概況

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的應(yīng)用廣泛，如整流設(shè)備、電弧焊、變頻器、UPS電源等大量的非線性、不對(duì)稱以及沖擊性負(fù)荷迅速增多，致使產(chǎn)生諧波、運(yùn)行電壓不穩(wěn)、損耗增加等各種因素造成電能質(zhì)量惡化，使運(yùn)行設(shè)備存在**隱患、運(yùn)行不穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效率下降等現(xiàn)象。不對(duì)稱負(fù)荷又加劇了三相不平衡度，沖擊負(fù)荷從電網(wǎng)瞬間吸收大量無(wú)功，同時(shí)產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變，影響設(shè)備正常運(yùn)行，產(chǎn)品合格率下降，設(shè)備使用壽命縮短，系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)不到供電質(zhì)量要求。其中諧波危害會(huì)產(chǎn)生電網(wǎng)諧振和諧波放大，導(dǎo)致原來(lái)按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的無(wú)功補(bǔ)償電容器發(fā)生過(guò)負(fù)荷甚至燒毀；變壓器損耗增加，鐵芯過(guò)熱，縮短使用壽命；電力線路的電能損耗增加，電纜過(guò)熱損壞等危害線路及設(shè)備。

為了針對(duì)以上電能質(zhì)量存在的問(wèn)題，以及現(xiàn)在電氣設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償柜技術(shù)要求，根據(jù)廣大配電用戶已經(jīng)存在隱患的：如“電壓不穩(wěn)”、“電壓波動(dòng)、閃變”、“諧波危害設(shè)備運(yùn)行”、“開關(guān)跳閘、燒毀”、“變壓器過(guò)載，溫升高”、“功率因數(shù)低、力率調(diào)整費(fèi)”等提供技術(shù)性解決方案及處理措施！

低壓諧波治理產(chǎn)品選型：

一、適用范圍

1）當(dāng)非線性總負(fù)載容量,變壓器容量：P<15％時(shí)（無(wú)背景諧波情況下），表示系統(tǒng)諧波污染程度較輕，推薦補(bǔ)償類型為“普通型”（串聯(lián)<1％電抗率）動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置（見圖1）。普通型無(wú)功功率補(bǔ)償方案可采用標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)的純電容器，400V配電系統(tǒng)采用415V的電容器即可。例如：KYLB0.4－420/1系列低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。

2）當(dāng)非線性總負(fù)載容量/變壓器容量：15％

3）當(dāng)非線性總負(fù)載容量/變壓器容量：P>25％時(shí)，表示系統(tǒng)諧波污染程度嚴(yán)重，推薦補(bǔ)償類型為“專用型”（濾波3、5、7、11次以上諧波）動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。專用型動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置方案由調(diào)諧電抗器和濾波電容器組成。例如：KYLB0.4－420/1系列低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。

4）當(dāng)?shù)蛪赫{(diào)諧式濾波補(bǔ)償裝置不能滿足電網(wǎng)諧波要求（采用調(diào)諧式濾波補(bǔ)償裝置有過(guò)補(bǔ)償危險(xiǎn)時(shí)），可考慮采用低壓調(diào)諧式濾波補(bǔ)償裝置加有源濾波方案或單使用有源濾波方案。例如：KYYLB有源電力濾波器。

二、KYLB系列低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置

KYLB系列低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)

l 全數(shù)字化設(shè)計(jì)，交流采樣，人機(jī)界面采用大屏幕LCD中文液晶顯示器，操作簡(jiǎn)便。

l 電容器投切開關(guān)采用可控硅無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。

l 采用過(guò)零投切技術(shù)，實(shí)現(xiàn)投切無(wú)電流沖擊。

l 快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，20ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。

l 補(bǔ)償裝置具有完善的故障自診斷功能和齊全的顯示功能（能對(duì)過(guò)壓、欠壓、低負(fù)荷、電流諧波、電壓諧波超限報(bào)警顯示），在無(wú)人值守的情況下能可靠穩(wěn)定地運(yùn)行（能監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、頻率、總諧波電壓畸變率、總諧波電流畸變率、電容器投切狀態(tài)等），電容器投切控制程序支持等容、編碼及濾波控制投切方式，并具有手動(dòng)補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償兩種工作方式。

l 柜內(nèi)電容器可采用△接法、△+Y接法或Y型接法，實(shí)現(xiàn)共補(bǔ)與分補(bǔ)合理配置，既適用于三相平衡負(fù)載，又適用于三相不平衡負(fù)載，以*優(yōu)補(bǔ)償方式滿足用戶現(xiàn)場(chǎng)需要。

