區域電網諧波分層控制和多諧波源集中治理

5 景寧變諧波治理
5．1 運行現狀與負荷特性
景寧縣境內分布著大量的中頻爐負荷，目前配變容量有13300kVA，近年來由于諧波的影響，曾造成以下這些情況：
(1)10kV流變、壓變絕緣多次擊穿(共發生1O多次)

(2)電容器不能正常投運

(3)表計指示不準，指示異常

(4)充電機發出告警信號，直流系統震蕩。

(5)無功電壓綜合控制器電壓指示不準。

(6)常發35kV交流斷線信號。

(7)主變常發出異常聲音。
為了實施多諧波源的集中治理及變電所電壓、諧波和無功綜合控制策略，選擇了景寧變電所作為第一個試點，該變電所現有兩臺主變，1 主變：SFSZ8—31500／110，變比110-4-8×1．25％／

38．5-4-2×2．5％／10．5；2 主變：SSZ9—31500／110，變比110土6×2．5％／37-4-2×2．5％／10．5。所供的負荷主要特點為：豐水期，白天有功負荷輸出，無功負荷輸入，晚上22：0o至次13 8：00非線性負荷投入，主要為中頻爐負荷，有功輸入，無功因小水電原因向系統倒送，這一段時間系統諧波嚴重超標，經諧波測試發現，主要為5次、7次諧波。某13的測試數據匯總如下：當受電功率為17MW時，l 主變10kV側諧波電流為5次48A，7次25A，11次3．7A，13次3A。35kV母線的電壓畸變率為4％，超過國家標準限值3％要求33％ ，10kV母線電壓畸變率9．17％ ，超過國家標準限值4％要求127％，供電質量極差。同時，該變電所的中低壓側均有大量的小水電接人，其潮流變化較大，電壓調節、諧波水平的抑制及無功功率的優化的控制策略變得相當復雜，為此，運用了結合麗水地區電力系統而研制和開發的結合電壓、諧波、無功于一體的“三十五域圖”的綜合控制策略于該變電所。
5．2 無功和濾波裝置方案
5．2．1 濾波裝置設計采用的系統條件
景寧變諧波測試數據。
景寧變正常小方式下，1 10kV正序短路阻抗為0．4364。
景寧變110kV母線系統阻抗角取88度。
景寧變主變參數：
諧波響應計算考慮主變分列運行，10kV母線包括合分兩種方式。

非線性負荷的增長極限為10kV側主變容量滿載且均為中頻爐負荷。

5．2．2 濾波裝置方案
在10kV的I、Ⅱ段母線各設立一組濾波器，每組由兩支路組成，分別為5次支路和7次支路。5次支路的濾波電容器容量為3300kvar。7次支路的濾波電容器容量為1800kvar。濾波器組的保護設過電壓、低電壓、過流、過負荷和開口三角電壓保護。另應有5次支路跳閘時聯跳同組濾波器7次支路的功能。采用的濾波成套裝置每支路包括隔離刀閘、放電、外熔絲、成套柜、避雷器和電壓指示等。
5．2．3 基波無功
濾波器的投切順序是先投低次濾波器支路再投高次支路。切支路的時候相反，應先切高次支路再切低次支路。根據負荷的情況，利用開關的投切配合，在額定電壓下可以有以下基波無功的輸出量。

5．3 三種運行方式及運行注意事項

(1)水電大發。有功、無功倒送，這時如果非線性負荷不投，則濾波裝置切除。非線性負荷投入，濾波裝置投。小水電無功少發或者個別水電廠進網運行。

(2)水電停，非線性負荷全投。則按10kV側，有功12．72MW，無功5．50Mvar推算，P+ (Q— Qe)=12．72+j2．4，功率因數可以滿足要求。

(3)最大諧波量，10kV側滿載，中頻爐負荷的無功一般為0．85—0．88，按中頻爐cosq~=0．85計，當P=15．75MW 時，Q為9．76Mvar，扣減3130kvar，10kV 側主變潮流：P +JQ =15．75+． 63，cosq~=o．925．4 工程實效在2002年4月，濾波器投運后進行了實測，1 10kV景寧變10kV母線電壓諧波在濾波器各工況下的測試數據見表8。

同時測試了濾波器支路的諧波電流，5次支路和7次支路的諧波電流均達到設計值的70％左右。2002年6月7日主變各側電壓諧波情況如表9至表20所示。

5．4．1 (濾波器投運前)電壓諧波情況

在完成濾波器投切后，進行了控制器性能試驗，在投運試驗時，設置不同的10kV電壓初值及濾波器投入狀態，分別在控制器的試驗狀態和投入狀態下觀察動作是否正確。通過試驗表明，該裝置符合設計要求。
從2002年6月8日至2002年7月8日運行數據進行了統計分析。主要技術指標結果為：5次諧波畸變率由原5．7％ (國標3．2％)下降到0．25％ ；7次諧波畸變率由原6．1％(國標3．2％)下降到0．13％ ；電壓合格率達到99％。
濾波裝置日平均投切約3次。其中：主要因濾波需要日平均投2次，主要因無功補償需要日平均投1次。切除電容器主要因電壓原因1次，切除電容器主要因無功原因2次。主變分接頭日平均動作1．5次。無功就地平衡較原來大大提高，線損明顯下降，電能質量顯著提高。
6 結論
隨著麗水地區非線性負荷的增長，諧波污染的問題也日益突出，已嚴重威脅著電力系統的安全、經濟運行，根據麗水地區負荷輕，小水電多，潮流變化大，中頻爐點多、面廣，分散治理難度大的情況下，采用在變電所集中治理的方式，取得了良好的效果。而且在運用原有電壓、無功控制器的基礎上，開發設計了電壓、諧波和無功綜合控制器，使電壓、無功控制和諧波治理有機地結合在一起，提高了綜合治理的自動化水平，使各項電能指標達到了國家標準。本文通過景寧變電所工程實踐進行了方法介紹，并在浙江寧波不繡鋼熔煉企業較多的地區也進行了兩個試點，均取得類似效果。該方法在麗水電網已全面推廣應用取得了較好的電網效益，在云和、縉云等幾個諧波危害嚴重地區的治理工程完工后，因諧波影響電網安全運行的事件已大大減少。隨著電網諧波電壓水平的降低，又為單個諧波源用戶的分散治理創造了條件，新上諧波用戶可以做到配置的濾波裝置同步投入運行。