（电气工程专业论文）包钢棒材厂谐波分析与治理方案.pdf

华北电力人! 学i ：科硕十学位论文摘要 摘要 冶会供电企业中，存在大量的轧机、电弧炉等整流设备，它们向公用电网注入 大量的谐波电流，严重污染了电网环境，影响电能质量，因此必须装设滤波器加以 抑制。 本文首先对目前国内外电网谐波治理现状和发展状况进行了综述，介绍了国内 外电网谐波治理典型技术方案及其发展前景；然后以包钢棒材厂实测谐波数据和包 钢电网系统参数为基础，以经济高效运行为原则，通过计算分析，确定了现场无源 滤波和无功补偿配置方案，并优化了设计参数。最后利用m a t l a b 软件，建立由 单调谐滤波器和高通滤波器组成的无源滤波装置的仿真模型，并进行该配置方案的 性能及滤波效果分析，从而论证了该工程应用方案的正确性和可行性。 关键词：电能质量，谐波治理，无源滤波器，谐波分析与仿真 a b s t r a c t i nm e t a l l u r g ye l e c t r i c i t ys u p p l ye n t e r p r i s e s ，al a r g en u m b e ro fr e c t i f i e re q u i p m e n t ，s u c h a sr o l l i n gm i l la n de l e c t r i ca r cf u m a c e ，i n j e c tm u c ho fh a r m o n i cc u r r e n tt ot h ep u b l i cp o w e r g r i dw h i c hp o l l u t e st h e 鲥de n v i r o n m e n ta n de f f e c tp o w e rq u a l i t y , s oi ti sn e c e s s a r yt oi n s t a l l f i l t e r s t h ec u r r e n td o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ls t a t u sa n dt h e d e v e l o p m e n to fh a r m o n i cf i l t e ra r e f i r s t l yr e v i e w e d ， a n dt h et y p i c a lh a r m o n i ct e c h n o l o g ym a n a g e m e n tp r o g r a ma n di t s d e v e l o p m e n tp r o s p e c t sa r ei n t r o d u c e d ；t h e nb a s e do nm e a s u r e dh a r m o n i cd a t ao fb a rp l a n ta n d g r i ds y s t e mp a r a m e t e r so fb a o g a n g ，c o n f i g u r a t i o ns c h e m e so fp a s s i v e f i l t e ra n dr e a c t i v e p o w e rc o m p e n s a t i o na r ec a l c u l a t e d ，a n dt h ed e s i g np a r a m e t e r sa r eo p t i m i z e da c c o r d i n gt ot h e p r i n c i p l eo fc o s t - e f f e c t i v eo p e r a t i o n f i n a l l y , b yu s i n gm a t l a bs o f t w a r e ，t h es i m u l a t i o n m o d e l so fp a s s i v ef i l t e rd e v i c ec o m p o s e do fs i n g l e t u n e df i l t e r sa n dh i g h p a s sf i l t e ra r e e s t a b l i s h e d t h ef i l t e r i n ge f f e c t & t h ep e r f o r m a n c ea n a l y s i sa r ec a r r i e dw h i c ht e s t i f yt h e p r o j e c tc o r r e c t n e s sa n df e a s i b i l i t y z h a n gl i c h u n ( e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h a n gj i a n c h e n ga n dz h a n gj i a x i n g k e yw o r d s ：p o w e rq u a l i t y , h a r m o n i cf i l t e r , p a s s i v ef i l t e r , h a r m o n i ca n a l y s i sa n d s i m u l a t i o n 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文包钢棒材厂谐波分析与治理方案， 是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究 成果。