滤波器设计的最佳方案

技术方案总体阐明宁夏佳盛远达铝镁新材料有限企业整流机组滤波赔偿装置是根据招标文献提供的技术参数，并且参照了同等规模、同类负荷项目日勺基础上经深入优化得出，重要参照工程如下工程名称生产规模赔偿绕组安装容量机组数电解槽系列电电压（kV）（kvar）量（套）流（KA）杭州锦江集团宁夏宁东年产30万吨

9.5264006400铝业28258007430青海鑫恒水电开发有限年产60万吨共企业两期年产31万吨22276006400中电投青铜峡迈科铝业有限企业

一、本技术方案的特点

（1）无功赔偿量确实定参照了上述项目日勺经验，保证不欠补也不过补本方案设计单机组总安装容量26000kvar,基波赔偿容量19700kvaro

（2）滤波装置设5次、7次以和11次高通滤波支路，其中

5、7次单调谐支路以赔偿为主，同步防止11次如下非特性谐波放大，11次（高通）作为主滤波通道，以滤除12脉特性谐波

（3）滤波装置采用双星型中性点不平衡电流保护，该保护方式可以很敏捷地检测出电容器内部故障同步在滤波支路中加装避雷器和中性点避雷器，以消除由于电容器投切过程中产生的过电压，保护第三绕组系统和电容器装置使其免受到过电压时冲击

（4）装设滤波赔偿成套装置后，公共考核点电能质量可以到达如下指标滤波赔偿装置在电解系列电流500KA运行时，以和在8台机组和7台机组运行，以和全系列和半系列运行时，整流机组注入电网日勺谐波电流友好波电压畸变率令电解槽数总数量366台，其中备用槽8台；系列正常电流500kA今饱和电抗器控制深度70V令额定系列电压1650V今槽平均电压

3.93V治理后规定到达的电能质量指标1滤波赔偿装置在电解系列电流500KA运行时，以和在8台机组和7台机组运行，以和全系列和半系列运行时，整流机组注入电网的谐波电流友好波电压畸变率应满足GB/T14549-93国标的I规定电压总谐波畸变率THDuWK容许注入公共联接点的谐波电流容许值按国标规定考核2在8套机组运行时，整流装置的总功率因数为

20.95,任何运行状况下总功率因数》1；在7套机组运行时，整流装置的总功率因数为

20.90,在任何状况下运行均不会产生谐振不损坏电容器等设备3滤波通道设置5次、7次、11次共3个滤波通道，满足在任何运行方式8套机组运行或7套机组运行时，供电系统均不发生谐振，且谐波含量均满足本技术规定中“容许注入公共联接点的谐波电流容许值”规定4电容器采用双星型联接，并设中性点不平衡电流互感器治理前谐波电流仿真分析

1.3整流设备在理想状况下，流经调压变压器的谐波电流只有12K+1次特性谐波K为整数8套机组同步运行时，流入330kV母线的谐波电流只有96K±1次特性谐波；1套机组检修，7套机组运行时，流入330kV母线的谐波电流则有12K±1次特性谐波实际上由于系统运行存在诸多原因的偏差，亦存在一定比例的其他非特性次谐波谐波电流计算措施如下所示:＞理论计算公式:a,7时计算（参照硅整流所电力设计P238-P239）coscif+/=cos a-2x xX xI]H=cos a-K xX；x rxyrx nClU dio；+；；一a=arccos KxX xI/=arccos KxXj xl\-ax H换相电抗直流电压降相对值计算系数，对于三相桥式接线=1/2=

0.5X；换相电抗，即系统电抗（以调压整流变压器容量为基准）和调压整流变压器短路阻抗之和qX；=+X*Sdx邑调压整流变压器容量S系统短路容量Zv）,*_ldI电流标么值L IdNX；调压整流变压器短路阻抗U”[l+0^+竺]+SN.7V理想空载电压---------------------------必一，-----------------------------------COS《nin（l—人/100）系统短路容量网侧基波电流H勺有效值（GB/T

3859.2-93P28）等效IEC146-1-2

（1991）金3J1—30377=/LXsin/x[2+cos2df+/]-/x[l+2x cosaxcos[a+/]pa,y=2x〃x[cosa-cos6Z+/]2网侧线电压2”对三相桥式电路”乙―阀侧正在换相的换相组间的电压3L网侧线电压x:控制角y换相角也叫做重叠角阀侧线电压谐波电流频谱计算参照GB/T3859293P30等效IEC146-1-21991式中I=LJa2+b2-2x«xZxcos2ctf+/T T~AL Xp7y.n x[cos a-cos®+/]4,.