l 電容器支路串聯(lián)干式鐵心電抗器，可選擇抑制諧波或?yàn)V除諧波。

l 封閉式金屬柜體，防護(hù)等級(jí)為IP30，主要元器件由塑殼斷路器、熔斷器、無(wú)功補(bǔ)償控制器、可控硅無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)、觸發(fā)模塊、干式鐵心電抗器、電力電容器及配套元件等部件組成。

l 應(yīng)用場(chǎng)合：負(fù)載功率因數(shù)低、變化范圍大、變化速度快、對(duì)電壓波動(dòng)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償有較高要求的用電場(chǎng)合，如電力,機(jī)械制造、汽車、冶金、造船、港運(yùn)、鐵路、煤礦、化工、油田等行業(yè) 。

KYLB系列低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)用

適用于沖擊大、波動(dòng)頻繁、諧波嚴(yán)重的電網(wǎng)；可集共補(bǔ)和分補(bǔ)于一體，極大地方便滿足了不同負(fù)載特性場(chǎng)合的需求。產(chǎn)品體積小、無(wú)噪聲、投切無(wú)觸點(diǎn)、響應(yīng)速度快，是有觸點(diǎn)低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)母聯(lián)Q代產(chǎn)品。裝置適用于400V低壓配電網(wǎng)，可廣泛用于戶外臺(tái)式變壓器、室內(nèi)配電室、箱式變電站以及冶金、機(jī)械、汽車制造、鐵路、化工等企業(yè)用戶進(jìn)行自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償、配電監(jiān)測(cè)和諧波治理。

主要技術(shù)參數(shù)

產(chǎn)品應(yīng)用

1）KYLB系列低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置主要用于機(jī)械制造、冶金、造船、礦山、化工、建材、油田、港口、煤炭、電網(wǎng)等用電負(fù)荷大、諧波畸變率高、電壓波動(dòng)大、無(wú)功電流大且三相電流不平衡等低壓電網(wǎng)用戶。

2）脈整流設(shè)備、變頻器、直流電弧爐、直流軋機(jī)及中頻爐等非線性負(fù)荷通常產(chǎn)生的特征諧波為5次、7次諧波。

3）對(duì)于電焊機(jī)、交流電弧爐、鐵合金爐、電石爐等負(fù)荷通常產(chǎn)生的特征諧波含有3次諧波。

四、KYYLB有源電力濾波器

KYYLB有源電力濾波器產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)

l  同類產(chǎn)品全球*小體積，88*440*680，僅為主流產(chǎn)品體積的30%

l  同類產(chǎn)品全球*輕重量，25KG，僅為主流產(chǎn)品的20%

l  同類產(chǎn)品全球*高功率密度

l  整機(jī)效率>97%，同類產(chǎn)品全球*高效率

l  可采用壁掛安裝或機(jī)柜安裝，同類產(chǎn)品全球*節(jié)約空間

l  采用DSP+CPLD全數(shù)字控制技術(shù)，**濾波可同時(shí)濾除2～50次諧波

l  10ms高速全響應(yīng)時(shí)間，1ms快速響應(yīng)時(shí)間

l  具有補(bǔ)償諧波、同時(shí)補(bǔ)償諧波和無(wú)功、同時(shí)補(bǔ)償諧波、無(wú)功、和不平衡載三種模式

l  模塊化控制，靈活多機(jī)組并聯(lián)

l  簡(jiǎn)易操控及圖形顯示功能

KYYLB有源電力濾波器產(chǎn)品應(yīng)用

1）KYYLB有源電力濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場(chǎng)及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場(chǎng)／港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。

2）KYYLB有源電力濾波器特別適合于應(yīng)用在高次諧波含量大，諧波次數(shù)多，系統(tǒng)功率因數(shù)高的系統(tǒng)。

五、KYLB-KR型礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置

KYLB-KR型礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置，是上海坤友電氣有限公司以高可靠性和實(shí)用性作為基礎(chǔ),充分吸取國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐和改進(jìn)而研發(fā)出來(lái)的新一代礦熱爐智能濾波及補(bǔ)償節(jié)能裝置。該裝置主要解決了爐變?nèi)喽叹W(wǎng)長(zhǎng)度不一致、電流大（幾萬(wàn)安）、使得短網(wǎng)大量無(wú)功消耗不平衡、從而引起三相電極電壓不平衡，造成礦熱爐效率低，功率因數(shù)低、電能消耗大等問(wèn)題。

