铸造企业对中频炉进行无功补偿和谐波治理具有较高经济效益，值得在铸造和其他使用中频炉的企业推广。中频炉加装KYTBBL高压滤波补偿装置不但对提高企业生产效率、设备可靠性有积极的作用，而且还有节省电能、环保等经济效益和社会效益。
1.概述
铸造用中频炉具有维护方便，操作简单可靠，可准确地控制和调整金属液温度与成分，熔炼速度快，成型铸件质量好，而且其工作噪音和污染都较冲天炉小等特点。因此在铸造领域里它比冲天炉应用更广泛，越来越受到铸造企业的青睐。中频炉熔炼金属时需要消耗大量电能，其节能降耗也是一个受到企业和社会各方都关注的问题。公司结合对中频炉改善电能质量的实际经验，阐述运用KYTBBL高压滤波补偿装置进行节能降耗的效益。
2.企业供电系统简况
某大型球铁铸造公司，该公司使用中频炉熔炼金属液，铸件年产量为5万吨。该公司变压器总容量为8650KVA；5000KVA（10KV／0.75KV）专用变压器一台，对应负荷为12吨中频炉；3150KVA（10KV／0.75KV）专用变压器一台，对应负荷为5吨中频炉和15吨中频保温炉；500KVA（10KV／0.4KV）配电变压器一台，对应负荷为厂用电。原设计5000KVA、3150KVA专用变没有采取无功补偿措施，500KVA配电变低压侧配置300KVAR电容补偿柜。
3.改造前供电系统主要问题
3.1专用变压器噪声大，油温高，经常达到80℃，需外加风机散热。
3.2中频炉工作时，500KVA配电变压器也出现噪音增大。无功补偿柜内的电容器经常烧毁，其他低压设备经常出现不明原因跳闸。
3.3功率因数只有0.73，达不到供电局0.90的要求，调整电费扣罚每月约9万元。
4.原因分析
根据中频炉的固有特性，公司认定这些问题是由中频炉电源的谐波引起。中频炉电源产生的大量谐波直接注入到专用变压器，造成变压器振动、损耗增加，具体表现在噪音大、油温高。同时，部分谐波通过10KV母线流入到500KVA的配电变压器，并与低压侧的电容器发生谐振，造成电容器经常烧毁，保护装置误动作。
中频炉功率因数低0.73，大量无功功率由专用变压器提供，加重了变压器的负担。由于配电变的电容器也经常烧毁，不能正常运行，公司担心设备的安全，不敢轻意投资中频炉补偿柜。造成公司整体功率因数偏低，月调整电费高。
5.解决方案
根据就近补偿原则，公司于2012年10月初，在2台中频炉专用变压器的低压侧安装了中频炉专用的2套KYTBBL高压滤波补偿装置。KYTBBL高压滤波补偿装置投入运行后，不但从根本上解决了上述电能质量问题，还收到很好经济效益。经过几个月的实际运行，证明本次改造是成功的。
6. KYTBBL高压滤波补偿装置的结构特点
6.1设计思路
企业的目标是设备安全和节省电费，低的投资成本，滤波效果其次。因此设计以无功补偿和设备可靠性经济性要求为首要目标，谐波治理以五次谐波和七次谐波为主，其他高次谐波不考虑。
6.2滤波器全部投入
6.3关键元器件选取
6.3.1接触器：顶级高性能真空接触器作为投切器件，其性能可靠，电寿命可达60万次，损耗小。
6.3.2滤波电容器：采用特殊制造的单相滤波电容器，其主要绝缘材料采用国外品牌。滤波电容器使用寿命长，损耗小，可长期（一般4～6年）在谐波较大的环境下使用（一般电容器在谐波负荷下的寿命，只有0.1～1.5年）。
6.3.3滤波电抗器：采用低损耗的铁心滤波电抗器，电抗器正常运行温升不超过60K，真正做到“绿色节能”。装置整体损耗保证小于总容量的1％。
6.3.4每个支路都有三级过流保护，系统安全可靠性高。
6.4具有超限报警和保护闭锁功能，报警限值可由用户设定。
6.5具有手动控制和自动控制两种工作方式，便于调试。
8.加装KYTBBL高压滤波补偿装置效益
8.1KYTBBL高压滤波补偿装置的运行情况
KYTBBL高压滤波补偿装置可自动跟踪调节各个支路的投切，开启后无须人员操作。2012年10月初投运，当月功率因数由0.73提高到0.95。之后的每个月的功率因数都是0.97。
8.2产生的经济效益