1.n-lxv其中a=xsin--n-\

211.w+lx/b=------x sinn+

122、经验公式In=aL工程经验值n我企业取值时取两者的大值，经计算，成果如下根据国标《半导体变流器与供电系统的兼容和干扰防护导则》GB/T10236-2023中针对整流机组谐波电流估算的计算措施以和我企业对大量同类行业谐波源的测试成果进行经验修正，估算出的1台整流机组运行时流入330kV侧的谐波量的重要谐波电流发生量见表1-1表1-11台整流机组运行时重要谐波电流值谐波次数57111317192325应满足GB/T14549-93国标的规定电压总谐波畸变率THDuW1%容许注入公共联接点的谐波电流容许值按国标规定考核在8套机组运行时，整流装置的总功率因数为

20.95,任何运行状况下总功率因数》1；在7套机组运行时，整流装置的总功率因数为

20.90,在任何状况下运行均不会产生谐振不损坏电容器等设备滤波通道设置5次、7次、H次共3个滤波通道，满足在任何运行方式（8套机组运行或7套机组运行）时，供电系统均不发生谐振，且谐波含量均满足本技术规定中“容许注入公共联接点的谐波电流容许值”规定

二、本次方案针对铝厂的特殊考虑

1、针对国内电解铝行业整流变第三绕组发生事故较多的现象，本方案采用如下措施来保证第三绕组的安全性装设谐波保护单元，当检测谐波电流超过设计整定值时跳开电容器安装PT柜，设相对地接地保护，发生相对地接地故障时先跳开电容器装置,假如故障未消除再跳开主变开关在滤波装置各支路中装设避雷器和中性点避雷器，消除投切电容器时作用在整个第三绕组系统的操作过电压

2、有关电压升高对第三绕组的影响考虑装入赔偿装置后第三绕组电压的抬升，若投入26000kvar后，在额定档位时变压器计算得短路阻抗X13=

0.356oIc=26000/24/l.732=625A；△U=Ic*X13=

0.356*625-223V；因此，第三绕组实际电压按

24.23kV考虑，本次方案设计的仿真计算均按照

24.23日勺系统电压进行

3、有关强磁场对设备日勺影响由于距电容器较近处有500kA直流强磁场电源，我企业提供设备采用如下措施电容器采用不锈钢外壳，电容器框架、围栏和其附件采用低导磁材质，防止形成电磁环流在二次回路中增长屏蔽线，我企业为设备配套的开关柜和PT柜均采用磁屏蔽措施，保护模块单独置于保护屏体内第一部分系统分析错误!未定义书签

1.1负荷特性分析错误!未定义书签铝电解负荷性质和供电规定错误!未定义书签整流装置谐波成因分析错误!未定义书签整流装置谐波危害错误!未定义书签

1.2项目工程概况（顾客提供）错误!未定义书签

1.3治理前谐波电流仿真分析错误!未定义书签第二部分方案设计错误!未定义书签

2.1引用原则错误!未定义书签

2.2无功赔偿量计算错误!未定义书签

2.4滤波器设计错误!未定义书签

1.

4.1滤波装置设计原则错误!未定义书签

2.

4.2滤波装置工作原理错误!未定义书签重要元器件技术参数和技术规定错误!未定义书签

2.5滤波后电能质量仿真分析错误!未定义书签治理后功率因数错误!未定义书签治理后谐波电流错误!未定义书签波形仿真错误!未定义书签滤波器容量和安全性能校验错误!未定义书签第三部分供货清单错误!未定义书签第四部分其他错误!未定义书签附件1企业简介错误!未定义书签附件2重要业绩和图片错误!未定义书签附件3质量保证体系错误!未定义书签附件4质量和售后服务等的J承诺错误!未定义书签第一部分系统分析负荷特性分析

1.1铝电解负荷性质和供电规定

1.