本裝置主要由智能控制系統(tǒng)、濾波補(bǔ)償系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、觸發(fā)投切系統(tǒng)、水冷母線系統(tǒng)、防塵降溫系統(tǒng)等六大部分組成。通過(guò)智能控制系統(tǒng)、濾波補(bǔ)償系統(tǒng)的自動(dòng)投切、實(shí)現(xiàn)提高功率因數(shù)、平衡三相電極電電壓及提高爐堂的輸出功率，從而起到為企業(yè)提高產(chǎn)量、降低能耗、電能質(zhì)量達(dá)標(biāo)的目的。我公司濾波補(bǔ)償系統(tǒng)的技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，適合于鋼鐵、鐵合金、工業(yè)硅、電石、黃磷、有色金屬等冶煉行業(yè)。

礦熱爐冶煉變壓器大都處于高無(wú)功運(yùn)行狀態(tài)，其短網(wǎng)上大量的無(wú)功消耗及由此產(chǎn)生的大幅度的網(wǎng)絡(luò)工作電壓降是導(dǎo)致低產(chǎn)量，高電耗的主要原因。短網(wǎng)的低電壓大電流特征決定了短網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生大量的無(wú)功功率，無(wú)功功率會(huì)嚴(yán)重占用變壓器荷載，制約了變壓器輸送有功的能力，致使?fàn)t變功率因數(shù)較低，一般不超過(guò)0.82； 特別是三相礦熱爐變壓器的短網(wǎng)布置長(zhǎng)度不等，從而導(dǎo)致三相功率不平衡，加上冶煉電弧變化所產(chǎn)生的無(wú)功在爐變和短網(wǎng)上流轉(zhuǎn)，加劇了整個(gè)礦熱爐的無(wú)功損耗。為了達(dá)到提高用電效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本的目的，響應(yīng)國(guó)家節(jié)能降耗的政策，必須對(duì)礦熱爐系統(tǒng)加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置。

1、高壓補(bǔ)償

在礦熱爐變壓器高壓側(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)膬H僅是高壓網(wǎng)路的無(wú)功損耗。礦熱爐變壓器高壓側(cè)電壓一般為10KV、35KV、或110KV。高壓補(bǔ)償又分兩種：一種是直接將補(bǔ)償裝置接于高壓側(cè)；另一種是通過(guò)補(bǔ)償變壓器接于高壓側(cè)。用相應(yīng)電壓等級(jí)的補(bǔ)償裝置（包括電力電容器、開關(guān)、電抗器、避雷器、保護(hù)等成套設(shè)備，下同），直接接入礦熱爐變壓器高壓側(cè)（補(bǔ)償裝置接在礦熱爐變壓器進(jìn)線端），也可以直接在變電站中，單獨(dú)或集中補(bǔ)償。其特點(diǎn)是：

1）設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少；

2）補(bǔ)償裝置出現(xiàn)故障時(shí)電流不通過(guò)礦熱爐變壓器；

3）補(bǔ)償裝置不受礦熱爐變壓器接線變換及礦熱爐其它方面變化的影響。

但由于其接入點(diǎn)在高壓側(cè)，礦熱爐的功率因數(shù)并不能提高，故變壓器的輸出有功功率也不能增加，只能提高變壓器前端即電網(wǎng)的功率因數(shù)。而且固定式補(bǔ)償容易因負(fù)載或電網(wǎng)變化形成過(guò)補(bǔ)償和欠補(bǔ)償，達(dá)不到穩(wěn)定補(bǔ)償?shù)男ЧＲ蚨邏貉a(bǔ)償*多只能達(dá)到不罰款的目的而不能產(chǎn)生明顯的實(shí)質(zhì)性的經(jīng)濟(jì)效益。

2、低壓就地補(bǔ)償

低壓就地補(bǔ)償方式為補(bǔ)償裝置連接在礦熱爐短網(wǎng)末端，低壓就地補(bǔ)償可有效提高低壓側(cè)的電壓，降低無(wú)功電流從而降低視在功率，降低短網(wǎng)、線路和變壓器損耗；并可相應(yīng)增加變壓器的有功功率輸出。由于低壓就地補(bǔ)償裝置安裝在礦熱爐短網(wǎng)末端，直接在負(fù)載末端提供了很大的無(wú)功電流，使功率因數(shù)的提高具有實(shí)質(zhì)性的經(jīng)濟(jì)意義。

相對(duì)高壓補(bǔ)償而言，低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）提高變壓器、大電流線路利用率，增加冶煉有效輸入功率。

針對(duì)電弧冶煉而言，無(wú)功的產(chǎn)生主要是由電弧電流引起的，將補(bǔ)償點(diǎn)移至短網(wǎng)，就地補(bǔ)償短網(wǎng)的大量無(wú)功消耗，提高變壓器的出力，增加冶煉有效輸入功率。

