煉油廠諧波治理案例

1）現狀說明

該煉油廠現有低壓配電係統主要包括：I聯合（加氫催化）裝置，II常壓裝置，II聯合（常壓、催化）裝置（建設中，部分已投用），鍋爐房（包括外配電室及內配電室）。目前存在的主要問題是低壓運行功率因數偏低，無功功率消耗較大，需要投入電容補償以提高功率因數，但大多數低壓配電係統投入電容器時，往往造成電容器損壞，甚至影響到係統的正常運行，因而現行的補償方法為高壓集中補償，以滿足供電部門所要求的功率因數指標。

根據低壓配電係統的元器件配置特性和運行及電容投切時的現象，初步判斷低壓係統中存在比較大的諧波汙染。這一原因導致電容器投入運行時引起諧振從而造成電容器數倍於自身額定容量的過載損壞，同時，諧波汙染還造成功率因數降低，無功損耗增加。治理諧波汙染，是增加電容器使用壽命，提高功率因數，降低無功損耗，節約電費開支的重要手段。低壓配電係統中諧波汙染的治理，還可以減少變壓器、電纜、電機的發熱，增加其使用壽命，延長設備運行的平均無故障時間，降低維護、維修及更換設備的費用，具有附加的間接經濟效益。

2）電能質量治理方案

針對該煉油廠的具體情況，治理諧波汙染的目的，先是體現直接的經濟效益，即保障低壓電容補償係統的正常運行，發揮其應有的作用，降低低壓配電係統中諧波總體含量的水平，提高功率因數，減少無功損耗；其次是體現間接的經濟效益，即通過有針對性的諧波汙染治理，減少甚至消除其對配電係統的**影響，保證變壓器、電纜、電機的正常運行，延長其使用壽命。

根據這一目的，針對所有低壓係統，配置帶有濾波功能的電容補償裝置，以吸收係統中主要的諧波分量；在汙染嚴重的低壓係統，配置不同濾波係數的組合濾波器；根據投資情況，在重點負荷，配置動態有源濾波器，以達到佳的治理效果。

諧波汙染治理的結果，應滿足或高於現行國家標準。預期指標為：係統中諧波總分量THD≤5％，功率因數COSΦ≥0.95。

根據上述規劃方案，於2011年9月10日對該煉油廠主要的低壓配電係統諧波分布情況做了初步的抽樣檢測，檢測方式為隨機檢測。

檢測點波形及數據如下：

從上表中可以看出，各配電係統由諧波引起的電壓總畸變率均在正常水平內，電流畸變則比較嚴重。鍋爐房（內）由於係統中使用了大量的變頻裝置，諧波汙染極其嚴重，並影響到鍋爐房（外）的諧波情況；II聯合部分僅常壓I段的UPS設備投入運行，諧波即比較嚴重，預期該係統將是諧波汙染治理的次重點。II常壓在軟啟動器啟動及停止時曾導致電容器損壞，但檢測中未發現諧波汙染，表明運行中諧波水平在正常範圍之內，需要考慮避免軟啟動器啟停瞬間諧波尖峰導致的電容器諧振過載。

該煉油廠於2011年3月改造了低壓補償係統並在重點配電係統的主要諧波源處安裝了有源濾波器。低壓補償係統采用同容量置換的方式，將原有的補償裝置改造為濾波補償裝置，采用非調諧無源濾波技術，將原電容器組改為串聯濾波電抗器的濾波補償電容器組，同時實現無源濾波和無功補償功能，其輸出的無功容量不變。

在鍋爐房、II聯合和II常壓三個裝置的配電係統大功率變頻調速器處，分彆安裝了3台KYYLB0.4－100型有源電力濾波器，重點針對主要諧波源進行徹底根除。

上述濾波補償及有源濾波裝置投入運行後，取得了明顯的效果。各裝置變壓器功率因數由0.8左右提升到0.9以上，10KV側補償電容量減少60％，綜合用電效率明顯提高，初步估算全廠年節約電費在30萬元左右。

2011年10月，在無源濾波補償裝置和有源濾波器全部投入運行後，對配電係統進行了對比檢測。在設備運行條件大致相同的情況下，檢測結果如下：