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分廠變電站構成。

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

為解決上述問題，使鋼廠供配電系統(tǒng)安全可靠、優(yōu)質(zhì)高效運行，鋼廠立項對供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量進行全面測試評估，并針對配電網(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)量測試

• 對現(xiàn)有非線性負荷的電能質(zhì)量測試

• 電能質(zhì)量指標的分配計算;

• 現(xiàn)有 SVC 的測試及診斷

• 提出電能質(zhì)量治理方案和建議

• 提交系統(tǒng)分析及評估報告;

• 后續(xù)管理辦法的制定及需采取的措施。

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

測試評估分析

（1） 基波功率潮流圖，如圖1 所示。

（2）220 kV 總降LF 爐33 kV 母線電壓變動分析。

（3）220 kV 總降熱軋主傳動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，嚴重影響系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。

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

（3）熱軋主傳動產(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重超過規(guī)定的限值，致使諧波損耗嚴重。

（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 段五段母線所帶負載功率因數(shù)偏低，致使無功損耗嚴重。

4.2 解決方案

針對該鋼廠供配電系統(tǒng)中存在問題，應采取如下的技術措施：

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

（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 段母線電壓變動超標的問題

項目實施后的效益

項目實施后，當?shù)毓╇娋钟诮M織現(xiàn)場效果檢測和諧波治理評估，結論如下：

（1）經(jīng)現(xiàn)場檢測，諧波電壓總畸變率從治理前的 8.94 % 下降到 2.7 %，低于國標要求的 5 %。注入公共連接點的諧波電流符合標準要求。

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

（3）用戶的經(jīng)濟效益較為明顯，電費支出每月減小近 6 萬元。