广州李坑垃圾发电厂0.4KV配电系统无功补偿兼谐波治理测试报告及技术改造方案(1)

从图17可以看出电压波形为明显的正弦波，波形平滑无明显的畸变；图2表明电流波形呈较为明显双驼峰，电流波形发生了畸变。

从图18、19得知：电压总畸变率为2.1%，其中5次、7次、11次、13次畸变率分别为1.7%、0.8%、0.6%、0.4%。可以看出其主要的电压畸变率主要是以5次为主。

从图12、13中可以看出电流畸变率十分严重，其中5次、7次、11次、13次畸变率分别为7.7%、2.4%、1.5%、0.7%，以5次电流畸变为主。图15表明5次谐波电流绝对值为86.4A。

图16表明：1#变压器在我司工程师进行电能质量测试时，有功功率为727.7kw无功功率为286.4kvar视在功率为0.93KVA。 测试结论：

从上述我司工程师在广州李坑垃圾发电厂1-3#变压器低压侧电能质量数据测试分析可

1变压器低压侧出线功率因数低于国标，无功功率容量的绝对值较大（1#-3#得以下结论，○

变压器分别为605.1kvar、488kvar、286.4kvar）占视在功率和变压器容量的很大一部分。如对其进行适当的补偿措施，可以增大变压器有功功率的容量提高变压器及输电线路的出力；

2变减小配电线路的损耗达到一定的节能效果；稳定受电端及电网电压，提高供电质量。○

压器低压侧出线端电压及电流波形畸变严重，谐波电流含量高（超出国家标准）、绝对值大（1#-3#变压器5次谐波分别为250.7A、259.5A、86.4A）。

综上所述：广州李坑垃圾发电厂配电系统低压侧所存在的电能质量问题具体如下：

——功率因数低 ——谐波电流含量高

谐波及无功功率不足可能导致以下问题：

? 加大线路损耗，使电缆过热，绝缘老化，降低电源效率。 ? 使电容器过载发热，加速电容器老化甚至击穿。 ? 保护装置的误动或拒动，导致区域性停电事故。 ? 造成电网谐振。

? 影响电动机效率和正常运行，产生震动和噪音，缩短电机寿命。 ? 损坏电网中敏感设备。

? 使电力系统各种测量仪表产生误差。

? 对通讯、电子类设备产生干扰；引起控制系统故障或失灵。 ? 零序谐波导致中性线过大，造成中性线发热甚至火宅。

? 无功功率的不足，会增加设备容量，导致电流增大和视在功率的增加，从而使变

压器及其他设备和导线的容量增加。

? 设备及线路损耗增加。无功功率的增加，使总电流增大，使设备及线路的耗损增

加。

? 谐波对变压器及旋转电机的危害：主要是引起附加损耗和过热，其次是产生机械

振动、噪声和谐波过电压。这些都将缩短电机的寿命，情况严重会损坏电机。

综上所述：

合理的治理措施可以提高供电质量，保障接入设备的安全运行，而且具有节省电能的效果。因此，对广州李坑垃圾发电厂提出以下整改意见:

从上述测试数据的分析来看，广州李坑垃圾发电厂1#-3#变压器配电系统的功率因数都较低且无功功率绝对值偏大；谐波含量较大。大量的5次、7次、11次、13次谐波电流，致使电流波形发生畸变，导致配电系统电能质量较差，降低电网供电及用电设备用电的可靠性这就要求客户安装滤波及无功补偿装置。

二.解决方案

1. 概述

广州李坑垃圾发电厂是接本厂自发电的10KV供电系统经电力变压器变为0.4KV接入用电车间。广州李坑垃圾发电厂1#-3#变压器容量均为2000KVA，其主要的供电负荷为大功率、变频器-电机、锅炉等非线性负荷。