掘本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：丝竺薹日期： 关于学位论文使用授权的说明 、o o ；jx 。13 c l 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： r期：窭! 呈：堑同期： 华北电力人学。i ：科硕+ 学位论文 1 1 背景及意义 第一章引言 在一个理想的配电网中，电压和电流的波形应是工频下的正弦波，然而在实际运 行时，由于系统存在大量的非线性负荷，电压和电流波形会有不同程度的畸变，它将 危害电力系统本身和广大电力用户的安全运行。公用电网中的谐波电流和谐波电压 是对电网环境最严重的一种污染，是影响电能质量的重要因素。所谓“谐波”是一个 周期电气量中频率为大于l 整数倍基波频率的正弦波分量。而电力系统稳态方式下 的谐波，都来自各种谐波源。通俗地讲，“谐波源”是指各类特定的用电设备，即非 线性用电设备，或称非线性电力负荷。它们是电力系统中某些地区或网络出现严重 谐波影响的主要原因。 电力系统中的主要谐波源可分为电流源和电压源两种类型。具有以下特征的 非线性负荷即是谐波电流源：即使供给理想的正弦波电压，它们也将产生非正弦电 流；且其谐波成分基本上只与其固有的非线性及工况有关。其典型的谐波电流源有 各种换流设备、电弧炉、电力机车及数量很大的电子节能设备等。典型的谐波电 压源即是发电机，我们通常忽略由发电机产生的谐波电势，而只考虑非线性负载产 生的非正弦电流。电力电子装置是公用电网最主要的谐波源，随着电力电子装置的 应用日益广泛，电网的谐波污染也日趋严重；同时它所产生的谐波污染已成为阻碍 电力电子技术发展的重大障碍，它迫使电力电子领域的研究人员必须对谐波问题进 行更为有效的研究。发达国家的经验和预测表明，随着科学技术的发展，非线性负 荷用电设备的种类、数量和用电量将迅猛增加。很明显，随着我国改革开放和经济 建设的发展，我国电网已开始遭遇并将迅速面临发达国家当前的局面，即谐波源随 着高新技术的发展而猛增，电网电压畸变率也将上升【h 】。 谐波的危害十分严重，它使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备 过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁设备。 谐波可引起电力系统并联谐振或串联谐振，并使谐波含量放大，造成电容器等设备 的烧毁损坏；对电力电缆也会造成过负荷或过电压击穿：谐波还对继电保护和自动 装置产生干扰，使其误动作；对电能计量造成误差；对于电力系统外部，谐波对通 信设备和电力设备会产生严重的干扰。谐波污染的影响范围越来越大，距离越来越 远，因此必须采取措施进行治理。 由于公用电网中谐波电压和谐波电流对用电设备和电网本身都会造成很大危 害，世界许多国家都发布了限制电网谐波的国家标准或由权威机构制定限制谐波的 华北电力人学i ：样硕十学位论文 规定。我国也先后在l9 8 4 年和1 9 9 3 年发布了电力系统谐波管理暂行规定 ( s d l2 6 8 4 ) 和电能质量公用电网谐波 ( g b t 1 4 5 4 9 9 3 ) 。这两个标准对公 用电网不同电压等级下谐波电压畸变允许值和谐波源注入供电点的谐波电流允许 值做出了规定，以限制供电系统及用电设备的谐波污染。 为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题，基本方法有两类：一类是 补偿的方法。就是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都适用，l c 滤 波器和有源电力滤波器都属于这种方法；另一类是改造谐波源的方法。一是设法提 高电力系统中主要的谐波源即整流装置的相数，二是采用高功率因数整流器，其功 率因数可控制为l ，使其不产生谐波，达到谐波治理的目的。 针对谐波污染严重的事实，国内外涌现出多种技术方案。其中，较为典型的有 三种：无源滤波器、有源滤波器和混合型滤波器【孓9 1 。 1 无源电力滤波器 无源滤波装置是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置， 与谐波源并联，除起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。