8.2.1功率因数提高，节约力调电费：KYTBBL高压滤波补偿装置投入后功率因数提高至0.97，力率调整电费由罚8.5％变为奖0.75％，一正一负相差9.25％，月节省调整电费约10万元。
|
2012年 |
9月 |
10月 |
11月 |
12月 |
|
节约电费 |
／ |
－84414 |
－130427 |
－96902 |
8.2.2增容降损
功率因数由0.73提高至0.97，变压器的平均负荷电流减小25％（COSφ1／COSφ2＝0.73／0.97），相当于变压器运行容量降低了25％（2000KVA）；变压器铜损减少：1－（0.73／0.97）2＝43％；变压器温度降到65℃左右；每月节省电量40KWX43％X12小时X30天＝6192KW。H／月（40KW－2台变压器的合计铜耗，每天工作12小时）。此项节约电费：3800元／月。
8.2.3提高生产效率
KYTBBL高压滤波补偿装置投入后，电压稳定了，缩短了熔炼时间，（也减少了热能既电能损失），提高了生产效率。
8.2.4提高设备运行可靠性，延长设备使用寿命。
KYTBBL高压滤波补偿装置投入后，负荷无功电流、谐波电流减少，设备的发热、损耗降低，振动减少。谐波电流减小70％，单独谐波损耗节约的电费每月将近4000元。
系统内各元件损坏率降低、设备绝缘老化减缓，故障率下降，延长设备寿命，因而提高了公司整体用电的安全性。
8.2.5供电系统效益
无功功率的减少，不仅节约企业自身的电费开支，还减少了电网的线损和对上一级变压器容量的占用。谐波污染的减少，降低了对通讯、自动控制装置、电能计量和继电器保护的干扰，提高了电网的安全性能。
8.3企业综合投资收益
此铸造企业新增的2套中频炉专用的KYTBBL高压滤波补偿装置，全部投资为100多万元。实际平均月节约电费10万元以上，一年就收回了投资成本。
9.结论
综上所述，中频炉增加KYTBBL高压滤波补偿装置具有很高的效益，其兼顾了无功补偿又有滤波功能，具有提高生产效率，提高设备可靠性，节省电能等优点。企业正常生产，该投资一般1～2年即收回。因此，有必要在铸造行业推广使用。
中频炉利用磁场感应涡电流的原理对金属进行加热。利用磁场感应电流加热金属是一个传统的工艺，但是过去大多采用工频电流，直接采用工频磁场感应加热的效率很低。中频炉的原理是将工频电流转变成更高频率(称为中频)的电流，提高了加热效率，中频炉的频率一般在150Hz~3kHz。
中频炉本身等效成一个变压器，炉体内部的待加工金属是变压器的次级绕组，炉体外面的线圈是初级绕组。当在初级施加电流时，次级就会感应出电流，产生热量，使金属熔化。向初级线圈中注入电流的装置称为中频炉的电源。中频炉的电源实际就是一个逆变器，将工频电压整流为直流电压后，逆变得到更高频率(也就是中频)的电压。
中频炉工作时，产生较强的谐波电流发射和射频电流发射。谐波电流带来的主要危害包括：
1) 导致电缆过热：谐波电流流过电缆时，比基波电流产生更大热量。因为我们在进行线路设计时，导体的截面积是按照基波频率设计的，而当这些导体中流过谐波电流时，会引起导体过热，进而导致电缆早期老化、甚至诱发火灾。
2) 导致变压器过热：谐波电流流过变压器时，使变压器在没有达到额定功率时便出现温度过高的现象，导致变压器的实际容量降低。过高的温度会缩短变压器的寿命。
3) 损伤无功补偿装置：谐波电流导致无功补偿装置频繁损坏，或者进入保护状态，有时，不仅无功补偿器出现故障，甚至变压器也会遭到损坏。
4) 干扰其它电气电子设备：谐波电流会导致数字控制设备，PLC、数控机床等，发生误动作;还会导致信号采集系统、测量仪器等的精度降低，以及电动机发生抖动、过热。
5) 导致保护器意外跳闸：也就是电路的负荷远没有达到额定负荷的状态下，电路保护装置就会动作。
6) 增加能耗：谐波电流会导致变压器和导线发出额外的热量，这些都会导致额外的电能消耗。另外，谐波电流所产生的功率都是无功功率，这也会增加能耗。