广州李坑垃圾发电厂主要谐波源设备为变频器-电机。变频器采用的是电动机驱动，配以变频调速装置，即把工频交流电通过三相整流器变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可调控的交流电。这种调速驱动装置主要应用在大功率的电机，可提高它们的工作效率，同时有显著的节约电能的效果。而变频器采用的主要电路结构是“整流器—电容/电感器—逆变器”： 直流电机则是配以可控硅斩波逆变整流带着电机启动：这其中无论是整流器或是逆变器都具有非线性特性，会产生高次谐波，这种高次谐波会使输入电源的电压波形和电流波形发生畸变。广州李坑垃圾发电厂变压器低压侧原先所带的滤波装置由于其本身并没有在测得广州李坑垃圾发电厂具体运行的数据，其设计支撑力不足所以就存其本身的设计缺陷，导致其谐波电流的承受能力较小，导致电容器机电抗器长期工作在过电流及过热的工作状态下致电容器频繁损坏，电容值及电抗值偏差越来越大。我司经过现场所得数据进行推算得出结果就是：滤波器偏离了广州李坑垃圾发电厂本身存在的谐波问题引起11次谐波谐振，对11次谐波电流放大严重。

本技术方案用于广州李坑垃圾发电厂0.4KV配电母线谐波电流治理,旨在提供1#-3#变压器低压侧个提供1套接触器投切无功补偿兼滤波装置(简称MSF) 。MSF解决用户0.4KV侧配电母线存在的以下电能质量问题:

—抑制谐波电流 —提高功率因数

MSF投运后，用户注入公用电网连接点（PCC点10kV）的谐波电流满足国标GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》的有关规。

2．待补偿负荷介绍

广州李坑垃圾发电厂主要谐波源设备为变频器-电机。电机采用的是变频器驱动，配以变频调速装置，即把工频交流电通过三相整流器变成直流电，然后再把直流电变换成频率、电压均可调控的交流电。这种调速驱动装置主要应用在大功率的电机上，可提高它们的工作效率，同时有显著的节约电能的效果。而变频器采用的主要电路结构是“整流器—电容/电感器—逆变器”： 直流电机则是配以可控硅斩波逆变整流带着电机启动：这其中无论是整流器或是逆变器都具有非线性特性，这种高次谐波会使输入电源的电压波形和电流波形发生畸变。谐波会对各种电力、电子设备产生影响，不仅产生损耗和浪费，严重的还将导致无法正常生产，而且对相邻用户设备造成影响，污染电网供电质量，同时，由于谐波电流的能量也是来自供电系统提供的基波能量，故会造成一定的能量损失。合理的补偿措施可以提高供电质量，保障接入的设备安全运行，而且可以显著节省电能。

由于谐波电流含量过大，所以我司工程师根据我司工程师在现场所测试的数据及了解的具体用电情况，拟在广州李坑垃圾发电厂1#-3#变压器低压端（0.4KV侧）各安装一套接

触器投切无功补偿兼滤波装置（MSF），装设MSF的目的是：

——提高系统的功率因数；

——抑制配电母线上负荷产生的谐波电流、改善电能质量。

3. 设计依据

根据国家电能质量有关标准，广州李坑垃圾发电厂1#-3#变压器低压配电母线0.4kV母线的允许电能质量指标如下：

3.1 谐波电流

从上图5（因为1#、2#变压器型号及低压侧负荷情况基本一致，所以在次我们以1#变为列）可以得知：1#变压器流入PCC点（公共电网）的谐波电流为： 谐波次数 谐波电流值 谐波电流限值 根据国家标准《电能质量—公用电网谐波》GB/T 14549-93要求，据公共连接点最小短路容量、供电设备容量及用电协议容量进行换算。得知广州李坑垃圾发电厂1#变压器低压侧谐波电流5次、7次、11次、13次都严重出国家标准。

65.25 68.77 53.00 29.35 22.36 32.93 3 26.86 5 250.7 7 70.5 9 8.95 11 60.2 13 43.0