冶金供电系统电能质量治理的工程设计
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无功 Ｑ Ｎ为 ：Ｑ ＝ － ＋ ｃ 。 因此 ，调 ￣ ＱｖＱｃ ＱＴＲ
计” 所 以过补造成功率因数降低； ， 在负荷
较重 时 ，补偿 容量又 不够 ，功 率数 同样不 能满 足要 求 。 目前 国 内， 由于 Ｆ 的设计 Ｃ 容量 往往 偏大 ，造成 Ｆ 不 能投运 或 只部 Ｃ 分 投运 的情 况不 少 。采用“ 能型” 智 自动投 切滤 波装 置可 部分 解决此 问题 。
计算 的平均负荷大小而确定的，是一个不
可调 的固定量 组 ，通 常 由电抗器和 电容 器 串联 组成 ，其 功 能主 要是 补偿 负荷产 生的 感性 无功 。一般 采 用机械 开 关控制 电容器
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的投 切 ，投 切 时的冲 击 电流 和操 作过 电压 大 ，易 发生 谐振 ，因此 不 能频繁投 切 。
选 择 、布置 和投 资等基 本 设计 要素 进行 简单 的探 讨 。 流 装置 、 电弧炉 和 电抗 器等 为谐 波 电流源 。 谐 波 电流源 产 生 的高次 谐波 电流 若不
设滤 波装 置 ，谐波 电流流 向基 波源 ， 即流
向电源 侧 。
１ 电能质量及技术指标
电能质 量 是指 电压 、频 率和波 形 的质 量 。即将 电源 的 电压 、 电流 和频 率值 与标 准 或 预期 值作 比较 ， 以表 征 电源 品质 的统 称。 衡 量 电 能质 量 的技 术 指 标 主 要 包 括 有 ： 电压 波动 、频 率波动 、谐波 和三 相不 平衡 等 。
３ 滤装置设置原 则
１ ）必 须 满 足 国家 颁 布 的谐 波 管 理规
定；
２ ）一 般 设 计 要 求 系 统 谐波 阻抗 为感 性 ，故滤 波装 置 宜 设置在 总 降变 电所主变 压器 二 次侧 ， 实现集 中滤 波 和无 功补偿 ， 可 以提 高滤 波和 补偿 效果 ，方便 管 理 ，减 少
线上 ，并各 自设 置相 应 的滤波 器 。
变流 装置 和 电弧炉 ， 以及 具 有变 频调 速 的 风机 和各 种气 体光源 等 等 。 由于 许 多非线 性负荷 用 电设备投 入 使
用 ，其 电压 、 电流 波形 实际 上 已不是 完 整
４ ；滤 波器 设 计应考 虑 背景谐 波和近 ） 期 发展 的非线 性 负荷 。
Ｔ Ｒ 回路产生可变感性负载；Ｆ 回路由 Ｃ Ｃ 滤波电容器和滤波电抗器组成特定的滤波
通道 ， 向系统 提 供恒定容 性 无功 功率 ，兼
有滤除谐波的作用。 根据 恒无 功功 率理论 ， Ｃ部分 产生 恒 Ｆ
定 的容 性无功 Ｑ ；Ｔ Ｒ 部 分产 生连续 可 ｃ Ｃ 变 的感 性无功 ＱＴＲ 则进 线变 压器 提供 的 ｃ，
的正 弦波 形 ，而是 不 同程度 上 畸变 的非 正 弦波 。根 据傅利 叶 级数进 行 展 开，可 分解 成若 干高 次谐 波 。 由于 系统 中高 次谐 波造
成 的影 响 和危 害 是 多方 面 的， ： 生谐 波 如产 损 耗 、使 发／ 电／ 电设 备效 率 降 低 、加 配 用
４ 补偿类型 比较
主要 采用 以下 三种补偿 方 案 ：
１ ）固定 电容 补偿
① 固定无功补偿方案是补偿无功功率
的常 规方 法 。装 置具 有结 构简 单 、经济 方 便等 优 点 ，其 补 偿 的无功 容 量设 计是根据
速 电力电缆绝缘老化而易击穿、影响继电
保护 自动装 置动 作 的可靠 性 ，对通 讯 线 路 和控制 信 号造 成 电磁 及射 频 干扰 等 。 谐波源 分 为谐 波 电流 源 和谐 波 电压源 两种 ，发 、变 设备 一般 为谐 波 电压源 ；变
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冶金供 电系统 电能质量 治理 的工程设计
陈 春花
摘
要 ： 随着 钢 铁企业 大 规模 的发 展 ，越来 越 多的大 型非 线性 负 荷用 电生 产设 备也 随之投
