單晶爐無功補償及濾波方案

一、基本原理：

單晶爐在使用中產生大量的諧波，導致電網中的諧波汙染非常嚴重。單晶爐一般由可控矽整流裝置提供直流電源。可控矽整流裝置會在交流側產生很大的無功功率和諧波電流，導致電壓、電流波形嚴重畸變，功率因數低，造成進線電流大，變壓器利用率降低，能耗增加。諧波還會乾擾拉晶控製係統，造成錯位、斷晶、跳閘，嚴重影響正常生產。上海坤友電氣有限公司集多年來對單晶爐工藝的了解，為單晶爐的濾波補償設計提供了豐富的實踐經驗，參數設計合理，濾波通道的組合合理，無過補償，無頻繁投切，運行穩定，**，使用壽命長，節能效果顯著。

單晶爐是一種在惰性氣體環境中，用石墨加熱器將多晶矽等多晶材料熔化，用直拉法生長無錯位單晶的設備。單晶爐應用非常廣泛，單晶矽、單晶鍺等眾多產品是電子工業及其他高科技行業極其重要的原材料。隨著我國經濟的高速成長，單晶爐的應用將越來越普遍。

作為工業爐的重要分支之一，單晶爐消耗大量能源，高昂的電費支出，諧波汙染造成的產品品質下降已經成為眾多單晶爐用戶的心頭之痛。麵對國內外數量眾多的單晶爐用戶環保節能的迫切需求，不少廠家做了很多有益的努力和嘗試。有的試圖用係統保護類瞬變、浪湧、高次諧波抑製產品對單晶爐係統進行技術改造，但實踐應用表明：單晶爐諧波次數主要為5、7、11次諧波（其中5次諧波大含有量達到45％，7次20％，11次11％，總畸變率達到49.43％，而功率因數低隻有0.45～0.6，高功率因數也隻有0.7。因此這種設備諧波治理不可忽略，節能效果難以令人滿意，更為嚴重的是諧波能量大大超出用電設備承受範圍，長期使用容易損毀，事故頻頻，影響企業生產的正常進行，造成資源浪費，讓用戶非常煩惱。

上海坤友電氣有限公司針對這類設備而設計的一套KYLB濾波補償裝置有效解決上述問題（兩種方式：要求諧波治理和無功補償都達標的，上海坤友電氣有限公司采用諧波治理支路＋無功調節支路；隻是要求無功補償能夠正常運行，功率因數到標，上海坤友電氣有限公司采用抑製諧波無功補償方案），既能治理諧波又能補償無功，可徹底解決諧波汙染及提高功率因素，經濟效益明顯，一般可在5～8個月左右收回投資成本。

二、主要特點：

1、針對用戶係統專門設計製造，消除特性諧波如：5次、7次、11次、13次等，濾波效果明顯。

2、既能治理諧波又能補償無功。

3、濾波裝置投入後用電質量可明顯改善，可改善衝擊負載引起的電流衝擊，減少電壓波動和抑製電壓閃變，提高電壓穩定性，改善電壓質量。功率因數可提高到0.95以上，使用戶線損降低可提高配電變壓器的承載效率，經濟效益明顯。

4、采用高性能開關投切各濾波支路，完善的控製係統，保護功能齊全，具有短路保護、過壓保護、過流保護等，運行可靠，操作簡單。

三、諧波治理帶來的好處：

1、安裝諧波治理裝置後，有效的降低了諧波電流，增加了變壓器的有效容量，可增加相應的帶載能力，減少擴容所需的投資。

2、安裝諧波治理裝置後，可有效的降低變壓器的損耗，提高變壓器的**運行係數，起到節能降耗的目的。

3、安裝諧波治理裝置後，可有效的降低拉出的單晶的質量，提高單晶的無位錯率。

四、產品特點：

●針對單晶爐設備結構特點與運行數據專門設計。

●改善單晶爐電網環境，抑製電網諧波乾擾，提高產品成品率。

●融合多種當代新技術，實現了全頻域諧波濾除效果。

●自適應調節內部器件參數，設備運行穩定、可靠性高。

●采用高速MICROCHIP（微晶）RISC微處理器，動態檢測，高速響應。

●設備集成度高，結構合理緊湊，安裝方便。

●采用高可靠進口元器件，性能穩定可靠，設計壽命長達10年。

●效果立杆見影，效果顯著，實現了環保節能的良好效果。

●性／價比高，投資回報期短，適合中國國情。

●全方位保護係統設備免受浪湧、瞬變的侵害，延長設備使用壽命，綜合效益顯著。

●KYLB無功濾波補償裝置與單晶爐整流電源並聯運行。在加熱和拉晶過程中，跟蹤實際的工況，利用芯片對無功量及諧波大小計算，自動控製投切調諧濾波支路，達到佳的運行效果。

五、使用條件：

1、戶內使用

2、高海拔：≤1000M

3、使用溫度：－20℃～40℃

4、大濕度：≤90％

5、使用場所無導電塵埃，無腐蝕金屬及破壞絕緣的氣體

6、無劇烈振動和顛簸的場所

7、電源電壓變化：≤±10％

8、電源頻變化：≤±1％

六、產品技術性能：

1．諧波含量完全達到《電能質量·公共電網諧波》GB／T14549－93的要求；

2．平均功率因數保持在0.95以上；

3．保護功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、過熱等保護，運行可靠性高。

4．維護量小，運行成本低。

5．外形尺寸：寬×深×高（800×600×2200）

五、國標簡介：

國家標準諧波電壓限製

國家標準JB／T14549－93《電能質量公用電網諧波》規定的公用電網諧波電壓（相電壓）限值見下表；10KV變電站0.4KV母線負荷注入係統的各次諧波電流在0.4KV母線諧波電壓畸變率應小於下（表A）所列出的0.4KV電壓等級的諧波電壓限值。

A、公用電網諧波電壓限值（相電壓）

國家標準諧波電流允許值

國標中規定在核定基準短路容量下注入係統公共接點的各次諧波電流允許值如下表所示。國標0.4KV基準短路容量規定10MVA。

0.4KV係統的諧波電流總允許值IBP（A）

由於考核點的短路容量不同於核定基準小短路容量（10MVA），應按照國標附錄B進行換算。換算公式如下：IK＝SK1／SK2×IBP

式中：SK1——公共連接點的小短路容量，MVA

SK2——基準短路容量，MVA

IBP——表3－2中的第H次諧波電流允許值，（A）

IK——短路容量為SK1時的第H次諧波電流允許值，（A）

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