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某炭素厂配电系统谐波治理节能改造施工方案

一、项目概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2

二、企业实施电能质量管理的必要性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2

1、谐波对设备及生产的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4

2、谐波治理是企业发展需求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯…5

中华人民共和国应急管理部 公报（2019年第1期）3、电能质量改善带来的效益⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5

三、谐波治理改造方案要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5

四、谐波治理技术方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6

1、测试目的及仪表简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6

2、数据测试及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13

3、谐波治理解决方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14

五、产品介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18

六、无源滤波、有源滤波及与其他进口品牌的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27

七、工程概要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯29

八、质量保证和售后服务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30

九、应用案件例介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31

根据碳素厂煅烧车间.新焙烧车间.成型车间提供的用电数据及我方技术人员现场采集电气数据编制此方案。

2.改造单位的基本情况：

碳素厂煅烧车间和新焙烧主要用电设备为：风机、混捏机和电焊机等动力设备，其中大部分设备使用了ABB变频器,产生了大量的谐波，考虑到生产工艺的安全保障及电力品质改造的方向，根据设备用电情况及生产工艺要求进行谐波治理改造方案的设计。

3、供电系统情况分析：

碳素厂煅烧车间，新焙烧，成型用电设备以电机为主。由于生产工艺要求的复杂性，对用电设备的供电质量的可靠性要求较高。

在现场用电设备中，变频负载所占比例较大，产生大量的谐波，影响供电系统的稳定性，极大地恶化了线路和系统的电力品质，对线路系统中的其他设备及PLC系统的正常运行产生了不良影响和安全隐患，同时造成不必要的电力能源额外损耗。

二、企业实施电效管理的必要性

1、谐波对设备及生产的影响

(1)谐波对电机的影响

谐波对电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。在供电系统中，用户的电动机负荷约占整个负荷的绝大部分。因此，谐波使电力用户电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。由于电动机的出力一般不能按发热情况进行调整，由谐波引起电动机的发热效是按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。相关试验表明，在额定出力下持续承受为3%额定电压的负序电压时，电动机的绝缘寿命要减少一半。谐波电流所产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大，但谐波会产生显著的脉冲转矩，可能会出现电机转轴扭曲振动的问题。

(2)谐波对变压器的影响

谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是谐波会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点接地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成谐波谐振，使变压器附加损耗增加。

(3)谐波对工厂自动控制系统的影响

随着自动控制的普及，工厂大量使用了如PLC，DCS等电子设备的自动控制系统，此类设备对供电电压的谐波畸变很敏感，这种设备常常须靠电压波形的过零点和其它电压波形取得同步运行。电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点。这两点对于不同类型的自动控制设备是至关重要的。控制系统对这两点(电压过零点与电压位置点)的判断错误可导致控制系统失控。谐波还严重干扰仪表信号的幅值，进而造成生产或运行中断或误动作，引起设备和生产事故，导致较大的经济损失。

（4）谐波对供电线路的影响

(5)影响继电保护和自动装置的工作和可靠性

谐波对电力系统中以负序(基波)量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序(基波)量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰则会引起发电机负序电流保护误动(若误动引起跳闸，则后果严重)、变电站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动，母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动，严重威胁电力系统的安全运行。

(6)干扰通信系统的工作

(7)对用电设备的影响

谐波会使如照明设备、通信设备、电视及音响设备、电脑设备、载频遥控设备等都容易受谐波的干扰而影响其正常的工作或减少其使用寿命.

(8)谐波对人体的影响

从人体生理学来说，人体细胞在受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转，其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场。

2、谐波治理是企业发展的需求

电能管理、电力分配和电力品质、负载设计等问题已成为影响企业生产经营的又一重要因素，因电能管理、电力分配不合理和电力品质不佳等问题造成的设备故障率上升、产品品质下降、设备增容成本增加的问题已成为企业又一制约发展和赢利的成本。

同时，中国企业侧的电能使用效率却极低，我们每创造一个GDP单位的收益，所用去的电耗，是发达国家的3－5倍。电能使用密度过大，电耗高度密集，使得一些企业的成本过高，产品不具备国际和市场竞争力。

三、谐波治理改造方案的要求

目的：在满足生产工艺的情况下，以消除谐波为目的。全面考虑节能降耗的方法和途径，降低用电系统电费成本，提升设备使用效率；选择设备简洁、种类尽量少是这次方案设计的一个基本目标。本次设计方案的优劣直接会影响相关设备的操作和维护，而系统的复杂程度也随之会有变化，因此，设计的每一个细节都需考虑到将来实施、操作、管理、维护的每一个层面。

