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中频炉谐波治理解决方案


负载应用
      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。

负载谐波特性
      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。

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中功率因数并不低,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。

解决方案
      滤除中频炉系统谐波的传统方法是LC滤波器,LC滤波器是传统的无源谐波抑制装置,由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成,与谐波源并联,除起滤波作用外,还兼顾无功补偿的需要。这种滤波器出现最早,成本比较低,但同时存在一些较难克服的缺点,比如只能针对单次谐波,容易产生谐波共振,导致设备损毁,随着时间谐振点会漂移,导致谐波滤除效果越来越差。同时,这一方式无法应对瞬变、浪涌和高次谐波,存在节能的漏洞。
      谐波抑制的另一个比较新的方法是采用有源电力滤波器(Active Power Filter – APF )。它是一种电力电子装置,其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流,由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响,因而受到广泛的重视,并且已在日本等国获得广泛应用。但有源电力滤波器成本高昂,价格昂贵,投资回报期长,大多数企业难以承受。
      我司吸收融合了LC技术与APF技术的优点,扬长避短,创造性地解决了上述技术的不足,为中频炉环保节能提供了更有效的解决方案。 对谐波的抑制范围不仅包含低次谐波,还包含浪涌、瞬变及高次谐波,实现了全频域覆盖,消除了浪涌、瞬变及高次谐波对中频炉系统的危害和电量的浪费,结合LC技术和APF技术的合理成分,避免谐振点的漂移,大大提高了设备的稳定性和可靠性,同时成本也得到有效控制。通过对中频炉全频域谐波的有效滤波,同时加强了设备的抗浪涌、瞬变侵害的能力,改善了电力品质,降低了设备损耗,节约了电能,最终实现环保节能的优异效果
     1、根据不同的中频炉和不同电压等级,我们利用成熟技术向用户提供50V -- 35KV谐波治理兼无功补偿成套装置;
     2、根据不同的治理目标和需求,我们会提出治理方案,建议成套装置是否选用无源滤波器或者有源滤波器,还是无源和有源混合方式滤波;
     3、根据用户中频炉数量和负荷分布情况,我们会根据性价比最好的原则,决定针对单个中频炉治理,还是进行多台集中治理,满足用户的各种需求。10KV或小于10KV的滤波装置,我们一般采用户内布置,采用柜式或者架式结构;对于35KV采用框架结构,一般以户内布置为好。35KV以上等级,一般都为户外布置。
     4、对于中频炉功率因较高的情况,因谐波电流大,既要考虑无功不能过补,又要谐波滤除率达到标准,要求基波补偿容量不能过大,但必须有足够的安装容量使谐波滤除率达到标准。
对于中频炉滤波装置,我们已有上百套成功的先例,积累了丰富翔实的实践经验和现场数据。

中频感应加热炉已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,受到用户的好评,但事物总是一分为二,中频炉会产生大量谐波注入电网,造成电网谐波污染严重,电能质量下降给供电和供电设备带来安全隐患。

   中频炉分成串联型和并联型,目前大都是并联型,串联型是电压型谐波源,并联型是电流型谐波源,主要工作原理:电网交流电流→可控整流→逆变成中频交流电源→感应线圈(炉体),

按炉的客量大小,电压等级主要有10KV/0.4KV、0.66KV、0.75KV、1.0KV

6脉整流,主要特征谐波次数为6N±1,即5、7、11、13、17次谐波,

12脉整流主要特征谐波次数为12N±1,即11、13、23、25次等谐波,

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,如三绕组炉变压器接成Y/△/Y型,或者采用两台(△/Y,和△/△)炉变压器供电。中频炉感应熔炼炉的特性功率因数高,需要无功量少,谐波电流大和电压总畸变率大等特点,必须用采用特殊的设计和控制方法。

解决方案:采用本公司DFC-T-×××中频炉专用滤波装置

谐波治理方案简述:由于中频炉为6脉波整流,谐波为6K±1的特征谐波,5次、7次、11次超标较多,功率因数较高,因此在工作过程中将产生6K±1次的特征谐波次数,即主要为5、7、11、13次等特征谐波。

为了保证设备正常运行和可靠供电,减少谐波对电网的污染,依据我国GB/T14549-93《电能质量  公用电网谐波》规定进行设计,由于一般中频炉在投运中功率因数已经较高,本方案是以治理谐波为主,设计的要求是滤波装置投入后,使注入系统的各次谐波电流和谐波电压,达到国家标准的要求。

本方案采用调谐式滤波补偿原理,设计采用由滤波电容器、滤波电抗器再加上等值电阻等适当组合成各种调谐式滤波支路,对多次谐波分量吸收过滤。经仿真计算设5次、7次、11次滤波支路,使用智能控制器自动控制投切,投入本装置后,谐波电压及谐波电流达到国标GB/T14549-93标准要求,平均功率因数cosφ≥0.95;谐波电流平均滤除率 ≥70%;高压侧电压畸变率≤4%。


【上一个】 中频炉谐波治理及滤波补偿 【下一个】 智能型低压无功补偿装置若干问题的探讨


 · 中频炉谐波治理装置 · 详解谐波治理方案技术
 · 中频炉谐波治理滤波补偿装置消除电力谐波“污染”的作用 · 中频炉谐波治理特性和方案
 · 如何正确选择合理的谐波治理方案 · 中频炉谐波治理及滤波补偿
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