由于中频炉的谐波电流发射会导致上述的种种危害，因此，对中频炉进行谐波治理是十分必要的。ZHF谐波滤波器是专为中频炉开发的谐波滤波器，它能够滤除5次以上的各次谐波电流。通过治理谐波电流，可以获得如下好处：
1) 配电系统更加稳定：由于没有谐波电流，变压器和电缆不会过热，延长了变压器和电缆寿命，并且继电保护装置不会误动作，使配电更加稳定;
2) 无功补偿装置更加安全：由于没有谐波电流流进无功补偿装置，无功补偿装置能够达到设计的性能，保证功率满足电力公司的要求;
3) 节省能源：由于功率因数提高，能够节省电费。另外，消除了谐波电流导致的发热，自然节省了能耗。
4) 不会干扰其它电气电子设备：同一个电网上的数字控制设备，PLC、数控机床等，工作更加稳定。
ZHF谐波滤波器适合于各种6脉整流电路为输入电路的中频炉。在选用时，需要提供：中频炉的工作电压、功率(或者电流)、中频炉属于电压源性的还是电流源性的(或者，中频炉的整流电路是普通二极管正流，还是可控硅的相控整流)。
对于普通二极管整流的中频炉，安装滤波器后，总谐波电流畸变率THID<10%。对于可控硅整流的中频炉，安装滤波器后，总谐波电流畸变率THID<15%。
1.设备谐波源：
某钢厂三台中频炉变压器，单台容量为1150KVA，10KV／1250。该变压器次级为双线圈，每台变压器带两台5吨的中频炉。
KYLB低压滤波补偿装置分别安装在变压器的低压侧，分F5，F7，F11共3个滤波支路。
2.谐波测量结果及分析：
2.1未投入KYLB低压滤波补偿装置前，10KV进线
由测量结果可知，总进线的自然功率因数为0.74，电压总畸变率最大为9.0％，谐波电流主要集中在5次、7次、11次。
表1：中频炉生产时总进线的谐波电压测量结果
基波电压：
A相畸变率（％）
B相畸变率（％）
C相畸变率（％）
9.86KV
8.6
2.2投入KYLB低压滤波补偿装置后，10KV进线
由测量结果可知，该回路功率因素在0.97，电压总畸变率最大为3.2％
表3：投入KYLB低压滤波补偿装置后总进线的谐波电压测量结果
3、KYLB低压滤波补偿装置使用效果
3.1生产单位的收益：
（1）相对增加变压器容量
通过安装KYLB低压滤波补偿装置，可降低变压器的无功容量占有率，扩充变压器有功容量，充分发挥投资效率，减轻变压器长期超负荷的负担，延长变压器寿命，为企业创造了较大的效益。
（2）使中频炉各相电流大大下降
功率因素从0.74提高到目前0.97，进线电流从原来的159A降到136A，下降接近15％，其中无功电流大大减少，从而大大减少了有功损失，降低了变压器有功损失（铜损），变压器的损耗中的铜损和实际运行电流的平方成正比，所以电流的降低，变压器的有功损耗一定随之下降变压器铜损节省了电能。
（3）消除力率电费
未投用KYLB低压滤波补偿装置前功率因数平均为0.74左右，功率因数没有达到国家标准。功率因数0.74时罚款比例为8％，通过安装公司的KYLB低压滤波补偿装置可消除力率电费。功率因数超过0.9，还会产生奖励电费。
（4）对生产过程及设备的改善
安装了公司的KYLB低压滤波补偿装置后有效滤除了高次谐波，设备上原来功率元件及控制部分经常损坏，现安装至今未出现损坏，另外其它用电设备的使用寿命也会得到相应的延长；而运行电压升高及稳定的直接效果就是生产周期的缩短，效率提高15％，生产成本大大减少了。
3.2供电企业的收益：
（1）滤除谐波，改善用电环境
中频炉设备中功率元件是电网中的主要谐波源，安装了KYLB低压滤波补偿装置后就近吸收谐波，达到了清洁电网的作用。
（2）改善电压质量
在线路中电压损失△U的计算如下：
△U＝（P×R＋Q×X）／1000U
由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失△U也就减少了。从而稳定了线路电压，提高电压质量。
（3）减少线路损耗
由于集肤效应，谐波会增大线路的阻值，这样大大增加了线路损耗，给供电企业造成了浪费。通过谐波治理，也给供电企业创造了经济效益。
4、结论
