湖北某大型鋼股份有限公司供配電系統(tǒng)由220 kV 總降、自備熱電廠及三座 110 kV分廠變電站構(gòu)成。

該鋼廠熱軋主傳動(dòng)采用新型的高壓大功率變頻設(shè)備，致使配電系統(tǒng)高次諧波和電壓波動(dòng)問題嚴(yán)重，影響了系統(tǒng)的安全運(yùn)行，配電電壓過高及無功潮流使配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平不高。該鋼廠反映出來的主要供配電問題有：熱軋主傳動(dòng)供電變壓器及開關(guān)柜在熱軋主傳動(dòng)運(yùn)行期間有高頻嘯叫聲;運(yùn)行期間大約有 90 A 左右的電流波動(dòng);冷軋變電站 110 kV/63 MVa 供電變壓器有不正常振動(dòng)聲音;220 kV、110 kV、35 kV及部分10 kV母線諧波電壓超過國(guó)標(biāo)限值。

為解決上述問題，使鋼廠供配電系統(tǒng)安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行，鋼廠立項(xiàng)對(duì)供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量進(jìn)行全面測(cè)試評(píng)估，并針對(duì)配電網(wǎng)中存在的問題給出解決方案。具體要求：

• 背景諧波及電能質(zhì)量測(cè)試

• 對(duì)現(xiàn)有非線性負(fù)荷的電能質(zhì)量測(cè)試

• 電能質(zhì)量指標(biāo)的分配計(jì)算;

• 現(xiàn)有 SVC 的測(cè)試及診斷

• 提出電能質(zhì)量治理方案和建議

• 提交系統(tǒng)分析及評(píng)估報(bào)告;

• 后續(xù)管理辦法的制定及需采取的措施。

（注：SVC 是一種先進(jìn)的高壓電網(wǎng)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置。它通過提高功率因數(shù)來節(jié)約大量的電能，同時(shí)又起到減少電網(wǎng)諧波、穩(wěn)定電壓、改善電網(wǎng)質(zhì)量的作用 ）

測(cè)試評(píng)估分析

（1） 基波功率潮流圖，如圖1 所示。

（2）220 kV 總降LF 爐33 kV 母線電壓變動(dòng)分析。

（3）220 kV 總降熱軋主傳動(dòng)35 kV 諧波分析

4.1 供配電系統(tǒng)中的主要問題

影響該鋼廠供配電系統(tǒng)安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行的主要電能質(zhì)量問題有：

（1）35 kV 母線和大部分 10 kV 母線配電電壓偏高，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（2）冷軋變 10 kV III 段母線電壓變動(dòng)頻繁，大于 1 % 的電壓變動(dòng)次數(shù)大于13000 次，容易引起變壓器、電機(jī)等設(shè)備機(jī)械共振。

（3）熱軋主傳動(dòng)產(chǎn)生的 50 次以上的異常高次諧波造成全廠 220 kV、110 kV、35 kV、33 kV 及部分 10 kV 供電母線的諧波電壓嚴(yán)重超過規(guī)定的限值，致使諧波損耗嚴(yán)重。

（4）鋼軋總降 33 kV 母線、煉鋼變10kV I 段、10kV II 段、10kV III 段及冷軋變 10 kV I 段五段母線所帶負(fù)載功率因數(shù)偏低，致使無功損耗嚴(yán)重。

4.2 解決方案

針對(duì)該鋼廠供配電系統(tǒng)中存在問題，應(yīng)采取如下的技術(shù)措施：

（1）調(diào)整 10 kV、35 kV 的配電電壓，使電壓偏差在 ±3 % 以內(nèi)。

（2）在 35 kV 母線上設(shè)置 RC 高通濾波器，濾除 50 次至 97 次的高次諧波電流，使諧波電壓和諧波電流控制在規(guī)定限值以內(nèi)。

（3）解決好 10 kV 系統(tǒng)部分支路無功過補(bǔ)償問題，對(duì)功率因數(shù)偏低的各段 10 kV母線設(shè)置無功補(bǔ)償器，特別解決好 LF爐的無功沖擊所帶來的電壓變動(dòng)與閃變問題。

（4）從軋鋼工藝和供配電系統(tǒng)兩方面解決好冷軋變 10 kV III 段母線電壓變動(dòng)超標(biāo)的問題

項(xiàng)目實(shí)施后的效益

項(xiàng)目實(shí)施后，當(dāng)?shù)毓╇娋钟诮M織現(xiàn)場(chǎng)效果檢測(cè)和諧波治理評(píng)估，結(jié)論如下：

（1）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，諧波電壓總畸變率從治理前的 8.94 % 下降到 2.7 %，低于國(guó)標(biāo)要求的 5 %。注入公共連接點(diǎn)的諧波電流符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）功率因數(shù)達(dá) 0.9 以上，10 kV 專線的功率因數(shù)大大提高。

（3）用戶的經(jīng)濟(jì)效益較為明顯，電費(fèi)支出每月減小近 6 萬元。