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中国石化华北石油公司90105HB井队谐波治理工程

油田生产设备中存在大量冲击性和波动性负荷,它们在运行中产生高次谐波,常会使电压波动、闪变,甚至导致三相不平衡。随着电力电子技术的宽泛应用与发展,调速变频器在各种机泵运行中得到了宽泛应用,在降低能耗的同时导致了电压波形畸变,产生了大量谐波,造成电网二次污染。在削弱和干扰电网经济运行的同时,常发生设备非正常启停,使设备自身安全性降低,电力计量仪表的误差增大。通过谐波治理,可以保证电力设备安全经济运行。
中国石化华北石油公司90105HB井队谐波治理工程分析
       本项目的配电系统,10KV母线下连接两台3000KVA的变压器,变压器二次侧电压为600V。两台变压器并列运行。两端600V母线通过母联开关连接。此母联开关处于常闭状态。两台变压器下所带负载中变频设备总计3180KW。
       在进行补偿滤波前系统的功率因数为0.88,低于电力部门要求。由于变频负载较多。6脉冲变频设备产生大量5、7、11等6n±1次谐波,总谐波可高达800A,严重影响了设备的稳定性,使得电流畸变率严重超标。为了抑制谐波污染,使配电系统满足电力部门要求,特对本项目进行无功补偿及谐波治理,此次配置的设备主要有无源滤波器及有源电力滤波器。无源滤波器主要滤除5和7次谐波,有源电力滤波器主要滤除11次谐波。从而达到保障设备的运行安全和生产稳定的效果。

       因我公司有源电力滤波器产品额定电压为400V而系统为600V,故在实际使用安装时,有源电力滤波器进线端要安装变压器(600V/400V)。400V的安装容量为400A,那么在600V侧的安装容量为266A。

石油化工行业的谐波源分析和治理
       油田生产设备中存在大量冲击性和波动性负荷,它们在运行中产生高次谐波,常会使电压波动、闪变,甚至导致三相不平衡。随着电力电子技术的宽泛应用与发展,调速变频器在各种机泵运行中得到了宽泛应用,在降低能耗的同时导致了电压波形畸变,产生了大量谐波,造成电网二次污染。在削弱和干扰电网经济运行的同时,常发生设备非正常启停,使设备自身安全性降低,电力计量仪表的误差增大。通过谐波治理,可以保证电力设备安全经济运行。
油田配电网谐波污染现状
通过对80座变电所母线(6KV)进行谐波测试了解到油田配电网谐波污染的现状如下: 
(1)有78座谐波电流及电压均在国标限值之内,主导谐波为5次、7次,超标率为2.5%。这与高压侧变压器短路容量大,而且变电所距离谐波源距离比较远,与谐波的衰减有关。 
(2)共测试218条馈出线,有13条馈出线谐波电流超国标限值,超标率6%。这些馈出线谐波电流超标的主要原因在于这些馈出线所带低压负荷安装了换流设备(变频器为主)。 
(3)安装了低压变频装置测试点的谐波电流或电压超标问题比较突出。 所测试的36台变频器中有27台谐波数据超标,超标率达到75%。杏北二十四变电所周边地区测试的7座注入站,谐波数据全部超标,其中1#注入站4次谐波电流超标55%(国标限值39A,测试值60.34A),2#注入站电压总谐波畸变率超标56%(国标限值5%,测试值7.8%)。
谐波治理技术 
       油田目前的谐波抑制措施主要包括主动治理及被动治理,本篇文章研究的谐波治理配套方案属于被动治理范围。通过对系统中已经存在的谐波进行治理,使电网受到的影响减到较小。
一、无源滤波装置 无源滤波装置利用电路的谐振原理
       无源滤波装置在油田中使用的谐波治理效果并不好,经常处于关停状态。其主要原因在于:
(1)抑制低次谐波的单调谐波滤波器只对调谐点的谐波治理效果明显,对偏离调谐点的谐波无效果;
(2)当油田根据生产调整运行负荷,新增或减少运行设备时,系统阻抗和频率产生波动,无源滤波装置可能与系统发生并联谐振,使装置无法正常运行; 
(3)当系统运行负荷增大时,系统谐波电流随之增大,无源滤波器可能过载,导致损坏。 由于无源滤波装置原理上带来的不足无法彻底克服,因此有必要尝试采用其他方式抑制谐波。
二、有源电力滤波器 
       有源电力滤波器实际上是一个谐波发生器。其主要问题是结构复杂、成本高,但由于需要额外电源,运行损耗大。
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