1前言
　　隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)中的諧波污染也日益嚴(yán)重。許多電力電子裝置的功率因數(shù)很低，也給電網(wǎng)帶來額外負擔(dān)并影響供電質(zhì)量?？梢娤C波污染并提高功率因數(shù)已成為電力電子技術(shù)中的一個重要的研究領(lǐng)域。解決電力電子裝置的諧波污染和低功率因數(shù)問題的基本思路有兩條:
　　(1)裝設(shè)補償裝置，以補償其諧波和無功功率；
　　(2)對電力電子裝置本身進行改進，使其不產(chǎn)生諧波，且不消耗無功功率，或根據(jù)需要對其功率因數(shù)進行控制。
　　某化工公司供電系統(tǒng)在高壓側(cè)主要由同步機調(diào)整功率因數(shù)，在35kVⅠ、Ⅱ段功率因數(shù)分別為0.98和0.91（同步機的分配限制），不能提高主變下面所帶配電變壓器的利用率、同時不能降低變壓器及線路上的損耗，當(dāng)前供電系統(tǒng)運行狀況存在以下主要問題：
　?。?span lang="EN-US">1）電機類負載功率因數(shù)低，使配電變壓器使用效率下降，整個系統(tǒng)效率下降，無功造成的有功損耗增加，配電線路額外發(fā)熱、線損增加；
　　（2）由電流諧波造成的電壓波形畸變，會影響企業(yè)內(nèi)各種用電設(shè)備的運行質(zhì)量與可靠性，并導(dǎo)致配電變壓器鐵損和雜散損耗增加，電機類負載效率下降；
　?。?span lang="EN-US">3）高次諧波電流導(dǎo)致視在功率顯著增加，功率因數(shù)降低，配電變壓器負荷加重、損耗增加，并可能發(fā)生局部過熱問題，配電線路額外發(fā)熱、線損增加。
　　2供用電負荷與供電系統(tǒng)電能質(zhì)量分析
　　2.1供用電設(shè)備特性分析
　　生產(chǎn)線主要使用的是交流電機類負載、水泵及部分變頻負載，低壓側(cè)整體功率因數(shù)較低，變頻負載較多的地方諧波電流比較大。
　　2.2供電系統(tǒng)電能質(zhì)量分析
　　針對各配電變壓器的具體使用情況，選取具有代表性負載重點測試了幾個變壓器，從測試數(shù)據(jù)分析如下：
  　2.2.1供電電系統(tǒng)主要參數(shù)
　　配電變壓器規(guī)格：1600kVA，10/0.4kV
　　負載類型：電機類負載，其中包括380kW的變頻器兩臺
　　測試地點：6#變壓器低壓出線
　　表1

　　2.3數(shù)據(jù)分析
　　6#變壓器：由于有一部分變頻器和沖擊性負載，電流對稱性不好，電流波形畸變嚴(yán)重，相對諧波含量13.9%左右，主要以5次、7次為主，諧波電流***為190A左右；運行功率因數(shù)在0.87左右，主要是電流滯后電壓和電流諧波造成的，三相不平衡較小，電流整體波動較大。
　　從實際測試情況可以看出，整個配電網(wǎng)絡(luò)低壓側(cè)功率因數(shù)低，同時由于6#變壓器帶有380kW的變頻器負載，所以該變壓器電流諧波比較嚴(yán)重，導(dǎo)致變壓器自身和線路損耗較大，同時使電壓發(fā)生畸變，會對其他變壓器的穩(wěn)定運行帶來一定的影響。
　　從高壓側(cè)用同步機進行調(diào)整，對我們這樣的高耗能企業(yè)來說，這樣只能使高壓側(cè)的功率因數(shù)得到一定的提高，不能對企業(yè)帶來節(jié)能和**方面的好處，若從負載側(cè)進行補償，能夠從根本上提高功率因數(shù)，使變壓器的利用率提高，增加變壓器的帶載能力，同時能夠減少諧波和無功在線路和變壓器上的損耗。
　　3采用的無功濾波補償方案與設(shè)備：
　　根據(jù)以上分析和現(xiàn)場實際情況，上海坤友電氣有限公司采用無功濾波補償裝置，對供電系統(tǒng)低壓側(cè)進行無功補償和諧波治理。
　　該設(shè)備由系統(tǒng)控制器、驅(qū)動模塊，電容器專用交流接觸器構(gòu)成的投切執(zhí)行器和調(diào)諧電容器組四大部分構(gòu)成。系統(tǒng)控制器通過電壓、電流傳感器實時檢測系統(tǒng)電壓和電流的瞬時值，并實時計算出電壓與電流有效值、諧波含量和系統(tǒng)所需無功功率等控制參量，按預(yù)設(shè)控制策略完成邏輯判斷，并發(fā)出相應(yīng)的控制指令，通過驅(qū)動模塊控制投切執(zhí)行器投切調(diào)諧電容器組，實現(xiàn)對負載無功功率的動態(tài)跟蹤補償和諧波濾除。
　　
　　圖1上海坤友電氣有限公司無功濾波補償柜原理圖
　　圖2為補償柜的一次與二次系統(tǒng)圖，表2為KYLB自動跟蹤無功濾波補償柜的主要技術(shù)指標(biāo)。
　　
　　圖2自動跟蹤無功濾波補償柜一次與二次系統(tǒng)圖
　　表2KYBL自動跟蹤消諧無功補償柜主要技術(shù)指標(biāo)
　　

