中頻爐是典型的非線(xiàn)性負(fù)荷，其在運(yùn)行過(guò)程中不只有產(chǎn)生特征諧波電流，還會(huì)產(chǎn)生非特征諧波（或間諧波）電流注入系統(tǒng)。本文根據(jù)某中頻爐配電系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)學(xué)建模仿真研究，分析了該中頻爐配電系統(tǒng)無(wú)源濾波器存在的問(wèn)題，并基于中頻爐負(fù)荷間諧波廣域分布的特點(diǎn)提出了無(wú)源濾波器優(yōu)化配置方案。仿真結(jié)果顯示，該方案具有較好的改善效果。 中頻爐工作原理中頻爐是一種快速穩(wěn)定的金屬加熱裝置，其工作原理是三相工頻交流電經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再?jīng)逆變電路輸出.~kHz的單相中頻交流電流，在熔爐感應(yīng)線(xiàn)圈中產(chǎn)生中頻交變磁場(chǎng)，使熔爐中爐料產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生渦流，使?fàn)t料加熱升溫，直至熔化。 中頻爐整流電路一般采用可控硅三相全控整流橋，屬典型非線(xiàn)性負(fù)荷。整流電路大多采用脈或脈整流電路，也有采用脈整流電路，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不只有會(huì)產(chǎn)生pk±次特征諧波電流，還會(huì)產(chǎn)生非特征次諧波（或間諧波）電流注入電網(wǎng)，給中頻爐無(wú)源濾波器的設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的難度。 中頻爐常用補(bǔ)償方案舉例 以下文獻(xiàn)給出了一些中頻爐無(wú)源濾波器設(shè)計(jì)方案。 文獻(xiàn)[]～[]提供的無(wú)源濾波器配置方案是針對(duì)中頻爐的特征諧波進(jìn)行設(shè)計(jì)，但對(duì)中頻爐非特征（間）諧波電流的諧振放大問(wèn)題考慮還有所欠缺。因此，在實(shí)際工程項(xiàng)目中，也存在較多的中頻爐配電系統(tǒng)無(wú)源濾波器治理效果不理想、治理裝置無(wú)法投運(yùn)甚至燒毀的現(xiàn)象。 某中頻爐配電系統(tǒng)及存在問(wèn)題 中頻爐配電系統(tǒng)單線(xiàn)圖 該金屬制品公司kV系統(tǒng)短路容量為.MVA，kV母線(xiàn)帶有臺(tái).MVA整流變壓器，每臺(tái)整流變構(gòu)成一組脈波整流電路以帶動(dòng)臺(tái)中頻爐。臺(tái)中頻爐的容量均為t，實(shí)際工作時(shí)一般只有臺(tái)中頻爐運(yùn)行。 電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置配置方案 電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置存在問(wèn)題 該kV系統(tǒng)補(bǔ)償裝置安裝完成后，正常工況下，%電抗率支路、次諧波單調(diào)諧和次諧波單調(diào)諧濾波支路可以正常投運(yùn)，但次諧波濾波器支路投運(yùn)后多次發(fā)生熔絲熔斷現(xiàn)象。 中頻爐配電系統(tǒng)測(cè)試分析 測(cè)點(diǎn)分布圖 正常運(yùn)行工況下，在kV補(bǔ)償裝置全部投運(yùn)后，該支路基波電流有效值（I）在A左右，而總諧波電流ZUI大值（IH）在A左右，即流過(guò) 次濾波器支路的ZUI大電流達(dá)I=A。 次濾波器支路電容器組采用串并的聯(lián)接方式，單個(gè)電容器額定電流為A，故次濾波支路的額定電流為A。 可見(jiàn)，實(shí)際流過(guò)次濾波器支路的ZUI大電流有效值是額定電流的.倍，很大超過(guò)了支路的額定電流值，這是造成次濾波器支路投運(yùn)后多次發(fā)生熔絲熔斷的直接原因。 次濾波器支路基波和總諧波電流變化趨勢(shì)圖 圖 次諧波濾波器支路基波電流變化趨勢(shì) 對(duì)次濾波器支路的間諧波電流進(jìn)行分析，該支路在次和次諧波附近含有豐富的間諧波頻譜，特別是次諧波附近，間諧波電流含量豐富。 對(duì)#中頻爐饋線(xiàn)的間諧波電流進(jìn)行分析，雖然#爐在次諧波到次諧波之間含有豐富的間諧波頻譜，但.次和.次間諧波電流含量并不十分突出。 根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，該中頻爐配電系統(tǒng)中可能存在對(duì).次和.次間諧波放大的并聯(lián)諧振點(diǎn)。 中頻爐配電系統(tǒng)仿真分析 系統(tǒng)諧波阻抗 網(wǎng)絡(luò)諧波阻抗 諧波電流系統(tǒng) 濾波器投運(yùn)后的等效諧波阻抗模型 在只投運(yùn)%電抗率無(wú)功補(bǔ)償支路、次和次濾波支路時(shí)，中頻爐注入系統(tǒng)的次～.