入 使用 ，以沙钢 １ ０ 电弧炉 工 程为 例 ，笔者 拟对 项 目中 出现 的谐 波 电流量 、滤 波装 置类 型 ８ｔ
节 ＱＴｇ就 可达 到使 ＱＮ藻 一 给 出值 （ Ｃ 常 数） ，甚至 可使 Ｑ ＝ ， 即从 理 论上 使功 率 Ｎ０ 因数 达到 １ ，从 而使 电压波 动 为零 。补偿 效果好 坏 的关键 是准 确控制 晶闸管 的触 发 角 ，得到 所需流 过补偿 电抗 器 的 电流 。 晶 闸管相控 电抗 器 （ Ｃ Ｔ Ｒ）型静 止 型 动态 无功 补偿装 置 （Ｖｃ）是 目前最 先进 Ｓ 的一 种补 偿技术 ，技术 含量 高 ，过 去 以进 口产 品居 多 ，导 致设备 造价 昂贵 ，同时 ， 由于 普遍 采用 的复杂 的水 冷系 统 ，造成可
投资。
２ 谐 波 电流 产 生 及 危 害
随着 钢铁 企业 大规 模 的发展 ，越 来越
多 的大型 用 电生产 设备 也 随之投 入使 用 ，
供配 电系统 中的高次谐波 除来 自外部 电
源 ，主要 产生 于非 线性 负荷 用 电设备 ，如
３ ）电弧炉 和变 流装 置 并存 ，且容量 较 大 时 ，宜 分 别设 置在 不 同变 压器 的二 次母
和 小 电抗 器 串联 的 电容 器 。
③晶闸管相控 电抗器 （ Ｃ Ｔ Ｒ）型：是
由Ｔ Ｒ （ Ｃ 并联 可调 电抗 器 ）＋ Ｃ （ Ｆ 补偿 电 容 ）两 部分组成 。 中 Ｔ Ｒ 由全数 字控 制 其 Ｃ 系统 、晶 闸管功率 阀组 、 偿 电抗器 组成 ， 补 通 过 晶 闸管 调 整 电抗 器 的 电流 ，从 而 使
③固定无功补偿方案不能抑制谐波和
电压 波动 。
２ ）静 态 无功补 偿（Ｃ Ｆ）
①静态无功补偿（ｃ 的功能是提高功 Ｆ） 率因数及滤除谐波，由于 Ｆ Ｃ的补偿容量 是固定的，一般适合负荷相对比较稳定的
场 合 。但对 于负荷 波动 比较 大 的场 合 ，补 偿 效果就 很 不理想 。由于其 补偿 的无功容 量 设计 是根据 计算 的平均 负 荷大 小而确 定 的 ，在 负荷 较 小时 ，造 成过 补 ，大 量无 功 倒 送 ， 电业 部 门对无 功 的计 量是 “ 转正 反
计” 所 以过补造成功率因数降低； ， 在负荷
较重 时 ，补偿 容量又 不够 ，功 率数 同样不 能满 足要 求 。 目前 国 内， 由于 Ｆ 的设计 Ｃ 容量 往往 偏大 ，造成 Ｆ 不 能投运 或 只部 Ｃ 分 投运 的情 况不 少 。采用“ 能型” 智 自动投 切滤 波装 置可 部分 解决此 问题 。
计算 的平均负荷大小而确定的，是一个不
可调 的固定量 组 ，通 常 由电抗器和 电容 器 串联 组成 ，其 功 能主 要是 补偿 负荷产 生的 感性 无功 。一般 采 用机械 开 关控制 电容器
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的投 切 ，投 切 时的冲 击 电流 和操 作过 电压 大 ，易 发生 谐振 ，因此 不 能频繁投 切 。
选 择 、布置 和投 资等基 本 设计 要素 进行 简单 的探 讨 。 流 装置 、 电弧炉 和 电抗 器等 为谐 波 电流源 。 谐 波 电流源 产 生 的高次 谐波 电流 若不
设滤 波装 置 ，谐波 电流流 向基 波源 ， 即流
向电源 侧 。
１ 电能质量及技术指标
电能质 量 是指 电压 、频 率和波 形 的质 量 。即将 电源 的 电压 、 电流 和频 率值 与标 准 或 预期 值作 比较 ， 以表 征 电源 品质 的统 称。 衡 量 电 能质 量 的技 术 指 标 主 要 包 括 有 ： 电压 波动 、频 率波动 、谐波 和三 相不 平衡 等 。
３ 滤装置设置原 则
１ ）必 须 满 足 国家 颁 布 的谐 波 管 理规
定；
２ ）一 般 设 计 要 求 系 统 谐波 阻抗 为感 性 ，故滤 波装 置 宜 设置在 总 降变 电所主变 压器 二 次侧 ， 实现集 中滤 波 和无 功补偿 ， 可 以提 高滤 波和 补偿 效果 ，方便 管 理 ，减 少
线上 ，并各 自设 置相 应 的滤波 器 。