項  目	指  標(biāo)
額定工作電壓	三相400V+10%-15%
額定工作頻率	50Hz±2%
標(biāo)稱基波補償容量	480kvar
實際基波補償容量	340kvar
額定諧波補償容量	240kvar
諧波濾除比例	≥55(100%投入)
目標(biāo)功率因數(shù)	0.9～0.99（可設(shè)定）
響應(yīng)時間	0.1-30s可編程
有功損耗	＜1%補償容量
音頻噪聲	≤55dB
保護功能	電壓異常保護；電流異常保護；系統(tǒng)故障保護；系統(tǒng)過熱保護
外形尺寸	1000*1000*2200mm（標(biāo)準(zhǔn)MNS柜）
儲存溫度	-40～55 ℃
工作環(huán)境溫度	-10～40 ℃
相對濕度	≤85%，不結(jié)露
海拔高度	≤2000m
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)	GB/T15576-1995，GB/T12747-2004

3.1.2針對廠負荷的具體情況，同時考慮到目前生產(chǎn)的實際情況，按照正常工作情況的功率在現(xiàn)在實測情況下乘以1.1倍的系數(shù)，對測試的變壓器進行試點治理，配置自動跟蹤無功濾波補償柜如下。

　　表3配置自動跟蹤無功濾波補償柜

設(shè)備型號	數(shù)量（臺）	安裝位置
KYLB	1	6#變壓器出線端

　　4預(yù)期濾波補償目標(biāo)
　　4.1根據(jù)負荷特征，預(yù)期補償效果
　?。?span lang="EN-US">1）配電變壓器0.4kV總出線綜合功率因數(shù)COS?：≥0.95
　?。?span lang="EN-US">2）0.4kV母排電流諧波含量THDi：電流諧波濾除率：≥55%
　　4.2諧波治理與無功補償效益分析
　　（1）節(jié)省企業(yè)電費開支。
　?。?span lang="EN-US">2）提高設(shè)備的利用率。通過諧波治理和無功補償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量。
　　① 降低變壓器的鐵損、銅損和雜散損耗，降低系統(tǒng)的能耗。
　　② 通過諧波治理，提高電網(wǎng)質(zhì)量，減少高次諧波對電氣設(shè)備的沖擊，凈化電網(wǎng)，減少變電所的噪聲污染。
　　③ 降低電動機的鐵損和震動，延長電氣設(shè)備的使用壽命。
　　④ 降低電氣設(shè)備誤動和拒動的可能性，提高電氣設(shè)備的可靠性。
　　5投運后運行效果
　　表4投入濾波設(shè)備后，在6#變壓器10KV進線測量濾波補償效果

測量點	電壓（kV）	電流（A）	有功功率（kW）			無功功率（kvar）			功率因數(shù)
			*小	平均	*大	*小	平均	*大
總進線	10.73	49.82	466	730	929	105	116	198	0.96

　　表5總進線的諧波電壓測量結(jié)果

基波電壓	A相畸變率	B相畸變率	C相畸變率
10.71KV	3.4%	3.6%	3.5%

　　表6總進線的諧波電流測量結(jié)果（I1=49.82A）

諧波次數(shù)	2	3	4	5	7	9	11	13	17	19
諧波電流（A）	0	3.2	0	6.4	3.4	0	2.3	1.7	0	0
諧波電流（A）	-	4.5	-	20.8	11.1	-	5.7	3.9	-	-

　　圖3電壓、電流諧波柱狀圖
　　從測量結(jié)果看，本套濾波裝置的濾波效果大于70%，滿足國標(biāo)和技術(shù)協(xié)議的規(guī)定。
　　6結(jié)論
　　該變壓器安裝濾波裝置后，通過測量分析，有如下結(jié)論：
　?。?span lang="EN-US">1）濾波效果滿足國標(biāo)GB/T14549-93的有關(guān)規(guī)定。
　　（2）提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，使功率因數(shù)從0.85提高到0.95以上，節(jié)能效果顯著。
　　（3）該套裝置運行穩(wěn)定，滿足設(shè)計要求。