投入KYLB低压滤波补偿装置后，通过测量分析，有以下结论：
（1）滤波效果明显，满足设计要求。
（2）提高了系统的功率因素，节能效果显著。
（3）运行稳定。
1.并联型中频炉因运行过程中整流晶闸管的导通角频繁变化，其谐波治理与无功补偿一直是国内外电能质量治理领域的难题，目前主要有以下几种治理方案：
（A）高压侧安装KYTBBL高压无源滤波补偿装置
该方案因无法补偿中频炉变压器的谐波和无功，因此无法降低中频炉变压器中的大量谐波及无功电流导致的功率损耗，且由于是无源滤波，容易与电网阻抗发生谐振，安全性不够高。
（B）低压侧安装KYLB低压无源滤波补偿装置
由于中频炉谐波频谱极其丰富，但该方案中无源滤波不可能分成很多支路，因此滤波效果往往很难达标，如果要治理达标，支路多、体积庞大，另外由于930V属于特殊电压等级，其整体造价高于（A）方案。
（C）低压侧安装KYYLB有源电力滤波器
KYYLB有源电力滤波器解决中频炉谐波治理和无功补偿具有最为显著的效果。然而目前国内外有源滤波器厂家的产品基本为380V，极少数国外产品如ABB有690V等级，690V以上的中高电压产品如ABB的STATCOM产品只能进行动态无功补偿，不具备谐波治理功能。由于STATCOM价格高达1500元／KVAR，所以即使向ABB等国外厂商定制930V的STATCOM来进行无功补偿，治理容量按照5000KVAR（该中频炉功率1.5万千瓦的三分之一）考虑，其整体造价高达750万元。
2.公司长期关注解决中频炉的谐波与无功补偿，2009年以来与某电中频炉公司开展中频炉谐波治理与无功补偿专项课题的联合攻关，目前研制成功中频炉专用的谐波治理与无功补偿KYTBBL高低压有源无源混合滤波补偿装置。KYTBBL高低压有源无源混合滤波补偿装置的基本原理与ABB的动态无功补偿产品STATCOM原理相近，但与ABB产品相比，增加了有源滤波的功能，是一个专为中频炉量身定制的KYTBBL高低压有源无源混合滤波补偿装置，电压等级有380V、550V、690V、750V、930V、1200V、1500V、1800V等。采用KYTBBL高低压有源无源混合滤波补偿装置后，中频炉产生的谐波和无功电流在中频电源进线处被抵消，中频炉变压器进线侧电流的实时功率因数为1、波形为正弦！
广泛用于有色金属和黑色金属和熔炼、加热。如熔炼生铁、普通钢、不锈钢、工具钢、铜、铝、金、银及合金等；透热锻造用途的钢件、铜件，用于挤压成形的铝锭等；对金属进行调质、淬火等热处理。中频炉加热装置具有体积小、重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点，正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。
中频炉谐波特性：
中频冶炼炉在冶炼、铸造等行业中应用日益广泛，但中频炉在工作时采用整流和逆变技术，产生了大量电流、电压谐波。谐波对供电系统造成严重污染，使得精密仪器工作过程中产生误动作，增加供电设备的损耗。
中频感应炉的电源系统是电力系统中数量最大的谐波源，常见的为中频炉和高频感应炉电源等。一般6脉冲中频炉，主要产生5、7、11、13次特征谐波等；对于12脉冲换流中频炉，主要为11、13、23、25次特征谐波。一般情况下，小型换流装置采用6脉冲，较为大型采用12脉冲，如炉变压器接成Y／△／Y型，或者采用两台炉变压器供电。
中频炉面临的问题：
实践表明：中频炉谐波含量85％以上为低次谐波，而系统保护类产品主要面向高次谐波，因此谐波改善轻微几乎可忽略，节能效果难以令人满意，更为严重的是谐波能量大大超出节电设备承受范围，长期使用容易损毁，事故频频，影响企业生产的正常进行。于是，面对众多终端用户的迫切愿望，中频炉节能成为能效领域的老大难问题，困扰着众多行业企业。
1.中频炉在使用中产生大量的谐波，导致电网中的谐波污染非常严重；
2.谐波使电能传输和利用的效率降低，使电气设备过热，产生振动和噪声，并使其绝缘老化，使用寿命降低，甚至发生故障或烧毁；