但是其主要缺点是补偿 特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使l c 滤波器过载甚至烧毁。此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不甚理想。 尽管如此，l c 滤波器当前仍然以它的结构简单、设备投资较少、运行可靠性高、 运行费用低等优点，一直作为补偿谐波的最主要手段在工业企业中被广泛应用。 无源滤波装置一般由若干个无源滤波器并联构成，每个滤波器在一个或两个谐 波频率附近或者在某一个频带内呈现低阻抗，吸收相应的谐波电流，从而使电网中 的谐波电流减少，达到抑制谐波的目的。 2 有源电力滤波器 有源滤波装置是指由电力电子器件构成的谐波补偿设备。它的基本工作原理是： 检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号， 该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的 谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。 有源滤波器按接入电网的方式可分为两种：并联型和串联型有源电力滤波器。 有源滤波装置具有滤波效果好、滤波效果不受系统阻抗的影响并可以抑制系统中的 串联谐振和并联谐振等优点。但其具有如下缺点，制约了它的应用和推广： ( 1 ) 由于交流电源的基波电压直接施加到逆变器上，且补偿电流基本由逆变器提 供，因此，逆变器的容量必须很大。而现今逆变器的容量很难做到很大，这限制了 它在大功率场所的应用。 2 华北电力人学i ：稗硕十学位论文 ( 2 ) 电力电子器件造价较高，系统价格十分昂贵。 ( 3 ) 由于有源滤波器的全新结构，不适于对原有无源滤波器进行改造。 3 混合型电力滤波器 混合型电力滤波器实现的基本思路是：利用l c 滤波器来分担有源滤波器的部 分补偿任务。由于l c 滤波器与有源电力滤波器相比，其优点在于结构简单、易实 现且成本低，而有源滤波器的特点是补偿性能好。通过将有源滤波器和无源滤波器 混合使用达到减小有源滤波器容量、减少其承受的电压、电流的目的，以较小的代 价达到和纯有源滤波器相近的效果。混合型有源滤波器从结构上分为以下三类： ( 1 ) 有源滤波器串联、无源滤波器并联在系统中 ( 2 ) 有源滤波器和无源滤波器都并联在系统中 ( 3 ) 无源滤波器与有源滤波器串联在系统中 在上面提到的三种结构中，无源滤波器都承担主要的谐波和无功补偿任务，从 而减小了对有源滤波器的容量要求。该滤波装置具有如下优点： ( 1 ) 滤波系统的滤波效果受电力系统阻抗的影响小； ( 2 ) 滤波系统的滤波性能好； ( 3 ) 电力系统阻抗和无源滤波器之间不会产生串并联谐振； ( 4 ) 同一交流系统中其它谐波负载产生的谐波电流不会流入无源滤波器； ( 5 ) 混合电力滤波系统中并联型有源滤波器的容量要小得多，初始投资和运行费 用都比较低。 ( 6 ) 该混合滤波器的一个其它滤波装置无法比拟的优点是：可以对原有的无源滤 波装置进行改造，从而降低投资成本。 1 2 无源滤波器的结构与接线方式 在电力系统中，采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流，是抑制 谐波“污染”的一种有效措施。“无源型”滤波装置即由电力电容器、电抗器和电阻器 适当组合而成的滤波装置，精密调谐后使滤波器对某一频率的高次谐波电流呈现低 阻抗，从而起到就地吸收谐波电流的目的，是目前用得比较多的滤波装置。电力滤 波装置在运行中和谐波源并联，除起滤波作用外还兼作无功补偿的目的。 l c 滤波器可分为单调谐滤波器、高通滤波器及双调谐滤波器等几种，但实际工 程应用中一般由一组或数组单调谐滤波器和一组高通滤波器组成。 单调谐滤波器利用尺、，c 电路串联谐振原理构成( 见图1 1 ( a ) ) 。在具体工程中 3 华北电力人学j | i j 翟硕十学位论文 可以灵活多样，但是一般推荐采用图中所示的方式，即将滤波电抗器和电阻器均接 于电容器的低压测，整个滤波器采用星形接法。其主要优点是： ( 1 ) 一相中任何一个电容器击穿时，短路电流较小； ( 2 ) 电抗器不承受短路电流冲击，且只需采用“半绝缘”，因为在系统单相接地时， 电抗器中性点对地电压仅为相电压； ( 3 ) 便于分相调谐。 当电抗器有足够的强度时，为了便于电容器组采用中性点差流保护，也有电容 器接到中性点侧的。 在有些工程中采用了双调谐滤波器如图1 1 ( b ) 。这种滤波器有两个谐振频率实 际上相当于两个并联的单调谐滤波器，它同时吸收两种频率的谐波，与两个单调谐 滤波器相比，减少了回路，基波损耗较少，只有一个电抗器承受全部冲击电压。这 种滤波器结构比较复杂，调谐较困难，但在高压大容量滤波装置中采用有一定的技 术经济上的优越性。 ( a )( b )( c )( d )( e ) 图1 1 无源滤波器基本结构形式 高通滤波器有一阶减幅型( 如图1 1 ( c ) ) 、二阶减幅型( 如图1 1 ( d ) ) 、三阶减 幅型( 如图1 1 ( e ) ) 和c 型。一阶减幅型由于基波功率损耗太大，一般不采用；二 阶减幅型的基波损耗较小，且阻抗频率特性好，结构也简单，所以在工程上用得最 多：三阶减幅型的基波损耗更小，但特性不如二阶减幅型，工程应用中用得也不太 多；c 型滤波器是种新型的高通形式，其滤波特性介于二阶与三阶之间，主要优 点是由于。与对基波串联调谐，故电阻中基波损耗很小，但它对基波频率失谐和 元件参数漂移比较敏感。高通滤波器在高于某个频率之后很宽的频带范围内呈低阻 抗特性，用以吸收若干较高次的谐波。 4 华北电力人学j i ：科硕十学位论文 1 3 本文研究内容及目的 本研究课题基于包钢棒材厂的无功补偿和谐波治理项目。项目内容为：根据棒 材厂现有生产工艺，测试最恶劣谐波源坏境下轧制0 1 2 圆钢工况下的最大谐波 电压和电流数据，研究设计两组三相三线制无功补偿和无源谐波治理装置。由于棒 材厂原设计两组无源滤波器，因滤波器技术参数与系统阻抗不匹配，一直处于停运 闲置状态。在设计治理方案的基本思路时，我们考虑到：一方面保证无功补偿和谐 波治理的最佳效果，一方面本着企业降本增效、闲置设备启用最大化的原则，在满 足设计参数的条件下，尽可能利用原设备。 该治理方案最优选择为设计一套无源滤波装置。滤波装置的构成主要是由几组 用于滤除谐波源中的主要特征谐波的单调谐滤波器和一组滤除1 1 次以上各次谐波 等的高通滤波器组成；再按无功补偿容量要求，测算并联电容器容量，以达到国标 中功率因数不低于0 9 5 的要求。这种组合设计滤波器支路不但经济合理，而且调节 补偿电容器的超负荷运转功率时，对滤波效果的影响较小，同时满足滤波器与系统 阻抗不发生并联谐振现象。本着修旧利废的原则，在满足参数要求的情况下利用原 滤波装置设备，为企业节省财力和物力。该装置的各部分能良好地协同工作，同时 应符合工业运行的要求，并能投入实际工业使用。 本文研究的主要内容是对现有的包钢棒材厂1 8 架轧机及公辅系统电气设备进 行谐波测试和谐波治理理论分析，并根据测试数据和分析结果，进行无功补偿和谐 波治理方案的设计。通过系统仿真，进一步验证无源滤波系统设计方案的可行性和 和正确性。本论文的主要工作如下： 1 对6 脉冲整流设备等非线性负荷进行谐波理论分析，详细闸述电力系统谐波 及治理方法研究现状。 2 跟踪各种轧钢品种工况，实测5 1 # 变电所代棒材厂1 4 变l # 、2 # 线谐波电 流和谐波电压以及功率因数，选择最恶劣谐波测试数据作为设计滤波装置的 依据。 3 针对现场实测谐波数据，应用谐波治理理论分析，确定无功补偿和谐波治理 方案。 4 对无源滤波器原理，参数设计方法进行分析，针对轧钢谐波源负载特性，进 行滤波器的设计；经过叠代计算，完成无源滤波器参数计算。 5 根据谐波测试数据和无源滤波设计参数，利用m a t l a b 7 3 0 和s i m u l i k 6 0 进行无源滤波系统的建模和仿真计算。仿真结果验证了无源滤波方案的正确 华北电力人学i ：稃硕十学位论文 性和可行性。 本论文己完成的工作，为包钢类似棒材厂谐波治理现状的无缝厂、轨梁厂轧钢 机组下一步的谐波治理起到了工程应用示范作用并提供了成功的实践数据。 6 华北电力人学l ：样硕十学位论文 第二章谐波测试与分析 2 1 包钢棒材厂生产工艺和负荷概述 包钢棒材厂是包钢冶炼一轧钢生产工艺流程中轧钢这一末端环节，现生产 1 2 m m 到 4 0 m m 共2 4 种规格的热轧圆钢和螺纹钢产品，设计能力为年产5 0 万 吨。棒材厂具有加热炉、粗轧、中轧、精轧1 8 架轧机、冷床、打包机等主要设备 的一条棒材生产线。生产工艺流程见图2 1 。 棒材生产i 艺流程图 图2 - 1棒材厂生产工艺流程 从以上工艺流程可以看出，棒材共1 8 架轧机采用粗轧机6 架、中轧机6 架、 精轧机6 架平直交替的全连续工艺布置，实现无扭转轧制。拉钢机将合格钢坯全 部拉出至机前辊道送入粗轧机组进行轧制。在粗轧机6 道轧制后，轧件经过l 撑飞 剪切头后进入中轧机组，经过6 道中轧制，经2 撑飞剪切头，通过水平侧活套形成 器进入6 道精轧机组。主要负荷集中在1 8 架轧机，其装机容量如表2 1 。 表2 1棒材厂主要动力负荷和装机容量 主要用电设备1 4 变1 # 线1 4 变2 # 线 粗轧机( 6 台) l d 。3 d 5 0 0 k w 3 台 4 d 6 d5 0 0 k w 2 + 6 3 0k w 中轧机( 6 台) 7 d 一1 2 d6 3 0 k w 幸5 + 1 0 0 0k w 精轧机( 6 台) 1 3 d 1 8 d1 0 0 0 k w 奉6 切头剪 1 9 d 2 0 d1 6 0 k w 2 加热炉区、冷床区l b 、3 b 、5 b 、7 b 、9 b 、l l b 、1 3 b2 b 、4 b 、6 b 、8 b 、1 0 b 、1 2 b 动力变压器 从上表可以看出，1 4 变l 撑线带粗轧机和中轧机共9 台，1 4 变2 线带粗轧机和 精轧机共9 台，轧机和切头剪分别由2 0 台6 脉冲整流变压器供电，其余1 3 台动力 变带加热炉、冷床等辅助动力系统，分别在l 捍、2 撑线各带部分负荷。 