及无功补偿解决方案：

3.1 方案综述:

从测量数据分析结果可以看出，该系统存在的主要问题是：无功需求范围大、变化速度快，原先变压器低压侧安装的电容补偿柜可能因为谐波过大而不能正常动作，响应时间跟不上无功需求变化的速度等原因，导致设备未能将功率因数稳定控制在0.9以上。同时，由于密炼设备中可能包含变频器这样的谐波源，检测发现该系统还存在大量的谐波含量。综上所述，因此我们建议用户安装我公司的HKKSVG型静止同步无功补偿装置和HKKAPF型有源电力滤波装置。

三相不平衡治理装置

3.2 方案配置及材料清单

安装位置     柜体规格型号    柜体数量    总补偿容量     柜体尺寸(宽×深×高(mm))

400V主母线      HKKSVG         2台         500KVar         800×1000×2200

400V主母线      HKKAPF         2台         600A            800×1000×2200