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在石油石化行业的应用

石油石化行业配电系统谐波的特点

由于生产的需要,石化行业中存在着大量泵类负载,并且不少泵类负载都配有变频器。变频器的大量应用使得石化行业配电系统中的谐波含量大大增加。目前绝大部分变频器的整流环节都是应用6脉冲整流将交流电转化为直流电,因此所产生的谐波以5次、7次、11次谐波为主。

谐波在石化系统中的危害主要表现在对电力设备的危害以及在计量方面的偏差。研究表明,谐波电流会使变压器而产生附加损耗,从而引起过热,使绝缘介质老化加速,导致绝缘损坏。谐波的存在会使视在功率增加,对变压器的使用效率产生重大的负面影响。同时,谐波对电力系统中的电容器、断路器、继电保护设备都有直接的负面影响。对于很多测量仪表,并不能测量出真实的均方根值而是测量出平均值,然后假想波形为正弦波,乘以一个校正系数而得到读数。在谐波严重时,这样的读数会有较大的偏差,从而造成计量偏差。

典型案例

西安宝德自动化股份有限公司钻井平台配电系统特点是:电源,由发电机组供电,一般情况下系统共有四台发电机组每台发电机容量约(1500-2000)kVA,1台备用,3台或两台并联运行或单台运行。系统短路容量小;由于使用直流电机和变频电机,产生大量谐波电流,需要动态无功补偿谐波治理。

TSF系列滤波设备列表(直流电机负载):

钻井平台 型号 电压等级(V) 设备容量
(kvar)
柜体尺寸
宽×深×高(mm)
数量
(面)
ZJ50DZ DF-k 600 3000 800×1000×2200 1
DF-TSF-2-600/750 1200×1000×2200 4
ZD70D DF-TSF-1-600/825 600 3300 1000×1000×2200 1
DF-TSF-2-600/825 1000×1000×2200 3
90 DF-TSF-1-600/825 600 3000 1000×1000×2200 1
DF-TSF-2-600/825 1000×1000×2200 3
 
设备投入前电压、电流波形 设备投入后电压、电流波形
设备投入前功率因数 设备投入后平均功率因数
设备投入前各次谐波电流 设备投入后各次谐波电流


以上数据为自发电50钻井动态无功补偿滤波设备投入前后实测数据。

装置投入前后滤除率情况对比如下:

谐波次数 投前数据 投后数据 谐波电流滤除率
I1(基波) 1216.3A 664.5A  
I5 169.1A 29.6A 82.4%
I7 57.4A 27.5A 52.1%
U-THD 13.76% 4.7%  
功率因数(PF) 0.5684 0.9820  
 

结论:功率因数,电压电流波形得到了很好的改善:功率因数从投入前的0.56提高到0.98,大大降低了无功损耗,有效解决了供电局的力率罚款问题。5次谐波电流从169.1A降到29.6A(谐波滤除率82.4%),7次谐波电流从57.4A降到27.5A(谐波滤除率52.1%)。


补偿装置结构紧凑,集成于集装箱之中,方便安装;同时,可避免外部恶劣环境的影响,保障设备安全运行。


                
              ▲集装箱外部图                                     ▲集装箱内部图