PRODUCT
電解銅高壓動態濾波無功補償成套裝置ZRSVC
10kV動態無功補償及諧波治理裝置
ZRSVC靜止型動態濾波無功補償項目
ZRMCR-10-1000KVAR+
ZRTBBL-10-1800KVAR-AK
（H5/900+H7/900）
第一章 引用標準
所有設備的設計、制造、檢查、試驗及特性除滿足規定的特別標準外，都遵照適用的最新版IEC標準和中國國家標準（GB）及電力行業（DL）標準，以及國際單位制（SI）。
GB/T20298-2006 《靜止無功補償裝置(SVC)功能特性》
GB/T20297-2006 《靜止無功補償裝置(SVC)現場試驗》
GB10229 《電抗器》
GB311.1 《高壓輸變電設備的絕緣配合》
GB311.2~6 《高電壓試驗技術》
GB7354 《局部放電測量》
GB/T11024 《標稱電壓1kV以上交流電力系統用并聯電容器》
GB4208 《外殼防護等級的分類》
GB5882 《高壓電力設備外絕緣污穢等級》
GB50227-95 《并聯電容器裝置設計規范》
GB11024-1989 《高電壓并聯電容器耐久性試驗》
GB15116.5-1994 《交流高壓熔斷器并聯電容器外保護用熔斷器》
GB311.1-1997 《高壓輸變電設備的絕緣配合》
GB156-2003 《標準電壓》
GB/T14549-1993 《公用電網諧波》
GB12325-2003 《供電電壓允許偏差》
GB12326-2000 《電壓波動和閃變》
GB/T15543-1995 《三相電壓允許不平衡度》
GB/T15945-1995 《電力系統頻率允許偏差》
GB/T18481-2001 《暫時過電壓和瞬態過電壓》
GB/T15291 《半導體器件_第6部分_晶閘管》
DL/T462 《高壓并聯電容器用串聯電抗器訂貨技術條件》
DL/T672 《變電所電壓無功調節控制裝置訂貨技術條件》
DL/T840-2003 《高壓并聯電容器使用技術條件》
DL/T653-1998 《高壓并聯電容器用放電線圈訂貨技術條件》
DL/T804-2002 《交流電力系統金屬氧化物避雷器使用導則》
DL442-1991 《高壓并聯電容器單臺保護用熔斷器訂貨技術條件》
以上標準若有最新版本，則按最新版本執行。未盡事宜，將在談判及合同階段由雙方另行約定。
第二章 ZRSVC設計方案
2.1.總述概述
電解銅系統的負荷有大量的整流裝置，在生產過程中會造成系統電壓波動、產生大量的諧波，同時造成系統的功率因數較低，會對電氣設備造成的危害如下：
? 諧波對旋轉電機的影響：
諧波對旋轉電機的主要影響是產生附加損耗，其次產生機械振動，噪聲和諧波過電壓；
? 諧波會加速電力設備絕緣老化，易擊穿；
? 諧波對供電變壓器的影響：
諧波對供電變壓器的影響主要是產生附加損耗，溫升增加，出力下降，影響絕緣壽命；
? 諧波對變流裝置的影響：交流電壓畸變可能引起不可逆變流設備控制角的時間間隔不等，并通過正反饋而放大系統的電壓畸變，使變流器工作不穩定，而對逆變器則可能發生換流失敗而無法工作，甚至損壞變流設備；
? 諧波對電纜及并聯電容器的影響，當產生諧波放大時，并聯電容器將因過流及過壓而損壞，嚴重時將危機整個供電系統的安全運行；
? 諧波對通信產生干擾，使電度計量產生誤差；
? 諧波對繼電保護自動裝置和計算機等也將產生不良影響，容易產生誤動。
為解決以上問題， 本方案在10kV母線上裝設靜止型動態無功補償兼濾波成套裝置，以起到濾除高次諧波，提高系統功率因數、改善電能質量、穩定電網以及節能降耗、降低運行成本、提高生產效率等目的。
1、項目背景概述
(1)基本參數：
1.1電網標稱電壓UN=10 kV±10%，UK= 5.56 。
1.2有載調壓整流變壓器參數：ZHSZK-2100/10.5；整流方式：雙反星形帶平衡電抗器，等效相數：6相12脈波，同相逆并聯，可控硅整流。
1.3整流柜參數：電解槽電壓：***V，電解槽電流：***A，10kV母線短路容量設計計算約為Sk1=***MVA。
1.4無功補償后功率因素達到0.95左右。
2、整流項目諧波計算分析
基本參數：
電網標稱電壓UN=10KV；
10KV母線短路容量設為Sk1=100MVA；
直流電壓Ud=51V，直流電流Id=***KA，控制角=18，基波電流I=***A。
單機組12脈波運行諧波參數計算值：
|
現場測試運行諧波參數計算值 |
||||
|
序號 |
諧波次數n |
諧波電流In（A） |
諧波電壓含有率HRUh（%） |
諧波電流含有率HRIh（%） |
|
1 |
H01 |
37.21 |
9724 |
100% |
|
2 |
H02 |
0.43 |
0.05 |
