15万t/a离子膜烧碱整流系统及谐波研究

　　摘要：根据国家规范，通过对离子膜烧碱整流系统的分析和实测，结合电网的实际情况，提出谐波抑制和无功补偿方案。
　　关键词：离子膜烧碱，整流系统，谐波，无功补偿
　　1前言
　　近年来，我国的离子膜烧碱工业有了长足的发展，同时也消耗了大量的能源。在整流系统、供变电和线路损耗方面有着巨大的节能空间。由于整流变压器特殊的负载性质，会产生各种谐波，对电力系统产生严重污染，影响供电供电质量和电网的安全运行。本文以某离子膜烧碱单位为实例，提出合理解决电网电能质量问题的方法。
　　2离子膜烧碱整流系统
　　某离子膜烧碱公司，年生产能力约15万吨。生产装置由六台蓝星（北京）化工机械有限公司生产的NBZ-2.7复极式电解槽组成。35kV一次系统图如下。
　　
　　图135kV一次系统图
　　整流系统采用单母线供电，电源来自厂区110kV降压站35kV出线间隔供电。按一对二方案供电，即每套整流装置供二台电解槽直流电。整流所将由三套整流装置组成。每套整流装置由一台整流变压器，二台整流器组成。整流装置由变压、调压、移相和整流组成。主接线采用同相逆并联。
　　变压器采用ZHSFPT-28000/35，Y/△-▽、△-▽，额定直流输出为560V、16.2kA；21级有载调压，调压范围为60~105%。三台变压器分别在网侧移相-10°、0°、10°。
　　整流器选用晶闸管整流器。三相桥式整流，冷却方式为水—水冷却。稳流精度±0.5%。
　　整流系统采用多相整流。整流所共计6台整流器，每台整流器为三相桥式6脉波，等效36脉波。
　　整流机组稳流控制系统，机组PLC监控系统和整流变压器综合保护监控系统等三个子系统，通过现场总线连接到中央控制室的工控机。组成工业局域网络。由上位机对系统实施集中监控，统一管理从而构成整流所二级分布计算机监控系统。
　　3整流系统谐波测试
　　测量是谐波研究中最重要的一个环节，测量结果的准确性直接提出方案的优劣。根据电网的实际情况，测试点选在35kV出线，对系统主要电量参数测试。测试的主要依据为GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》等国家标准，测试仪表为Fluke434电能质量分析仪，测试数据如下(表1):
　　3.1表1整流出线谐波参数

　　3.235kV侧允许谐波电流注入值
　　根据GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》，推算出35kV侧谐波电流的注入值（计算过程略），如下：
　　表2

　　电压总畸变率2.4%在正常范围内；但电流含有一定量的高次谐波，7次、11次、13次已大于允许值，5次、7次、11次、13次电流谐波值比例较大。
　　4谐波治理方案
　　本工程电气设备为化工行业大容量整流变压器，采用无源（调谐式）滤波器装置减少或消除谐波。在电容器补偿回路中串联适当的电抗器，达到滤波的目的。工作原理，针对谐波的参数，在电容器回路选择适当电抗率的电抗器，使滤波回路的调谐频率接近某次谐波频率，形成低阻抗通道，就能减少或消除谐波。达到补偿和提高电能使用效率的目的。
　　滤波器装设在总降压变主变压器35kV出线侧，这样可实现集中滤波和无功补偿的目的，提高滤波和补偿的效果，减少投资，便于管理。
　　装置的负荷很大，分别接在35kV母线上，并各自设置相应的滤波器。这样设计比较合理，运行经济。
　　滤波主接线如下
　　
　　图2滤波器主接线图
　　三组滤波器采用如下接线方式：
　　5次、7次和11次滤波器采用单调谐滤波器，消除低次谐波，13次高通滤波器滤除13次及以上高次谐波，达到最佳的滤波效果。
　　三组滤波器总安装容量22.6Mvar，实际总基波补偿16.8Mvar，补偿后功率因数不低于0.93.
　　通过仿真计算，滤波器投入运行后，整流变35kV侧各次谐波电流均符合国家标准，谐波电压含有率，电压总畸变率均在国标限值范围内。
　　5结论
　　综上所述，滤波装置投入运行后，能大大改善供电系统的电能质量，提高电网的运行水平，有效的减少谐波污染，降低因谐波引起的电气事故，提高功率因数，从而保证生产安全、可靠，稳定的运行。
　　参考文献
　　1《电能质量公用电网谐波GB/T14549-1993》中国电力出版社
　　2《工厂与民用配电设计手册》中国航空工业规划设计研究院编