3.谐波会引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容补偿设备等设备烧毁；
4.谐波还会引起继电器保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱；
5.对于电力系统外部，谐波会对通信设备和电子设备产生严重干扰。
6.功率因数达不到供电局0.90的要求时，造成调整电费罚款。
7.中频炉功率因数低，大量无功功率由专用变压器提供时，加重了变压器的负担。
8.还有一种情况：有的用户中频炉在投运功率因数并不低，仅需治理谐波。
因而，改善中频炉电力品质成为应对的主要着力点。
中频炉谐波解决方案：
方案一：集中治理（适用于多台中频电炉同时运行；在配电房安装KYLB低压滤波补偿装置）
1.采用谐波治理支路（5、7、11次滤波）＋无功调节支路，投入KYLB低压滤波补偿装置后，供电系统谐波治理和无功补偿都达到要求。
2.采用KYYLB有源电力滤波器（用于滤除动态谐波次数）和谐波治理支路（5、7、11次滤波）＋无功调节支路，投入KYYLB有源电力滤波器后，供电系统无功补偿达到要求。
方案二：就地治理（在中频炉电源柜旁安装KYLB低压滤波补偿装置）
1.采用谐波治理支路（5、7、11次滤波），中频炉运行是自动跟踪，谐波就地解决，生产时不影响其他设备的运行，投入后谐波无功达到标准。
2.采用KYYLB有源电力滤波器（频段调节单元）和滤波支路（5、7次滤波），投入后谐波无功达到标准。
谐波分为三类，即零序、负序、和正序。零序的谐波如3次，6次，9次，12次，……，产生不变的磁场，使变压器、用电负载、线缆等的磁性损耗大大的增高，特别是造成中性线（零线）过流（是正常电流的3～20倍），并转化为高热而损失电能或产生事故。负序的谐波如2次，5次，8次，11次，……，产生反方向的旋转磁场，使转动设备力矩下降，浪费动力而损失电能；正序的谐波如4次，7次，10次，13次，……，则产生间歇正向磁场，使转动设备转速不稳并与负序分量一起，造成设备的振动和抖动。
谐波的存在使电力设备损耗增加、寿命缩短、绝缘老化、温度升高。高次谐波的存在对通讯系统工程产生干扰。对自动化产生误动作。加大计量误差。影响设备正常运行。当电网安装有补偿电容时，问题尤其严重。高次谐波可能因电容器组的配置而造成系统谐波放大，产生并联或串联谐振。损坏供、用电设备，或者进入电容器组，造成电容器组过载而发生击穿报废。
中频电炉属于典型谐波源，产生大量谐波，造成补偿电容器无法正常投入运行，功率因数达不到供电要求的0.9以上。
一、中频电炉谐波源
某铸造公司主要设备为中频电炉，中频电炉属于典型谐波源，产生大量谐波，造成补偿电容器无法正常投入运行，功率因数达不到供电要求的0.9以上，每月产生无功罚款1.2万元左右，变压器温度在夏季达75度，造成电能浪费，寿命缩短。
中频电炉铸造车间以0.66KV电压供电，其主要负荷为6脉动整流中频炉，整流设备在工作中在把交流变为直流的同时产生大量的谐波，属典型谐波源；谐波电流注入电网，在电网阻抗上产生谐波电压，引起电网电压电流畸变，影响供电质量及运行安全，使线路损耗及电压偏移增加，对电网和工厂本身电气设备均会产生不良的影响。
三相桥式全波整流电路将工频50HZ整流成脉动的直流电，可以调节的直流电压UD，来调节负载电流。LD为滤波电抗，是把工频和中频网络隔开，并把直流电流滤成平化的波形。逆变电路是8只晶闸管组成单相桥式逆变电路，它将直流电流逆变为交流中频电流，并将它送入负载。负载电路是炉圈与电热电容组成并联谐振。逆变电路的输出频率受负载电路振荡频率控制，工作在略高于负载振荡频率。
并联变频电路对负载的适应能力特别强，是当前应用最广泛的一种电路，主要是用作中频熔炼和透热的电源。
谐波特征分析
1）中频炉的整流装置为6脉动可控整流；
2）整流装置所产生的谐波为6K＋1次奇次谐波，采用傅立叶级数对电流进行分解变换，可知电流波形含有6K±1次高次谐波，根据对中频炉的测试数据，其谐波电流含有量见下表：