1.16% |
|
3 |
H03 |
0.59 |
1.51 |
1.58% |
|
4 |
H04 |
0.23 |
0.03 |
0.61% |
|
5 |
H05 |
6.06 |
1.42 |
16.28% |
|
6 |
H06 |
0.14 |
0.04 |
0.37% |
|
7 |
H07 |
2.68 |
0.59 |
7.20% |
|
8 |
H08 |
0.22 |
0.06 |
0.58% |
|
9 |
H09 |
0.56 |
0.10 |
1.50% |
|
10 |
H10 |
0.12 |
0.06 |
0.34% |
|
11 |
H11 |
1.36 |
0.45 |
3.66% |
|
12 |
H12 |
0.13 |
0.05 |
0.35% |
|
13 |
H13 |
1.59 |
0.43 |
4.28% |
|
14 |
H14 |
0.12 |
0.08 |
0.32% |
|
15 |
H15 |
0.40 |
0.10 |
1.08% |
|
16 |
H16 |
0.08 |
0.07 |
0.22% |
|
17 |
H17 |
0.55 |
0.18 |
1.49% |
|
18 |
H18 |
0.12 |
0.04 |
0.31% |
|
19 |
H19 |
0.85 |
0.21 |
2.28% |
|
20 |
H20 |
0.08 |
0.06 |
0.22% |
|
21 |
H21 |
0.27 |
0.09 |
0.73% |
|
22 |
H22 |
0.07 |
0.07 |
0.19% |
|
23 |
H23 |
0.28 |
0.13 |
0.76% |
|
24 |
H24 |
0.10 |
0.04 |
0.26% |
|
25 |
H19 |
0.38 |
0.16 |
1.02% |
|
26 |
H20 |
0.85 |
0.05 |
1.16% |
|
總諧波畸變率THD（%） |
|
2.67（THDu%） |
20.98（THDi%） |
|
|
負載容量按2100KVA估算諧波參數計算值 |
||||
|
序號 |
諧波次數n |
諧波電流In（A） |
諧波電壓含有率HRUh（%） |
諧波電流含有率HRIh（%） |
|
1 |
H01 |
115.35 |
9724 |
100% |
|
2 |
H02 |
1.33 |
0.05 |
1.16% |
|
3 |
H03 |
1.83 |
1.51 |
1.58% |
|
4 |
H04 |
0.71 |
0.03 |
0.61% |
|
5 |
H05 |
18.79 |
1.42 |
16.28% |
|
6 |
H06 |
0.43 |
0.04 |
0.37% |
|
7 |
H07 |
8.31 |
0.59 |
7.20% |
|
8 |
H08 |
0.68 |
0.06 |
0.58% |
|
9 |
H09 |
1.74 |
0.10 |
1.50% |
|
10 |
H10 |
0.37 |
0.06 |
0.34% |
|
11 |
H11 |
4.22 |
0.45 |
3.66% |
|
12 |
H12 |
0.40 |
0.05 |
0.35% |
|
13 |
H13 |
4.93 |
0.43 |
4.28% |
|
14 |
H14 |
0.37 |
0.08 |
0.32% |
|
15 |
H15 |
1.24 |
0.10 |
1.08% |
|
16 |
H16 |
0.25 |
0.07 |
0.22% |
|
17 |
H17 |
1.71 |
0.18 |
1.49% |
|
18 |
H18 |
0.37 |
0.04 |
0.31% |
|
19 |
H19 |
2.64 |
0.21 |
2.28% |
|
20 |
H20 |
0.25 |
0.06 |
0.22% |
|
21 |
H21 |
0.84 |
0.09 |
0.73% |
|
22 |
H22 |
0.22 |
0.07 |
0.19% |
|
23 |
H23 |
0.87 |
0.13 |
0.76% |
|
24 |
H24 |
0.31 |
0.04 |
0.26% |
|
25 |
H19 |
1.18 |
0.16 |
1.02% |
|
26 |
H20 |
2.64 |
0.05 |
1.16% |
|
總諧波畸變率THD（%） |
|
2.67（THDu%） |
20.98（THDi%） |
|
使用環境
|
1 |
周圍空氣溫度 |
|
|
最高溫度 ℃ |
40℃ |
|
|