次之間的間諧波電流被放大，對(duì)次諧波以后的諧波均有一定的濾波效果； 當(dāng)補(bǔ)償裝置的全部支路均投運(yùn)時(shí)，中頻爐注入系統(tǒng)的次與次諧波之間的間諧波電流均被放大，其中.次和.次間諧波電流放大倍數(shù)ZUI大。 諧波電流系數(shù)曲線(xiàn)（次濾波器投運(yùn)前后） 圖次諧波濾波器投運(yùn)前系統(tǒng)諧波電流系數(shù) 可見(jiàn)，次濾波器支路過(guò)流主要是由次至次諧波之間的間諧波電流偏大造成的，主要誘因是該支路與系統(tǒng)阻抗及其他低次諧波補(bǔ)償裝置在.次諧波附近發(fā)生并聯(lián)諧振，放大了中頻爐產(chǎn)生的間諧波電流。 中頻爐配電系統(tǒng)補(bǔ)償裝置優(yōu)化方案 補(bǔ)償裝置優(yōu)化原則及方向 無(wú)源濾波器補(bǔ)償支路設(shè)計(jì)時(shí)不只有要考慮中頻爐的特征諧波頻譜分布，還要充分考慮中頻爐的非特征諧波的頻譜分布，特別是對(duì)于調(diào)諧頻率附近的間諧波電流。無(wú)源濾波器在對(duì)特征諧波電流進(jìn)行濾波時(shí)，應(yīng)避免對(duì)含量較大的非特征次諧波電流或間諧波電流產(chǎn)生放大，以免危害系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于該kV供配電系統(tǒng)的中頻爐，在次和次諧波之間含有豐富的間諧波頻譜，當(dāng)次諧波濾波器投運(yùn)后，會(huì)和其他低次補(bǔ)償支路以及系統(tǒng)阻抗產(chǎn)生并聯(lián)諧振，對(duì)次和次諧波之間的間諧波電流產(chǎn)生放大，因此優(yōu)化方案的重點(diǎn)是減小對(duì)該區(qū)間間諧波電流的放大倍數(shù)。 由于二階高通濾波器含有一個(gè)電阻器，在發(fā)生并聯(lián)諧振時(shí)，該電阻器能夠增大系統(tǒng)阻尼，減小系統(tǒng)的并聯(lián)諧振峰，因此可考慮將部分單調(diào)諧濾波器調(diào)整為二階高通濾波器。 補(bǔ)償裝置優(yōu)化方案一 將次單調(diào)諧濾波器調(diào)整為二階高通濾波器（電抗器并聯(lián)Ω電阻器），不只有能降低次和次諧波之間的并聯(lián)諧振峰，還能降低次~次諧波之間的并聯(lián)諧振峰。 圖 只有次諧波濾波器調(diào)整為二階高通濾波器 補(bǔ)償裝置優(yōu)化方案二 在調(diào)整次濾波器的同時(shí)，將次單調(diào)諧濾波器也調(diào)整為二階高通濾波器（電抗器并聯(lián)Ω電阻器），則可進(jìn)一步降低次和次諧波之間的并聯(lián)諧振峰 圖 次和次諧波濾波器均調(diào)整為二階高通濾波器 結(jié)論 ）無(wú)源濾波器進(jìn)行諧波濾波時(shí)，一個(gè)串聯(lián)調(diào)諧點(diǎn)必然對(duì)應(yīng)一個(gè)并聯(lián)諧振點(diǎn)。 ）中頻爐不只有含有大量的特征諧波電流，還含有豐富的非特征諧波（間諧波）電流，因此中頻爐配電系統(tǒng)無(wú)源濾波器設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是在濾除特征諧波的同時(shí)如何避免或降低系統(tǒng)的并聯(lián)諧振點(diǎn)對(duì)其非特征諧波（間諧波）的諧振放大問(wèn)題。 ）本文針對(duì)某中頻爐配電系統(tǒng)存在的問(wèn)題，通過(guò)將單調(diào)諧濾波器調(diào)整為二階高通濾波器以增大并聯(lián)諧振時(shí)的系統(tǒng)阻尼，明顯降低了并聯(lián)諧振峰，但會(huì)影響濾波效果，在應(yīng)用中應(yīng)綜合權(quán)衡。 ）本文所述的解決方案在電弧爐配電系統(tǒng)中已得到類(lèi)似應(yīng)用，如電弧爐在運(yùn)行過(guò)程中次濾波器設(shè)計(jì)成二階C型高通濾波器，目的也是為了減小無(wú)源濾波器對(duì)次諧波附近間諧波的放大問(wèn)題。 ）無(wú)源濾波器設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式及系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)研，測(cè)試典型負(fù)荷的諧波和無(wú)功發(fā)射特性，搭建仿真模型優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保無(wú)源濾波器安全穩(wěn)定運(yùn)行。 （文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者，侵刪）

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