2）改善三相的強(qiáng)、弱相狀況。

由于三相短網(wǎng)布置不平衡，通過(guò)電流后產(chǎn)生的自感和互感都不相同，三相不同的電壓降就導(dǎo)致了強(qiáng) 、 弱相現(xiàn)象的形成。從理論上來(lái)講，爐料的熔化功率是與電極電壓和料比電阻成函數(shù)關(guān)系的，可以表示為 P=U²/R。從這一基本點(diǎn)出發(fā)，在三相短網(wǎng)與電極之間長(zhǎng)度基本相等點(diǎn)，采取單相并聯(lián)的方式進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，綜合調(diào)節(jié)各相補(bǔ)償容量，使三相電極的有效工作電壓趨于一致、平衡電極電壓、均衡三相吃料，從而改善三相的強(qiáng)、弱相狀并聯(lián)史，在補(bǔ)償后根據(jù)爐況調(diào)節(jié)冶煉檔位和極心圓，使電極作業(yè)面積擴(kuò)大，以達(dá)到增產(chǎn)、降耗的目的。

3）降低高次諧波值，減小變壓器及網(wǎng)路附加損耗。

礦熱爐是一種高能耗的電冶煉爐，具有電阻電弧爐的特性。電弧冶煉時(shí)會(huì)產(chǎn)生高次諧波，尤其以3、5、7、11次*為嚴(yán)重，如對(duì)此不加以限制和吸收，無(wú)論對(duì)設(shè)備還是補(bǔ)償裝置，都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。因此在設(shè)備中，我們會(huì)根據(jù)冶煉的諧波狀況將并聯(lián)電容器設(shè)計(jì)成濾波回路。根據(jù)公式：Un=ln（nXL-XC/n）→0

U—諧波電壓；ln諧波電流；XL—電抗器感抗值；XC—電容器容抗值。為降低和吸收n次以上諧波，應(yīng)使L—C自振頻率小于n。由于是就地補(bǔ)償，冶煉時(shí)產(chǎn)生的高次諧波能被低壓無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的L--C諧波回路吸收，而不再通過(guò)變壓器和高壓網(wǎng)絡(luò)，從而有效降低高次諧波值，減小變壓器及網(wǎng)路附加損耗。

4）有效提高功率因數(shù)。

礦熱爐的無(wú)功消耗主要在變壓器和短網(wǎng)上，實(shí)施低壓無(wú)功補(bǔ)償，不僅就地補(bǔ)償了短網(wǎng)和變壓器的損耗，還能補(bǔ)償高壓線路的損耗，因此，相比高壓補(bǔ)償而言，其功率因數(shù)的提高無(wú)論對(duì)電網(wǎng)還是用戶都是有效的。

5）穩(wěn)定系統(tǒng)的無(wú)功消耗。

穩(wěn)定系統(tǒng)的無(wú)功消耗主要表現(xiàn)為短網(wǎng)電極端冶煉電壓的降低，實(shí)施低壓無(wú)功補(bǔ)償后，電壓提高百分比為：du = Q*Xk/Sn（%）Qn—補(bǔ)償容量；Sn—變壓器容量；Xk—變壓器阻抗百分比。同時(shí)，系統(tǒng)的電壓變化和總無(wú)功量的變化是成正比的。針對(duì)礦熱爐而言，冶煉負(fù)荷相對(duì)平穩(wěn)，其變化主要體現(xiàn)在冶煉初期和出爐期。因此，在降低三相負(fù)荷不平衡的同時(shí)，考慮到負(fù)荷的變化范圍，在補(bǔ)償時(shí)予以容量上的變化控制，達(dá)到穩(wěn)定負(fù)載端電壓的目的，從而企業(yè)獲取*大的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論：

由于一直來(lái)存在一些客觀問(wèn)題，如：人們對(duì)電能質(zhì)量的認(rèn)識(shí)不到位、相關(guān)機(jī)構(gòu)不健全、部分企業(yè)不配合、以及部分地方對(duì)電能質(zhì)量治理推進(jìn)不堅(jiān)決等原因，一直都是涉及用電**的重大問(wèn)題。

隨著電網(wǎng)的不斷完善以及用電單位對(duì)電能質(zhì)量認(rèn)識(shí)提高，節(jié)能降耗、電能質(zhì)量、提升用電質(zhì)量?jī)r(jià)值觀是目前供電部門及用電單位共同實(shí)現(xiàn)**用電保障之一。