區域電網(wǎng)諧波分層控制和多諧波源集中治理

5 景寧變諧波治理
5．1 運行現狀與負荷特性
景寧縣境內分布著(zhù)大量的中頻爐負荷，目前配變容量有13300kVA，近年來(lái)由于諧波的影響，曾造成以下這些情況：
(1)10kV流變、壓變絕緣多次擊穿(共發(fā)生1O多次)

(2)電容器不能正常投運

(3)表計指示不準，指示異常

(4)充電機發(fā)出告警信號，直流系統震蕩。

(5)無(wú)功電壓綜合控制器電壓指示不準。

(6)常發(fā)35kV交流斷線(xiàn)信號。

(7)主變常發(fā)出異常聲音。
為了實(shí)施多諧波源的集中治理及變電所電壓、諧波和無(wú)功綜合控制策略，選擇了景寧變電所作為第一個(gè)試點(diǎn)，該變電所現有兩臺主變，1 主變：SFSZ8—31500／110，變比110-4-8×1．25％／

38．5-4-2×2．5％／10．5；2 主變：SSZ9—31500／110，變比110土6×2．5％／37-4-2×2．5％／10．5。所供的負荷主要特點(diǎn)為：豐水期，白天有功負荷輸出，無(wú)功負荷輸入，晚上22：0o至次13 8：00非線(xiàn)性負荷投入，主要為中頻爐負荷，有功輸入，無(wú)功因小水電原因向系統倒送，這一段時(shí)間系統諧波嚴重超標，經(jīng)諧波測試發(fā)現，主要為5次、7次諧波。某13的測試數據匯總如下：當受電功率為17MW時(shí)，l 主變10kV側諧波電流為5次48A，7次25A，11次3．7A，13次3A。35kV母線(xiàn)的電壓畸變率為4％，超過(guò)國家標準限值3％要求33％ ，10kV母線(xiàn)電壓畸變率9．17％ ，超過(guò)國家標準限值4％要求127％，供電質(zhì)量極差。同時(shí)，該變電所的中低壓側均有大量的小水電接人，其潮流變化較大，電壓調節、諧波水平的抑制及無(wú)功功率的優(yōu)化的控制策略變得相當復雜，為此，運用了結合麗水地區電力系統而研制和開(kāi)發(fā)的結合電壓、諧波、無(wú)功于一體的“三十五域圖”的綜合控制策略于該變電所。
5．2 無(wú)功和濾波裝置方案
5．2．1 濾波裝置設計采用的系統條件
景寧變諧波測試數據。
景寧變正常小方式下，1 10kV正序短路阻抗為0．4364。
景寧變110kV母線(xiàn)系統阻抗角取88度。
景寧變主變參數：
諧波響應計算考慮主變分列運行，10kV母線(xiàn)包括合分兩種方式。

非線(xiàn)性負荷的增長(cháng)極限為10kV側主變容量滿(mǎn)載且均為中頻爐負荷。

5．2．2 濾波裝置方案
在10kV的I、Ⅱ段母線(xiàn)各設立一組濾波器，每組由兩支路組成，分別為5次支路和7次支路。5次支路的濾波電容器容量為3300kvar。7次支路的濾波電容器容量為1800kvar。濾波器組的保護設過(guò)電壓、低電壓、過(guò)流、過(guò)負荷和開(kāi)口三角電壓保護。另應有5次支路跳閘時(shí)聯(lián)跳同組濾波器7次支路的功能。采用的濾波成套裝置每支路包括隔離刀閘、放電、外熔絲、成套柜、避雷器和電壓指示等。
5．2．3 基波無(wú)功
濾波器的投切順序是先投低次濾波器支路再投高次支路。切支路的時(shí)候相反，應先切高次支路再切低次支路。根據負荷的情況，利用開(kāi)關(guān)的投切配合，在額定電壓下可以有以下基波無(wú)功的輸出量。