变流 装置 和 电弧炉 ， 以及 具 有变 频调 速 的 风机 和各 种气 体光源 等 等 。 由于 许 多非线 性负荷 用 电设备投 入 使
用 ，其 电压 、 电流 波形 实际 上 已不是 完 整
４ ；滤 波器 设 计应考 虑 背景谐 波和近 ） 期 发展 的非线 性 负荷 。
Ｔ Ｒ 回路产生可变感性负载；Ｆ 回路由 Ｃ Ｃ 滤波电容器和滤波电抗器组成特定的滤波
通道 ， 向系统 提 供恒定容 性 无功 功率 ，兼
有滤除谐波的作用。 根据 恒无 功功 率理论 ， Ｃ部分 产生 恒 Ｆ
定 的容 性无功 Ｑ ；Ｔ Ｒ 部 分产 生连续 可 ｃ Ｃ 变 的感 性无功 ＱＴＲ 则进 线变 压器 提供 的 ｃ，
的正 弦波 形 ，而是 不 同程度 上 畸变 的非 正 弦波 。根 据傅利 叶 级数进 行 展 开，可 分解 成若 干高 次谐 波 。 由于 系统 中高 次谐 波造
成 的影 响 和危 害 是 多方 面 的， ： 生谐 波 如产 损 耗 、使 发／ 电／ 电设 备效 率 降 低 、加 配 用
４ 补偿类型 比较
主要 采用 以下 三种补偿 方 案 ：
１ ）固定 电容 补偿
① 固定无功补偿方案是补偿无功功率
的常 规方 法 。装 置具 有结 构简 单 、经济 方 便等 优 点 ，其 补 偿 的无功 容 量设 计是根据
速 电力电缆绝缘老化而易击穿、影响继电
保护 自动装 置动 作 的可靠 性 ，对通 讯 线 路 和控制 信 号造 成 电磁 及射 频 干扰 等 。 谐波源 分 为谐 波 电流 源 和谐 波 电压源 两种 ，发 、变 设备 一般 为谐 波 电压源 ；变
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冶金供 电系统 电能质量 治理 的工程设计
陈 春花
摘
要 ： 随着 钢 铁企业 大 规模 的发 展 ，越来 越 多的大 型非 线性 负 荷用 电生 产设 备也 随之投
入 使用 ，以沙钢 １ ０ 电弧炉 工 程为 例 ，笔者 拟对 项 目中 出现 的谐 波 电流量 、滤 波装 置类 型 ８ｔ
节 ＱＴｇ就 可达 到使 ＱＮ藻 一 给 出值 （ Ｃ 常 数） ，甚至 可使 Ｑ ＝ ， 即从 理 论上 使功 率 Ｎ０ 因数 达到 １ ，从 而使 电压波 动 为零 。补偿 效果好 坏 的关键 是准 确控制 晶闸管 的触 发 角 ，得到 所需流 过补偿 电抗 器 的 电流 。 晶 闸管相控 电抗 器 （ Ｃ Ｔ Ｒ）型静 止 型 动态 无功 补偿装 置 （Ｖｃ）是 目前最 先进 Ｓ 的一 种补 偿技术 ，技术 含量 高 ，过 去 以进 口产 品居 多 ，导 致设备 造价 昂贵 ，同时 ， 由于 普遍 采用 的复杂 的水 冷系 统 ，造成可
投资。
２ 谐 波 电流 产 生 及 危 害
随着 钢铁 企业 大规 模 的发展 ，越 来越
多 的大型 用 电生产 设备 也 随之投 入使 用 ，
供配 电系统 中的高次谐波 除来 自外部 电
源 ，主要 产生 于非 线性 负荷 用 电设备 ，如
３ ）电弧炉 和变 流装 置 并存 ，且容量 较 大 时 ，宜 分 别设 置在 不 同变 压器 的二 次母
和 小 电抗 器 串联 的 电容 器 。
③晶闸管相控 电抗器 （ Ｃ Ｔ Ｒ）型：是
由Ｔ Ｒ （ Ｃ 并联 可调 电抗 器 ）＋ Ｃ （ Ｆ 补偿 电 容 ）两 部分组成 。 中 Ｔ Ｒ 由全数 字控 制 其 Ｃ 系统 、晶 闸管功率 阀组 、 偿 电抗器 组成 ， 补 通 过 晶 闸管 调 整 电抗 器 的 电流 ，从 而 使
③固定无功补偿方案不能抑制谐波和
电压 波动 。
２ ）静 态 无功补 偿（Ｃ Ｆ）
①静态无功补偿（ｃ 的功能是提高功 Ｆ） 率因数及滤除谐波，由于 Ｆ Ｃ的补偿容量 是固定的，一般适合负荷相对比较稳定的
场 合 。但对 于负荷 波动 比较 大 的场 合 ，补 偿 效果就 很 不理想 。由于其 补偿 的无功容 量 设计 是根据 计算 的平均 负 荷大 小而确 定 的 ，在 负荷 较 小时 ，造 成过 补 ，大 量无 功 倒 送 ， 电业 部 门对无 功 的计 量是 “ 转正 反