6脉动桥式换流器谐波电流含有量：（IN／I1）
谐波次数5，7，11，13，17，19，23，25
谐波含量0.23，0.11，0.08，0.07，0.02，0.01，0.007，0.006
中频炉在工作过程中，产生大量的谐波，针对中频炉的测试及计算结果，特征谐波主要以5次为最大，7次，11次，13次谐波电流比较大，电压电流畸变严重。
二、基础数据
1.中频炉参数：中频炉由一台变压器独立供电，容量为2吨，视在功率S＝2000KVA，有功功率为P＝1800KW，无功功率为Q＝1020KAR，功率因数为PF＝0.87，供电电压U＝660V，工作电流I＝1750A。
2.变压器参数：变压器型号为S11－2500KVA，电压为10000V／660V，额定电流为I＝2186A。
3.实际运行参数：视在功率S＝700KVA－2200KVA，有功功率为P＝600KW－2000KW，无功功率为Q＝550KAR－1150KAR，功率因数为PF＝0.6－0.93，工作电流I＝430A－1924A
三、KYLB滤波补偿装置设计依据
1、根据电能质量公用电网谐波GB／T14519－1993
2、根据电能质量电压波动和闪变GB12326－2000
3、根据供电系统阻抗和相关参数
4、根据现场测量结果及仿真计算
四、中频炉谐波治理方案
1.中频炉谐波治理目标
根据企业实际情况，公司针对中频炉谐波治理设计了整套滤波方案，综合考虑负荷功率因数、谐波吸收需要和背景谐波，在企业变压器2500KVA0.66KV低压侧安装一套KYLB滤波补偿装置对谐波进行治理。
KYLB滤波补偿装置谐波电流的设计满足国标GB／T14549－93《电能质量公用电网谐波》的管理规定。
2.谐波治理方案确定
由于中频炉在工作过程中谐波较大，如5次谐波达到了基波电流的21.5％，对电网、设备本身和其它用户都造成了不同程度的影响。另外，考虑设备的功率因数特点，在设计时要做到谐波消除补偿无功提高功率因数等。
针对设备的特性KYLB滤波补偿装置采用滤波兼无功补偿的方式，它的主要作用：改善供电系统的稳定性；抑制谐波电流以减少谐波造成的危害。
中频炉工作过程可分为初加热过程和正常工作过程，初加热过程持续时间短，但高次谐波比较丰富，设计时要考虑各滤波支路不会对高次谐波放大，而在整个过程中正常工作占大部分时间，其中正常工作过程时电流大，谐波含量大。从测试数据看主要谐波成分是5次、7次、11次、13次其中以5次谐波为最大，电压畸变严重。综上因素考虑滤波装置设计5次、7次、11次三条LC滤波支路，吸收5、7、11次及以上次数的谐波。方案采用仿真法对各回路投入时是否产生非特征频率的谐振进行分析，并最终确定回路的参数。
3. KYLB滤波补偿装置技术特点
◆在0.66KV系统运行方式下，KYLB滤波补偿装置投运后，滤波器吸收点处某次谐波的幅值及含有量都有大幅度下降，功率因数0.95以上。
◆不因为投入KYLB滤波补偿装置而引起某次谐波的谐振或谐振过电压、过电流。
◆针对用户系统谐波无功专门设计制造KYLB滤波补偿装置，消除特性谐波补偿无功功率，滤波效果明显。
◆对于5、7、11次谐波电流吸收率达到75％以上，谐波满足GB／T14549－93要求。
◆根据谐波源的特性设定KYLB滤波补偿装置的投切方式和控制策略。
◆检测系统情况，按照负荷的无功电流、谐波电流进行实现跟踪。使受电功率因数提高到0.95以上，降低配电网的线损、增加配电变压器的承载效率。
◆补偿过程中电网电压波动满足国家标准GB／12326－90要求，即：满负荷到轻负荷补偿变化引起的一次侧电压波动≤2.5％。
◆装置保护措施：过电压保护、过电流保护、欠电压保护、接地保护、过热保护。
◆系统不产生无线电（射频）电磁干扰。
◆运行方式：全自动，连续工作。
六、KYLB滤波补偿装置的滤波效果
1.KYLB滤波补偿装置投入运行，自动跟踪中频炉的各种负载设备变化，使各次谐波得到有效滤除。
