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問題嚴(yán)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(guān)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(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(fù)荷的電能質(zhì)量測試

• 電能質(zhì)量指標(biāo)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(yán)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(shè)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(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)部分支路無功過補償問題，對功率因數(shù)偏低的各段 10 kV母線設(shè)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(biāo)的問題

項目實施后的效益

項目實施后，當(dāng)?shù)毓╇娋钟诮M織現(xiàn)場效果檢測和諧波治理評估，結(jié)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(biāo)要求的 5 %。注入公共連接點的諧波電流符合標(biāo)準(zhǔn)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。