7 华j 匕电力人学。i ：稃硕十学位论文 2 2 供电系统结构及系统参数 2 2 1 供电系统结构 棒材厂1 4 变负荷两路受电由包钢供电厂冶炼总降压变电所( 5 1 # 变电所) 两台 分裂运行的5 0 m v a 变压器1 0 k v 电压等级分别供电，其供电系统示意图如图2 2 。 包头市第热电j 1 1 0m 2 2 2 系统参数 图2 2 棒材厂供电系统示意图 1 5 l # 变电所电源点来自包头市第一热电厂1 1 0k v 系统，其1 1 0k v 母线系统参数 如下： 最大运行方式下短路容量： 品似= 2 8 6 5 3m v a 最小运行方式下短路容量： 品伽= 1 5 3 8 5m v a 2 5 1 # 变电所1 0k v 母线系统参数如下： 最大运行方式下短路容量： 品甜= 3 9 5 7m v a 8 华北电力人学。i ：科硕+ 学位论文 最小运行方式下短路容量：品抽= 3 4 5 8m v a 5 l j | j 变电所l 存、2 群主变压器、电抗器参数如下： 额定容量：5 0 0 0 0k v a 额定电压：1 2 1 + 2 x 2 5 1 0 5k v 阻抗电压：1 0 0 2 ( 1 群主变) ；9 9 9 ( 2 l 主变) 电抗器电抗：6 3 棒材厂1 4 # 变电站1 0k v 母线系统参数如下： 最大运行方式下短路容量t s m , , x = 1 4 3m v a 最小运行方式下短路容量：品f 片= 1 3 6m v a 1 4 变l # 、2 # 线用电协议容量取为s = 1 0m v a 。 2 3 谐波允许值 2 3 1 国标谐波允许值 根据国标电能质量公用电网谐波( g b t1 4 5 4 9 9 3 ) 的要求，公用电网各电 压等级母线谐波电压( 相电压) 限值如表2 2 所示。 表2 2公用电网谐波电压( 相电压) 限值 各次谐波电压含有率( ) 电网标称电压( k v )电压总谐波畸变率( ) 奇次偶次 1 04 03 21 6 2 3 。 公共连接点的全部用户向公共点注入的谐波电流分量( 方均根值) 允许值见表 表2 3注入公共连接点的谐波电流允许值 标准基准短谐波次数及谐波电流允许值( a ) 电压路容量 ( k v )( m v a ) 234567891 0l l1 21 3 1 01 0 02 62 01 32 08 51 56 46 。85 。l9 。34 37 。9 标准基准短 谐波次数及谐波电流允许值( a ) 电压路容量 ( k v )( m v a ) 1 41 51 61 71 81 92 02 l2 22 32 42 5 1 01 0 03 74 13 26 02 85 4 2 62 92 34 5 2 i 4 1 2 3 2 棒材厂谐波电流允许值 根据2 2 2 节给出的5 l 撑变电所1 0k v 母线最小短路容量和棒材厂1 4 变用电协议 容量换算，得到允许用户注入5 1 # 变电所1 0k v 母线系统的谐波电流允许值如表2 4 9 华北电力人学i ：群硕十学位论文 所示。 表2 4允许棒材1 4 变l 撑、2 撑线注入5 l 群变电所1 0k v 母线谐波电流允许值 标准基准短谐波次数及谐波电流允许值：a ) 电压路容鼙 ( k v ) ( m v a ) 234 56 7 8 9 1 0l l1 21 3 l o3 4 5 84 0 21 6 0 2 0 11 8 11 3 11 6 49 91 0 57 91 3 26 7 l1 7 标准基准短谐波次数及谐波l= l 流允许值1：a ) 电压路容量 1 41 51 61 71 81 92 02 1 2 22 32 42 5 ( 1 ( v )( m n a ) 1 03 4 5 85 76 - 35 o9 34 38 44 04 53 67 o 3 36 3 2 4 谐波测试 2 4 1 测试方案 针对冶金系统的生产特性，制定缜密、科学的谐波测试方案，选择合适的测试 设备，选取最佳测试时间，进行棒材厂现场谐波测试。要求在不影响钢轧系统的正 常生产，完成完全准确地测试记录现场电压电流数据。 1 测试点的选择：谐波测试目的是为了开展谐波专题测试，为了分析、研究1 4 变 l 撑、2 撑线注入公用电网系统的谐波数据，并为工程设计提供技术支持和依据而开 展的专题性试验。因此，测试点选择在5 1 # 变电所送1 4 变l 撑、2 群线两个馈线间 隔，信号取自馈线仪用p t 、c t 二次侧，即在p t 二次侧并联引出电压信号线 接入仪器的电压通道，在c t 二次侧串联引出电流信号接入仪器的电流通道。因 5 l 撑变电站1 0k v 系统只配置a 、c 两相电流互感器，所以只引出两相电流信号， 测试电流数据也只有a 、c 两相电流值。 