2.未治理前电压总畸变率（THD）严重超出国标5％的限值要求。经KYLB滤波补偿装置治理，电压总畸变率（THD）从原来的15.6％，降止3.4％，各次谐波都符合国标GB／T14549－93《电能质量公用电网谐波》标准要求。
3.经KYLB滤波补偿装置治理谐波电流都得到有效改善，未投入5、7、11次的谐波电流都严重超标，投入后超标的各次谐波电流吸收率都大于80％以上，符合设备设计要求。如5次谐波电流从356A，降止35A左右；7次谐波电流从182A，降止30A左右，11次谐波电流从119A，降止18A左右，注入公共点的各次谐波电流均符合国标GB／T14549－93《电能质量公用电网谐波》要求。
4. KYLB滤波补偿装置投入后系统的功率因数得到大幅提高，供电系统0.66KV侧从原来的0.87左右提到0.95以上，有功功率、视在功率、无功功率都得到节省，有效降低用电设备和供电线路的损耗。
5.谐波治理后变压器温度由原来的75度降低到50度，节省了大量电能，变压器使用寿命延长。
6.通过安装KYLB滤波补偿装置后有效改善了中频炉的供电电能质量，提高了中频电源的利用率，有利于系统长期安全经济运行带来经济效益的提升。
一、谐波治理项目简介
某钢铁公司专业生产多品种的不锈钢榜、线型材，炼钢年设计产能30万吨，轧钢年设计产能45万吨，年产值逾60亿元。公司职工1000余人，厂区建筑面积6万多平方米。
二、电网状况及用电设备
（1）1＃变压器容量为16000KVA，变比为35KV／10KV，下带负载为2台7200KVA中频炉变和一台1800KVA加热炉变，中频熔炼炉运行产生的特征谐波以11、13次为主，KYTBBL高压滤波补偿装置接入10KV母线。
（2）4＃变压器容量为20000KVA，变比为35KV／10KV，主要负载为10KV母线侧2台8000KVA中频电炉变和总功率为4200KW直流轧机，KYTBBL高压滤波补偿装置接入10KV母线。
三、谐波治理装置效果分析
1.总投资：本项目分2段实施，分别为1＃变、4＃变。此处就说明1＃变，1＃变KYTBBL高压滤波补偿装置总投资五十多万元。
2.谐波治理及无功补偿效果
KYTBBL高压滤波补偿装置投入后，系统10KV侧谐波电压畸变率由10.5％降到了3.85％，谐波电流畸变率也由10.20％降到了7.1％，各次谐波均在国标允许值以内。系统功率因数也从0.827提升到了0.99，KYTBBL高压滤波补偿装置投入后，系统消耗的总无功功率减少了4800KVAR。
3.节电效果
（1）线路频率损后的节电
1＃主变最大负荷全年耗电时间为3000小时（τ），线路电能损耗于传输电能比为0.03以δ表示。则，KYTBBL高压滤波补偿装置投入后的全年节电量：
△WL＝SL×COSφ1×δ×τ×｛1－【COSφ1／COSφ2】2｝
＝0.8×16000×0.827×0.03×3000×【1－（0.827／0.99）】
≈288000（KW·H）
注：0.8为主变负荷率
（2）KYTBBL高压滤波补偿装置投入后变压器全年节电量：
△WT＝△PD×（S1／S2）2×τ×【1－（COSφ1／COSφ2）2】
＝240×｛（0.8×16000）／16000｝2×3000×0.30218
≈140000（KW·H）
式中PD为变压器短路损耗，为240KW
（3）KYTBBL高压滤波补偿装置投入后的全年总的节电效果：
△W＝△WL＋△WT
＝288000＋140000＝428000（KW·H）＝428000X0.58元＝24.8万元
式中：电费按0.58元／度，负荷1年工作时间为3000小时
（4）力率电费的节约：
根据地区的电费计价方式，用户全年应交纳的功率因数调整电费约为：（以当地供电局功率因数考核点为0.9计算，KYTBBL高压滤波补偿装置投入前用户系统的功率因数为0.827，则功率因数罚款力率为＋3.5％。）
力率罚款电费＝有功电费×力率＝有功功率×全年工作小时×电费单价×力率（2）由于KYTBBL高压滤波补偿装置投入后具有一定的节能效果，以及通过无功补偿，提高了功率因数，全年节电效益明显，仅节电一项，可使投资在6个月内得以回收。投资效益显著。
