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有源滤波器在多晶硅行业中的应用
作者: 佚名 时间:2019-10-20文章来源:百度访问量:670

本文结合青海黄河水电多晶硅项目中的有源滤波器使用效果进行应用分析,结果表明有源滤波器在多晶硅谐波治理技术上达到一个新的里程碑。

随着多晶硅的广泛使用,多晶硅行业发展也越来越迅速,随之而来就是大量整流装置、变频器、可控硅调温等非线性负载的使用,使得多晶硅供电系统和上级电网的电能质量受到严重污染,整个系统的安全运行存在较大的隐患,消除谐波、减少谐波危害、改善电能质量,是符合我国相关电能质量的规定,同时亦给企业安全生产、提高效益方面带来显著效果。

现状分析

青海黄河水电多晶硅公司供电系统存在大量的谐波源负载:整流还原炉(12脉)、制氢设备(12脉)、可控硅调温设备(6脉)、ups设备(6脉)等,这就使得在该供电体统中存在大量的谐波电流,谐波电流主要以5、7、11、13次为主;大量谐波的存在严重干扰了其他负载的安全运行、产生计量误差、影响设备使用寿命。

治理措施

1 方案的确定

在该系统中有源系统功率因数比较高,而谐波频谱多样化,采用传统的无源滤波很难达到实际的滤除效果:无源滤波器滤除效果依赖于系统阻抗和滤波设备容量。而高功率数就决定了其容量受到限制,因此需采用有源滤波器进行谐波治理。

2 设备工作原理及方案实施

(1)原理:实时检测电网中负载电流,快速分离出谐波电流分量,并根据谐波电流的大小产生控制指令,实时产生大小相等、方向相反的补偿电流注入到电网中,实现瞬时谐波电流滤除。

图1

图2

图1是有源滤波装置治理谐波污染的原理示意图,其治理目标是要在电源侧得到只含有50hz正弦波的电流。其中il为非线性负载电流, ic为有源滤波器发出的补偿电流,is为电源侧总电流。有源滤波器投入前is等于il,图2为有源滤波器投入后tek示波器记录的三个电流的波形,最上面的是谐波含量丰富的非线性负载电流il,中间是有源滤波装置发出的补偿电流ic,最下面的是补偿后的谐波含量很小的总电流is。

(2)、技术难点:

a)、海拔2500m、电压等级为10kv:要求有源设备突破常规设计,高压设备常规1000m,常规电压等级为400v、690v。

b)、检测信号多:根据现有的电气系统进行信号检测,检测电流信号多且各种电流互感器变比不同,需要有源设备具有完善的全面信号检测系统,以保证完整信号的正确采取。

c)、电流互感器二次侧额定电流为1a:要求信号处理系统的精确性和及时性,系统处理分析后能准确实时反应系统电流状况,最大限度降低失真度。

d)、响应速度快速性:检测信号的方法多样性、距离远,远比低压有源就近治理要求更高,这就要求响应速度更快。

e)、两段母线进线工作方式不确定性:两段母线有可能独立工作、有可能并联工作、有可能一段进线带两段负荷。

f)、控制策略特殊性:pi控制和重复控制的复合控制策略,无静差策略分析、双闭环控制。

应用效果说明

a)、治理设备安装如下所示:

b)、治理前后效果对比:以制氢站为例,主要谐波源为三台整流变(2500kva,10kv/0.22kv/0.22kv),每段母线所需有源容量为400a(折算到400v侧)。

治理前后主要次谐波电流对比表

治理前谐波频谱图

治理后谐波频谱图

总结

针对多晶硅等高压谐波治理工况,上海追日电气公司的有源滤波器突破传统无源滤波技术的局限,充分发挥了其滤波范围广、容量不受系统自然功率因数限制等特点,有效地解决了供电系统中存在的谐波污染问题,同时也达到了不向供电上级系统注入谐波电流的规范要求,实践证明是非常有效的。

(编自《电气技术》,作者为许晓伟。)

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