1.1按生产过程，铝电解属于熔盐电解，依托不停地供应电解槽以直流电能，在1000℃左右将包括氧化铝的电解质进行加热和电解，生成的熔融铝沉于电解槽下部，持续不停的输入直流电流方能保持电解槽正常生产所需要的槽温当减少直流电流时，将引起槽温下降，因而破坏槽子的I热平衡，此时浮于上部及I氧化铝将开始下沉槽底结疤，槽子的电阻值增大，槽电压升高，阳极效应增多，槽子处在病态，严重时电解不也许正常进行，因而工艺生产规定恒定的直流电流直流电流大幅度的波动或减少，不仅将破坏电解槽的正常生产，并且会导致槽子局部过热当发生全停电事故时，如停电一种小时，除产生上述大幅度电流波动的严重影响外，还因电解槽逐渐冷却而危和槽子的正常寿命铝电解负荷为一级负荷，因此设计铝电解厂供用电系统和电气设备的选择，必须考虑到在检修和一般故障状况下不得影响铝电解日勺正常生产，不应减少负荷和电解电流等整流装置谐波成因分析LL2变流装置是电网的重要非正弦受电设备虽然电网供电电压为理想正弦波，由于整流阀的单向导电作用，在正反向电压作用下其电阻值迥然不一样，因而整流装置从交流电力系统取用的电流也是非正弦日勺这种非正弦电流波形，根据系统参数、整流装置相数、接线和运行条件的不一样而发生很大的畸变将这些电流波形按照傅氏级数可以分解为基波和一系列不一样频率和振幅的谐波，但一般不包括直流分量因此整流装置是从电力系统取用谐波电流的I受电设备整流装置从电网中取用的非正弦电流，流经系统中包括发电机、输电线、变压器在内的多种阻抗元件，必然产生非正弦的电压，使交流系统内各点曰勺电压波形也发生不一样程度的I畸变电压畸变的程度取决于整流装置容量与电网容量的相对比值以和供电系统对谐波频率的阻抗畸变的电压反过来对整流装置从系统中取用大的电流波形又有影响，因而谐波电流友好波电压相伴而生，互相影响整流装置直流侧输出电压和电流，亦非理想的直流平滑波形，可视为直流分量和一系列交流谐波分量欧I综合直流分量和交流分量时的大小，取决于整流装置运行条件、相数、接线方式、系统参数等一系列原因一般状况下，整流装置靠近直流负荷，除高压直流输电和直流牵引网络外，直流侧谐波较交流侧谐波影响面小整流装置谐波危害谐波作为电网的污染源，对电网和电力设备的侵害表目前诸多方面•对变压器的影响谐波电流增长变压器铜损、铁损，使变压器温度上升，影响其绝缘能力，并导致容量裕度减小谐波也也许引起变压器绕组和线间电容之间的共振，和引起铁心磁通饱和或歪斜，而产生噪声•对电力电容器的影响伴随谐波电压的增高，会加速电容器的老化，使电容器的损耗系数增大、附加损耗增长，从而轻易发生故障和缩短电容器的寿命；另首先，电容器的电容与电网的感抗构成的谐振回路的谐振频率等于或靠近于某次谐波分量的频率时，就会产生谐波电流放大，使得电容器因过热、过电压等而不能正常运行•对电力电缆的影响在导体中非正弦波电流产生的热量与具有相似均方根值的J纯粹弦波电流相比较，非正弦波有较高的热量，该额外温升是由众所周知日勺集肤效应和邻近效应引起的I,而这两种现象取决于频率和导体的尺寸和间隔这两种效应如同增长了导体的交流电阻，进而导致线路损耗增长此外，谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰项目工程概况（顾客提供）L2使用的环境条件L

2.1海拔高度1230米年平均环境温度

9.2℃最热月平均气温

23.4℃最冷月平均气温-

7.4℃极端最高气温

39.5℃极端最低气温-

26.9℃平均相对湿度

9.2%年平均降雨量

222.9mm日最大降雨量

77.8mm年平均蒸发量

2055.3mm最大冻土深度80cm最大瞬时风速38m/s年平均风速

2.9m/s主导风向W和ENE静风频率25%安装方式户内安装，安装面积20mX

14.5ni（单套）接入电源系统参数L

2.2

（1）铝厂330KV母线处:1）工作电压:Ul=330+10%,-5%kV,频率=50±

0.5Hz2）系统短路参数铝厂330kV母线处，短路容量为****MVA3）频率:50±

0.5Hz

（2）铝厂电源公共连接点日勺用电协议容量XXX MVA铝厂电源公共连接点的I供电设备容量XXX MVA

（3）整流变设备参数1）型号ZHSFPTBT

48.4MVA/330kV,整流机组共8组.2）每台机组日勺参数如下:机组通过容量

148.4MVA4）整流机组阻抗单机组额定直流电流2X39KA机组日勺各级容量阻抗由整流变压器中标厂家提供赔偿绕组容量42MVA运行方式:赔偿绕组电压24kV方式83）每机组12相整流,8机组构成等效96相脉波台整流机组运行;方式7台整流机组运行

（4）电解工艺慨况。