2 测试时间的选择：由于棒材厂生产流水线可t l $ 1 j 从1 2 m m 到0 4 0 m m 共2 4 种 规格的产品，因此谐波电流、电压的测量选取产生谐波最大( 同时起动1 8 台轧 机) 生产0 1 2 m m 热轧圆钢车l $ 1 j 工序的时段内进行。 3 测试数据的选取：国标规定，将各相实测值的9 5 概率值中最大的一相值，作 为判断谐波是否超过允许值的依据。在谐波测试结果表2 7 和表2 8 中所列谐波 电流最大值为在测试时段所测得的最大值；9 5 概率值为将所有实测值按由大到 小次序排列，舍弃前面5 的大值，取剩余实测值中的最大值。 4 测试仪器的选择：针对轧钢生产工艺特点，谐波测量方案采用保定三伊方长电力 电子有限公司生产的d z 3 b 型电能质量监测仪进行连续一个月的在线监测，跟 踪不同轧钢品种进行在线谐波测试和数据的记录。 1 0 华北电力人学i ：科硕十学位论文 2 4 2 测试设备 d z 一3 b 电能质量监测仪具有国标要求的众多测量功能： 1 可以测量和记录电压、电流、功率、功率因数、频率等全部电力有效值参数以及 与电能质量相关的电压、电流谐波( 1 2 5 次) 、问谐波、三相不平衡( 包括正 序、负序、零序、三相不平衡度) 、闪变、电压的上涌、下陷、频率偏差等参数。 2 谐波的测量包括了电压谐波、电流谐波次，以及间谐波，谐波功率( 包括基波、 感性负载、容性负载、l 一2 5 次各次分量) 并且显示功率的方向。 3 仪器采用数据处理技术，各个通道完全隔离，同步采样、同步处理，数据保证精 确、同步。 4 在线模式下示波功能可以提供谐波、间谐波的频谱图、数值，电流电压真实波形、 相位图，并且均可自由放大，数据、图形可以保存、导出。 5 针对现场的各种参数变化情况，仪器提供上限值、下限、波形相移、波形峰值越 限、波形变化、电压电流( 1 2 5 次) 谐波、t h d 等多种触发记录波形模式选件。 6 数据库管理功能强大，用户可以根据需要对数据库中的某一段数据进行分析、多 个参数对比不同的参数分别有时间趋势图、概率图、频谱图等多种显示方式，用 户还可以根据自己的需要选择平均值、最小值、最大值显示。 7 每一张分析图表的曲线可以自由放大、输出，并且可以将图表数据自由导出，自 由分析。 8 全中文界面的分析软件，提供按照国标设计的电能质量分析和评估综合报告。 2 4 3 测试结果 5 1 群变电所1 0k v 一段母线带棒材厂1 4 变l | j 线运行，1 0k v 二段母线带棒材厂 1 4 变2 撑线运行。以下测试数据是在棒材厂轧制0 1 2 型钢种期间测试结果。 1 表2 5 至表2 8 是谐波注入点母线谐波电压畸变率统计值和棒材厂1 4 变l 群、 2 f j 线谐波电流实测统计值，以及与国标允许值对比情况。 华北电力人学i ：稃硕十学位论文 表2 55 l 撑变电所1 0k v 一段母线谐波电压畸变率测试统计值 站点名称5 l 群变电所1 4 变l 线 母线名称1 0k vi 母 统计时段 2 0 0 7 8 2 3 9 ：2 0 ：0 0 - 2 0 0 7 8 - 2 39 ：3 0 ：0 0 最人值( ) 9 5 概率值( )国标 谐波次数 是否合格 u a u b u c u au bu c 限值 总畸变率 5 3 7 55 0 4 95 5 8 15 3 1 34 9 4 55 5 1 8 4 o 超标 基波 6 2 4 2 k v5 7 4 0 k v6 0 2 9 k v 6 2 0 3 k v 5 7 0 9 k v5 9 9 2 k v 2 次 0 2 4 70 2 6 7o 2 5 l0 2 0 00 2 1 80 2 0 3 1 6 合格 3 次 5 2 9 74 9 6 l 5 4 4 0 5 2 1 7 4 7 7 65 3 8 73 2 超标 4 次 0 1 7 10 1 5 2o 1 8 50 1 3 30 1 2 50 1 2 8 1 6 合格 5 次 0 8 7 91 2 0 7o 9 1 60 7 9 71 0 2 80 8 2 93 2 合格 6 次 0 2 2 60 2 9 40 2 1 7 0 1 8 0o 1 6 50 1 6 61 6 合格 7 次 0 9 5 40 7 1 50 8 7 20 7 1 50 6 7 9o 8 3 l3 2 合格 8 次 0 0 7 10 0 9 40 0 8 4 0 0 6 l0 0 7 30 0 7 71 6 合格 9 次 0 2 6 20 2 8 00 2 4 90 2 5 00 2 7 00 2 3 43 2 合格 1 0 次 0 2 2 5o 2 1 5 o 2 1 60 1 5 40 1 5 70 1 4 l1 6 合格 1 1 次 0 7 7 91 0 0 80 8 3 80 6 6 1 0 9 3 70 7 7 83 2 合格 1 2 次 0 4 1 8o 5 6 40 4 4 90 2 8 90 3 2 50 2 6 8i 6 合格 1 3 次 0 6 7 l o 5 5 l0 5 8 60 6 3 20 4 1 90 5 0 