＝10500×3000×0.58×3.5％＝64万元
因KYTBBL高压滤波补偿装置投入后，系统功率因数达到了功率因数考核点0.99以上，故不会再产生功率因数罚款电费，反而还会有部分电费奖励。
力率奖励电费＝有功电费×力率＝有功功率×全年工作小时×电费单价×力率＝10500×3000×0.58×0.75％＝13.7万元
（5）合计全年节约电费：24.8＋64＋13.7＝102.5万元
4.投资回收期
投资回收期约为：54／102.5≈6个月
四、结论
通过KYTBBL高压滤波补偿装置有效抑制了谐波，改善了用户用电质量，提高了用户用电设备的使用寿命及生产效率；同时，减少了谐波对电网的冲击，有效治理了谐波污染，在节能减排过程中，取得重大社会效益。
1.产品概述
中频炉专用KYLB低压滤波补偿装置是专用于低压电网5次、7次、11次、13次及以上的谐波无源滤波器。适用于中频冶炼、中频加热等的环境。KYLB低压滤波补偿装置采用了电感和电容器组成串联谐振吸收回路，有效的将负载产生的谐波加以吸收，从而避免将谐波电流返送到电力变压器，大大降低电网的谐波量，同时有利于用户电力变压器的运行，降低功耗，提高设备和其它电器组件的可靠性。此外该设备还提供一定容量的无功功率补偿，提高用户负载的运行效率。该装置分综合控制柜和电抗柜，视用户要求不同，配置的滤除谐波次数也不同。通常一套BF－2B系统可滤除3种谐波。系统的操作可分自动运行和手动操作。
2. KYLB低压滤波补偿装置应用案例
根据用户提供的供电系统资料可知，该配电系统中频生产线上现有供电变压器1台，容量均为1600KVA，低压单母线运行，电压变比为10／0.4，带3台大功率中频电炉。由于中频机采用的是晶闸管整流技术，在工作时不同程度地产生了一定的谐波发生量，根据用户提供的参数及我公司对其它同类型项目的谐波测试数据分析可知，中频炉工作时，在用户配电系统中，3次谐波电流含量可达到7％以上，5次谐波电流含量可达到22％以上，7次谐波电流也可达18％以上，谐波电流及谐波电压畸变率将会远远超出国标《电能质量公用电网谐波》GB／T14549－93的国家标准限值。高次谐波电流注入上端10KV电网，将导致电力系统中高次谐波含量迅速增长，引起供电电压波形畸变，增加了线损和用电设备的损耗，造成了多余的能耗，同时影响电网其他用电设备的正常运行，降低了电能质量，对设备的安全运行造成了安全隐患。同时由于设备运行时随着负荷的变化功率因数变化也较大，低负荷时只有0.75左右，这将产生多余的无功损耗，给用户造成较大无功罚款，使用户蒙受了较大的电费损失。
为了保证设备正常运行、供电系统可靠供电和节约电能，需要对该设备采取抑制谐波电流的技术措施，同时考虑补偿基波无功功率。根据我国有关电网电压质量的标准规定，以及目前国内外在谐波治理方面的研究成果，采用滤波兼动态补偿技术方案，针对该整流产生的特征谐波分别设置滤波回路，吸收谐波电流，同时也起到补偿基波无功功率、节约电能的作用。
公司生产的KYLB低压滤波补偿装置具有动态跟随负荷的变化的特性，能有效提高电网的电能质量、功率因数和节约电能，同时提高整个用电系统运行的可靠性及设备运行效率，降低运行成本和设备维护费用，延长设备的使用寿命，给用户带来明显的经济效益。
3.中频负载产生的谐波对电网及设备的影响
中频电源根据整流脉数可以分为6脉整流，12脉甚至24脉，根据工作时的功率因数可以分为恒功率中频机与普通中频机。整流的相数越高，产生的谐波量就越低，对电网的影响就越小，危害大大降低。
中频电源由于采用的电气传动为晶闸管整流技术，所以在工作时除了功率因数较低外，同时也产生高次谐波，若中频电源变压器单个绕组侧采用的是六脉动整流技术，则产生的谐波主要以5，7，11，13次为主。
高次谐波对电网主要影响：引起电气设备发热，振动，增加损耗，缩短寿命，干扰通讯，使可控硅误触发，部分继电保护误动作，电气绝缘老化损坏等。