最低溫度 ℃ |
-25℃ |
|
|
******日溫差 K |
25 |
|
|
2 |
海拔高度 m |
<2000 |
|
3 |
環境相對濕度（在25℃時）平均值 |
90% |
|
4 |
地震波為正弦波，持續時間三個周波，安全系數1.67 |
|
|
5 |
污穢等級 |
Ⅳ |
|
泄漏比距 |
≥3.1cm/kV |
|
FC設計
1、濾波器設計原則
濾波器發出的無功應能滿足補償功率因數、抑制電壓波動的要求；
選取的濾波電容器的額定電壓應保證濾波器的安全可靠運行；應考慮以下因數：
(1)母線電壓水平；
(2)串聯電抗器后電容器兩端兩端電壓升高；
(3)諧波電流通過電容器引起的諧波電壓；
(4)電網電壓波動引起的電壓升高；
(5)電容補償裝置投入后引起的電壓升高；
濾波器的分組應滿足濾除諧波電流的要求；
濾波器設計時應進行充分的計算機仿真計算及數據庫優選，經多個方案比較，選擇******方案；
對選定的濾波器應進行濾波器各種運行方式下的計算機仿真，避免與系統發生諧振；
對濾波器的安全運行應進行仔細校驗。
補償后10kV岀線側功率因數cos≥0.95。
10KV母線諧波電流限值按國標GB/T14549-93的規定應滿足要求。
2、諧波電流分析原則
當電網公共節點的短路容量不同于100MVA標準容量時，按照《電能質量公用電網諧波》國家標準提供的修正諧波電流的公式
Ih=IHP×SK1/SK2 （1）
其中，SK1――公共節點最小短路容量
SK2――基準短路容量
Ihp――表4中第h次諧波電流
Ih――短路容量為SK1時第h次諧波電流允許值
按以上方法換算，得出公共連接點所有用戶向配電系統注入的各次總諧波電流允許值后，即可用下式算出同一公共連接點允許第I個用戶注入的第h次諧波電流的允許值：
式中 Ih ─ 按式（1）換算的第h次諧波電流允許值，A；
Su ─ 第i個用戶的用電協議容量，MVA；
St ─ 公共連接點的供電設備容量，MVA；
α ─ 相位迭加系數，按國標取值GB/T14549-93的規定取值。
3、 FC接入用電系統的基本特征
FC安裝母線的額定電壓：10kV；
考核點
10kV母線
系統條件
電壓等級：10kV
系統頻率：50HZ
負荷參數
正常工作條件下，電解系統的自然功率因數較高，可達0.9以上，負荷率60%-85%，目標功率因數0.95，則系統實際無功需求量為：1262kvar。
4、諧波電流
參照用戶提供的負荷資料以及相關工程經驗，本工程設計諧波參考值如下：
|
諧波次數 |
5 |
7 |
11 |
13 |
|
諧波電流（A） |
18.79 |
8.31 |
|
|
由以上分析可知：系統諧波主要以5、7、為主，本方案最終考慮系統設置5、7次2個單調諧濾波通道。
5、補償容量選擇：
選擇基波補償無功容量為：1262kvar。本次設計中濾波補償裝置的安裝容量為1800kvar，濾波器的有效無功輸出容量約1262kvar左右
6、濾波通道的設置：
根據文件相關技術要求部分規定及類似相關工程的設計經驗，濾波通道設置如下：
5次單調諧濾波通道、7次單調諧濾波通道。
通過計算機仿真顯示，濾波補償裝置投運后，濾波效果非常明顯，諧波電流得到有效濾除，諧波電壓畸變得到明顯改善，功率因數能很好的滿足用戶的要求。
7、每個濾波通道主要元器件參數：
考慮到投入電容器后母線電壓會升高，串聯電抗器及諧波電流會使電容器的電壓升高，并考慮到所選取元件盡量一致，通過綜合計算可得電容器、電抗器的主要參數如下：
濾波補償裝置濾波電容器額定參數
|
組別 |
額定電壓/容量 |
額定電流 |
三相總容量 |
三相基波補償容量 |
接線方式 |
|
5次 |
7kV/300kvar |
42.86A |
900kvar |
637kvar |
1并1串 |
|
7次 |
7kV/300kvar |
42.86A |
900Kvar |
625Kvar |
1并1串 |
|
|
|
|
|
|
|
|
合 計 |
1900Kvar |
1262Kvar |
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8、濾波器安全性能校核
電容器過流、過壓、過負荷校核
電容器組在額定工況下，進行如下過壓、過流和過負荷校核：
過壓校核：
過流校核：
過負荷校核：
經仿真驗算，過電壓，過電流，過負荷校驗，2組濾波電容器組均滿足要求。
9、濾波補償效果
5 次 7 次
PCC點諧波電壓 kV
0.1471 0.057
PCC點諧波電流 A
18.79 8.31
通過仿真計算表明，在所需濾除的諧波頻次附近，所設計的濾波器不會與系統產生并聯諧振和諧波放大。阻抗曲線圖如下：
