福禄克为湖北某钢厂三总降变电站配电系统进行电能质量测试

湖北某大型钢股份有限公司供配电系统由220 kV 总降、自备热电厂及三座 110 kV分厂变电站构成。

该钢厂热轧主传动采用新型的高压大功率变频设备，致使配电系统高次谐波和电压波动问题严重，影响了系统的安全运行，配电电压过高及无功潮流使配电系统经济运行水平不高。该钢厂反映出来的主要供配电问题有：热轧主传动供电变压器及开关柜在热轧主传动运行期间有高频啸叫声;运行期间大约有 90 A 左右的电流波动;冷轧变电站 110 kV/63 MVa 供电变压器有不正常振动声音;220 kV、110 kV、35 kV及部分10 kV母线谐波电压超过国标限值。

为解决上述问题，使钢厂供配电系统安全可靠、优质高效运行，钢厂立项对供配电系统的电能质量进行全面测试评估，并针对配电网中存在的问题给出解决方案。具体要求：

• 背景谐波及电能质量测试

• 对现有非线性负荷的电能质量测试

• 电能质量指标的分配计算;

• 现有 SVC 的测试及诊断

• 提出电能质量治理方案和建议

• 提交系统分析及评估报告;

• 后续管理办法的制定及需采取的措施。

（注：SVC 是一种先进的高压电网动态功率因数补偿装置。它通过提高功率因数来节约大量的电能，同时又起到减少电网谐波、稳定电压、改善电网质量的作用 ）

测试评估分析

（1） 基波功率潮流图，如图1 所示。

（2）220 kV 总降LF 炉33 kV 母线电压变动分析。

（3）220 kV 总降热轧主传动35 kV 谐波分析

4.1 供配电系统中的主要问题

影响该钢厂供配电系统安全可靠、优质高效运行的主要电能质量问题有：

（1）35 kV 母线和大部分 10 kV 母线配电电压偏高，严重影响系统的经济运行。

（2）冷轧变 10 kV III 段母线电压变动频繁，大于 1 % 的电压变动次数大于13000 次，容易引起变压器、电机等设备机械共振。

（3）热轧主传动产生的 50 次以上的异常高次谐波造成全厂 220 kV、110 kV、35 kV、33 kV 及部分 10 kV 供电母线的谐波电压严重超过规定的限值，致使谐波损耗严重。

（4）钢轧总降 33 kV 母线、炼钢变10kV I 段、10kV II 段、10kV III 段及冷轧变 10 kV I 段五段母线所带负载功率因数偏低，致使无功损耗严重。

4.2 解决方案

针对该钢厂供配电系统中存在问题，应采取如下的技术措施：

（1）调整 10 kV、35 kV 的配电电压，使电压偏差在 ±3 % 以内。

（2）在 35 kV 母线上设置 RC 高通滤波器，滤除 50 次至 97 次的高次谐波电流，使谐波电压和谐波电流控制在规定限值以内。

（3）解决好 10 kV 系统部分支路无功过补偿问题，对功率因数偏低的各段 10 kV母线设置无功补偿器，特别解决好 LF炉的无功冲击所带来的电压变动与闪变问题。

（4）从轧钢工艺和供配电系统两方面解决好冷轧变 10 kV III 段母线电压变动超标的问题

项目实施后的效益

项目实施后，当地供电局于组织现场效果检测和谐波治理评估，结论如下：

（1）经现场检测，谐波电压总畸变率从治理前的 8.94 % 下降到 2.7 %，低于国标要求的 5 %。注入公共连接点的谐波电流符合标准要求。

（2）功率因数达 0.9 以上，10 kV 专线的功率因数大大提高。

（3）用户的经济效益较为明显，电费支出每月减小近 6 万元。