兼容性：考虑到生产工艺的需要，电效控制柜设备独立，不依赖于原有系统，出现问题能及时脱离原操作系统。

维护性：操作简单，设备安装维护简洁，以并联方式进行连接。保证控制系统的相互操作性、关联性，并易于维护、管理和扩充。

综合效益：包括可以提高电机的实际功率因数、降低线损、减少电机的损坏率、换修率、延长设备的维修周期和使用寿命等，从而提高设备使用效率，提升企业的竞争力。

第一部分：测试目的及仪表简介：

谐波测试目的：了解无功、谐波的基本情况并进行电气数据分析。

测试仪器：（FLUKE43B电能质量分析仪）监测及记录电力质量，当问题出现时分析它产生的原因，电力质量故障诊断功能最全面的仪器，测量功率因数，突升，突降，闪变，谐波分析到50次，高频瞬态测量，检测及波形显示。

设备技术参数;·电压精确度:0.2%+0.1电流精确度:0.5%+0.1

第二部分：数据测试及分析

1.煅烧车间配电系统由2台容量800kVA变压器供电，电压等级为400V，各变压器配电系统下负荷基本相同，三相运行电流、电压基本平衡，系统有变频器12台.各配电系统负载设备有锅炉引风机132KWⅹ2台、大窑引风机45KWⅹ2台、小窑引风机55KWⅹ2台,还有一些小功率设备和照明设备。变压器根据生产需要提供3种供电方式;

(1).开一备一运行,闭合母线.

(2).2台同时独立运行,断开母线.

(3).开一备一运行,断开母线.(这种运行方式较少出现)

煅烧车间配电系统示意图

2008年5月5日煅烧车间1#变压器母线各测试电气数据图表如下：

（1）、A相现场测试数据如下：

A相5次谐波电流和谐波含量A相7次谐波电流和谐波含量

负荷平均功率和功率因数负荷平均谐波含量和电流

C相5次瞬时谐波电流C相7次瞬时谐波电流

煅烧配(1#进线)谐波参数

(2).测量的数据表明该配电系统主要以5、7次谐波为主，其谐波电流含量18%，系统功率因素0.83左右.需要进行治理.

2．新焙烧配电系统由2台160kVA变压器供电，电压等级为400V，各变压器配电系统下负荷基本相同，三相运行电流、电压基本平衡，安装有8台这频器,配电系统负载设备有排烟风机315KWⅹ3台（开2台备用1台）、多功能卷扬机45KWⅹ2台、罗茨风机90KWⅹ1台。大行车2台（变频器1拖2），小行车2台（变频器1拖2）,还有一些小功率设备和照明设备.变压器根据生产需要提供3种供电方式;

(1).开一备一运行,闭合母线.

(2).2台同时运行,断开母线.

(3).开一备一运行,断开母线.(这种运行方式较少出现)

新焙烧车间配电系统示意图

2008年5月5日新焙烧2#变压器母线各测试电气数据图表

（1）、A相现场测试数据如下：

某小区改造工程玻璃钢产品化粪池施工方案A相5次瞬时谐波电流A相瞬时基波电流

新焙烧配(2#进线)谐波参数

(2).测量的数据表明该配电系统主要以5、7次谐波电流为主，其谐波电流含量19.3%，有必要进行治理.系统功率因素0.93左右.达到国家标准.

3.成型车间配电系统由2台160kVA变压器供电，电压等级为400V，，各变压器配电系统下负荷基本相同，三相运行电流、电压基本平衡，配电系统负载设备有风机132KWⅹ1台、磨机132KWⅹ1台。除尘风机45KWⅹ2台、破碎机37KWⅹ2台，振动筛37KWⅹ2。除尘风机22KWⅹ4台。大行车30KWⅹ2台，还有一些小功率设备和照明设备，功率总和大约865KW。该车间有变频器6台。变压器根据生产需要提供3种供电方式;

(1).开一备一运行,闭合母线.

(2).2台同时运行,断开母线.

(3).开一备一运行,断开母线.(这种运行方式较少出现)

2008年5月18日成型车间1#变压器母线各测试电气数据图表如下：

DB4401／T 25-2019标准下载成型车间(2#进线)谐波参数