33 2 合格 1 4 次 0 2 6 50 2 3 30 2 6 0 o 1 8 0o 1 6 90 1 5 81 6 合格 1 5 次 0 2 2 l0 2 3 00 2 3 3o 1 7 l0 2 0 3 o 1 8 53 2 合格 1 6 次 o 1 5 5o 1 6 l 0 1 2 3o 1 0 00 1 1 30 1 0 51 6 合格 1 7 次 o 2 2 lo 2 “0 1 9 20 1 9 6 0 2 0 5o 1 6 l3 2 合格 1 8 次 0 1 6 30 1 3 7o 1 3 70 1 2 50 1 0 60 1 0 81 6 合格 1 9 次 o 1 9 00 2 6 7 0 2 0 1o 1 5 20 1 9 30 1 4 83 2 合格 2 0 次 0 1 6 70 1 7 90 2 0 60 1 3 80 1 5 6 0 1 4 81 6 合格 2 1 次 0 2 0 9o 1 9 90 2 2 90 1 6 00 1 7 90 1 6 93 2 合格 2 2 次 0 4 0 80 3 8 l0 3 9 60 3 2 6 0 3 2 60 3 1 71 6 合格 2 3 次 0 6 9 7o 7 1 70 7 4 10 5 6 80 5 6 50 6 0 93 2 合格 2 4 次 0 3 7 90 4 1 8 0 3 2 20 3 0 80 3 5 00 2 9 91 6 合格 2 5 次 0 6 4 5 o 7 1 20 6 1 50 4 3 00 4 9 40 4 7 53 2 合格 1 2 华北电力人学l ：科硕十学位论文 表2 65 l 变电所1 0k v 二段母线谐波电压畸变率测试统计值 站点名称5 1 # 变电所1 4 变2 线 母线名称 1 0k vi i 母 统计时段 2 0 0 7 9 一l9 2 ：0 0 ：0 0 2 0 0 7 9 193 ：0 0 ：0 0 最人值( ) 9 5 概率值( )国标 谐波次数 是否合格 u au bu cu au bu c 限值 总畸变率 5 7 7 06 1 7 56 1 1 85 3 7 35 2 5 65 4 1 94 0 超标 基波 7 0 9 5 k v 5 8 6 0 k v 6 1 1 3 k v 5 9 4 8 k v5 7 4 l k v 6 0 1 7 k v 2 次 0 6 3 70 6 5 70 4 0 l0 1 4 5o 1 6 20 1 4 51 6 合格 3 次 5 3 3 55 9 2 25 6 2 55 1 7 2 5 7 2 85 2 2 8 3 2 超标 4 次 0 3 6 30 3 6 10 3 0 00 1 1 50 1 3 00 1 2 01 6 合格 5 次 1 2 1 21 5 7 21 2 0 90 6 4 80 8 2 4 0 6 4 23 2 合格 6 次 0 6 3 20 8 l o0 8 7 70 1 9 60 2 5 60 2 3 21 6 合格 7 次 o 8 5 l1 4 4 11 0 9 20 3 5 70 5 9 10 4 0 83 2 合格 8 次 o 1 4 00 1 3 6o 1 1 3 0 0 7 20 0 7 50 0 7 31 6 合格 9 次 0 1 9 20 2 9 6o 2 4 00 0 6 70 0 7 40 0 6 63 2 合格 1 0 次 0 1 3 30 1 4 7o 1 0 90 0 6 60 0 6 9 0 0 6 71 6 合格 1 1 次 0 4 7 40 4 8 30 4 5 50 1 4 20 1 6 8o 1 4 l3 2 合格 1 2 次 o 1 7 00 1 6 40 1 4 30 0 7 40 0 7 20 0 7 01 6 合格 1 3 次 0 3 3 00 3 8 30 2 9 00 1 4 2 0 1 6 6o 1 3 03 2 合格 1 4 次 0 0 9 6o 1 6 50 1 1 20 0 6 20 0 7 40 0 6 81 6 合格 1 5 次 0 1 0 50 1 5 l0 1 0 40 0 6 50 0 6 80 0 6 63 2 合格 1 6 次 o 1 9 60 2 3 5o 1 2 80 0 7 20 0 8 6 0 0 7 01 6 合格 1 7 次 0 3 7 90 3 5 40 2 5 0o 1 6 90 1 7 40 1 4 l3 2 合格 1 8 次 0 2 4 lo 1 8 3o 2 1 40 0 9 70 0 7 7 0 0 7 61 6 合格 1 9 次 0 2 8 30 4 9 30 3 5 00 1 4 0o 1 7 30 1 4 63 2 合格 2 0 次 0 1 4 20 1 6 2o 1 7 00 0 6 60 0 8 2 0 0 7 8 1 6 合格 2 1 次 o 1 5 9o 1 5 8o 1 5 l0 0 7 00 0 7 40 0 7 43 2 合格 2 2 次 0 2 1 20 2 0 30 1 9 4 o 0 8 l0 0 9 50 0 8 31 6 合格 