5．3 三種運行方式及運行注意事項

(1)水電大發(fā)。有功、無(wú)功倒送，這時(shí)如果非線(xiàn)性負荷不投，則濾波裝置切除。非線(xiàn)性負荷投入，濾波裝置投。小水電無(wú)功少發(fā)或者個(gè)別水電廠(chǎng)進(jìn)網(wǎng)運行。

(2)水電停，非線(xiàn)性負荷全投。則按10kV側，有功12．72MW，無(wú)功5．50Mvar推算，P+ (Q— Qe)=12．72+j2．4，功率因數可以滿(mǎn)足要求。

(3)最大諧波量，10kV側滿(mǎn)載，中頻爐負荷的無(wú)功一般為0．85—0．88，按中頻爐cosq~=0．85計，當P=15．75MW 時(shí)，Q為9．76Mvar，扣減3130kvar，10kV 側主變潮流：P +JQ =15．75+． 63，cosq~=o．925．4 工程實(shí)效在2002年4月，濾波器投運后進(jìn)行了實(shí)測，1 10kV景寧變10kV母線(xiàn)電壓諧波在濾波器各工況下的測試數據見(jiàn)表8。

同時(shí)測試了濾波器支路的諧波電流，5次支路和7次支路的諧波電流均達到設計值的70％左右。2002年6月7日主變各側電壓諧波情況如表9至表20所示。

5．4．1 (濾波器投運前)電壓諧波情況

在完成濾波器投切后，進(jìn)行了控制器性能試驗，在投運試驗時(shí)，設置不同的10kV電壓初值及濾波器投入狀態(tài)，分別在控制器的試驗狀態(tài)和投入狀態(tài)下觀(guān)察動(dòng)作是否正確。通過(guò)試驗表明，該裝置符合設計要求。
從2002年6月8日至2002年7月8日運行數據進(jìn)行了統計分析。主要技術(shù)指標結果為：5次諧波畸變率由原5．7％ (國標3．2％)下降到0．25％ ；7次諧波畸變率由原6．1％(國標3．2％)下降到0．13％ ；電壓合格率達到99％。
濾波裝置日平均投切約3次。其中：主要因濾波需要日平均投2次，主要因無(wú)功補償需要日平均投1次。切除電容器主要因電壓原因1次，切除電容器主要因無(wú)功原因2次。主變分接頭日平均動(dòng)作1．5次。無(wú)功就地平衡較原來(lái)大大提高，線(xiàn)損明顯下降，電能質(zhì)量顯著(zhù)提高。
6 結論
隨著(zhù)麗水地區非線(xiàn)性負荷的增長(cháng)，諧波污染的問(wèn)題也日益突出，已嚴重威脅著(zhù)電力系統的安全、經(jīng)濟運行，根據麗水地區負荷輕，小水電多，潮流變化大，中頻爐點(diǎn)多、面廣，分散治理難度大的情況下，采用在變電所集中治理的方式，取得了良好的效果。而且在運用原有電壓、無(wú)功控制器的基礎上，開(kāi)發(fā)設計了電壓、諧波和無(wú)功綜合控制器，使電壓、無(wú)功控制和諧波治理有機地結合在一起，提高了綜合治理的自動(dòng)化水平，使各項電能指標達到了國家標準。本文通過(guò)景寧變電所工程實(shí)踐進(jìn)行了方法介紹，并在浙江寧波不繡鋼熔煉企業(yè)較多的地區也進(jìn)行了兩個(gè)試點(diǎn)，均取得類(lèi)似效果。該方法在麗水電網(wǎng)已全面推廣應用取得了較好的電網(wǎng)效益，在云和、縉云等幾個(gè)諧波危害嚴重地區的治理工程完工后，因諧波影響電網(wǎng)安全運行的事件已大大減少。隨著(zhù)電網(wǎng)諧波電壓水平的降低，又為單個(gè)諧波源用戶(hù)的分散治理創(chuàng )造了條件，新上諧波用戶(hù)可以做到配置的濾波裝置同步投入運行。