高速线材滤波器运行性能分析

刘茂松

摘 要：本文就高线在变频调速状态下产生的高次谐波进行分析，提出了高次谐波的产生以及解决方案，为高线的正常运行提供了理论依据。

关键词：变频 谐波 滤波

中图分类号：TG3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0140-02

高线工程10 kV母线分为两段，两路电源引自马钢（合肥）钢铁有限责任公司总降变电所10 kV母线。负荷中的轧线主电机和辅传动均装设在10 kVⅠ段母线上，主轧机采用交直交变频电机，精轧机组为同步电机，辅传动采用直流电机，它们均是一种非线性负荷，在工作时会产生大量电力高次谐波，污染电力系统，影响其它设备的正常工作。

为吸收电力高次谐波，提高功率因数， 10 kVⅠ段母线必须装设电力高次谐波滤波装置。安装电力滤波装置后，将高线厂10 kVⅠ段母线的功率因数提高到0.92以上，流入电网的各次谐波电流和各级母线电压畸变率（THD和HRU）满足国家标准GB/T14549-93《电能质量——公用电网谐波》中的规定。

1 谐波电流及电压畸变

由于主、辅传动采用变频和直流传动，高线工程在生产过程中将产生大量的高次谐波。据已经确定的供电方案是高线工程10 kVⅠ段使用的整流变分别为△/Y和△/△接线。整流变以这种方式组合接线，整流变一次侧可以等效为12脉波整流。因而变流装置所产生的高次谐波主要是5、7、11、13、17、19、23、25次和少量的偶数次等非特征谐波。根据计算，10 kVⅠ段谐波电流发生量见表1。

由表1可以看出，10 kV母线的11、13、23、25次谐波电流远超过国家技术监督局发布的《电能质量——公用电网谐波》GB/T14549-93国家标准的限值，5、7、17、19次谐波电流也接近国家标准的限值。电压畸变率为8.5%，也远超过该标准规定的4%限值。以上计算是按照10 kV Skmin=200 MVA计算。

2 滤波器投入系统分析

2.1 投入H5+H7滤波器性能分析

10 kV母线短路容量按200 kVA计算，H5滤波器的安装容量为1200 kvar，H7滤波器的安装容量为900 kvar，当这两个滤波器一起投入10 kV电力系统会对系统产生什么影响呢？滤波器本身是不是能够安全运行，5次谐波，7次谐波，11次谐波，13次谐波等主要特征谐波流入系统是不是满足国标要求，等等，这一系列的问题需要进一步的计算，采用模拟仿真软件进行仿真计算后得出阻抗曲线如图1，从仿真计算可以看出流入系统的5次7次谐波满足国标要求，而11次、13次谐波超过了国标要求，这说明在高线厂正常生产时候，只投5次和7次滤波器是满足不了谐波要求，另外，5次和7次滤波器并入电网以后，在整数点谐波位置没有出现较大的阻抗，这说明滤波器并入电网以后没有出现并联谐振，所以，滤波器和系统是安全的。

2.2 投入H5+H7+H11+H13滤波器性能分析

从图2仿真计算可以看出流入系统的5次、7次、11次、13次谐波都满足国标要求，13次滤波器投入后，性能指标更好，这说明在高线厂正常生产时候，无功补偿不够的情况下才投13次滤波器，另外，5次、7次、11次和13次滤波器并入电网以后，在整数点谐波位置没有出现较大的阻抗，这说明滤波器并入电网以后没有出现并联谐振，所以，滤波器和系统都是安全的。

3 结论

类似于高线厂轧钢生产线，在整流变一次侧集中安装电力滤波器时，滤波器的容量不能过大，对轧机产生的谐波要进行实际测量，掌握准确的谐波电流值，通过对滤波器与电力系统并联运行的分析计算，得出满足生产实际需求的滤波器运行方式，通过仿真计算，掌握滤波器投切过程中各个状态的系统和滤波器的性能指标，来指导高线厂对滤波器的运行维护和使用，使滤波器达到最佳的运行状态，来满足高线厂正常生产的需求，也为类似的棒线材厂指导滤波补偿提供了理论依据。

参考文献

[1] 余万华，杜燕斌，韩静涛，等.高速线材控冷段温度及性能预报系统[J].轧钢，2006，23（5）.

[2] 付川.浅析高速线材厂集卷工艺及控制改进[J].中国科技博览，2013（28）.