2 3 次 0 5 1 90 5 2 60 5 7 50 2 0 30 2 2 60 1 8 53 2 合格 2 4 次 o 2 7 l0 2 6 l0 2 0 50 1 2 20 1 0 20 0 9 71 6 合格 2 5 次 0 3 4 30 6 0 30 4 1 4 0 1 5 80 1 8 7o 1 6 93 2 合格 1 3 华北电力人学i ：科硕十学位论文 表2 71 4 变l 抖线谐波电流测试统计值 站点名称5 1 # 变电所1 4 变l 群线母线名称 i 1 0 k vi 母 统计时段2 0 0 7 8 2 39 ：2 0 ：o o 2 0 0 78 2 39 ：3 0 ：0 0 最人值( a )9 5 概率值( a )国标限值是否 谐波次数 i ai ci ai c ( a )合格 基波 3 3 7 33 4 0 12 8 4 22 8 5 2 2 次 1 3 2 41 9 0 66 0 6 26 2 3 54 0 2 i 合格 3 次 1 1 0 29 3 6 5 4 5 4 04 ，7 1 7 1 6 o l 合格 4 次 8 9 9 78 6 7 23 0 3 52 9 7 82 0 1 0 合格 5 次3 0 4 43 1 3 81 8 3 11 8 6 21 8 0 9 超标 6 次 4 3 9 44 2 5 91 7 3 1i 5 6 41 3 1 4 合格 7 次1 4 6 7 1 4 2 6 5 0 6 85 3 9 9 1 6 4 3 合格 8 次 3 0 2 14 2 3 91 4 3 51 5 9 59 9 0 合格 9 次 2 4 9 63 5 7 41 4 0 51 3 9 91 0 5 2 合格 1 0 次 3 9 2 05 1 6 41 3 4 71 2 4 4 7 8 9 合格 1 1 次 2 4 4 12 4 8 l1 3 4 0 1 4 0 3 1 3 1 5 超标 1 2 次3 0 5 5 2 7 4 7 0 8 2 41 0 1 96 6 5 合格 1 3 次 6 3 2 96 1 7 84 3 l o4 1 7 41 1 7 l 合格 1 4 次 1 6 2 31 9 2 20 7 2 8o 9 0 65 7 2 合格 1 5 次1 2 9 11 7 2 70 8 0 7 0 8 8 76 3 4 合格 1 6 次 2 9 5 l2 4 4 50 8 3 00 7 8 54 9 5 合格 1 7 次 8 0 8 38 2 3 l5 5 2 05 7 1 69 2 8 合格 1 8 次2 0 9 52 5 3 5 0 5 9 7o 8 2 l4 3 3 合格 1 9 次 4 1 7 54 6 4 71 7 5 01 9 0 l8 3 5 合格 2 0 次 0 7 5 61 2 3 90 5 0 10 6 8 74 0 2 合格 2 1 次 1 5 4 21 1 9 70 。6 1 00 7 0 4 4 4 8 合格 2 2 次 1 1 6 71 3 4 50 5 7 70 6 3 23 5 6 合格 2 3 次 5 1 4 35 3 6 53 5 0 1 3 6 3 26 9 6 合格 2 4 次 0 9 9 41 3 7 70 5 2 80 6 9 23 2 5 合格 2 5 次2 8 9 33 1 5 4i 6 7 6 1 9 6 46 3 4 合格 1 4 华北电力人学i ：程硕十学位论文 表2 81 4 变2 撑线谐波电流测试统计值 站点名称5 1 f 变电所1 4 变2 j 线母线名称1 0 k vi i 母 统计时段 2 0 0 7 9 192 ：0 0 ：0 0 2 0 0 7 9 1 930 0 ：0 0 最人值( a )9 5 概率值( a )国标限值是否合格 谐波次数 i ai ci ai c ( a ) 基波 4 2 8 74 3 4 03 6 3 83 6 6 3 2 次 1 5 9 91 8 4 77 2 3 67 9 4 44 0 2 l 合格 3 次 1 0 6 81 4 1 63 “53 7 4 81 6 0 l 合格 4 次 1 0 7 81 1 9 42 8 6 53 3 2 02 0 1 0 合格 5 次 2 4 2 22 5 2 71 8 8 01 9 “1 8 0 9 超标 6 次 4 0 0 55 3 2 82 3 2 42 7 7 01 3 1 4 合格 7 次 1 2 0 51 2 1 97 1 8 97 1 8 61 6 4 3 合格 8 次 3 3 1 63 5 8 61 7 8 91 7 4 79 9 0 合格 9 次 3 0 8 02 5 l l1 4 8 81 4 7 21 0 5 2 合格 1 0 次 3 4 8 84 5 3 01 8 1 31 8 7 97 8 9 合格 1 1 次 2 3 3 32 4 4 41 7 0 21 7 9 41 3 1 5 超标 1 2 次 1 8 9 51 8 8 00 8 9 60 9 8 76 6 5 合格 1 3 次 1 1 6 61 1 0 69 5 1 89 0 7 2