节能减排示范项目港区电网动态无功补偿及谐波治理技术.docx

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节能减排示范项目港区电网动态无功补偿及谐波治理技术
节能减排典型示范项目——港区电网动态无功补偿及谐波治理技术
；在各个分变电所母线上采用动态无功补偿装置进行分散补偿；在主要的大型装卸机械上进行就地无功补偿，形成三位一体的无功补偿体系。从机械设备到各变电所乃至整个港区电网，平均功率因数达到以上。
2、治理高次谐波。在全面系统地摸清各类装卸机械发生高次谐波情况，以及高次谐波在电网中传播分布的基础上抓住重点，本着“经济、合理、优化”的治理原则，将谐波治理与无功补偿结合考虑，使港区电网质量达到国家有关标准。
（三）工作思路
面对港口电网功率因数低、高次谐波污染这两个问题，解决的思路和方法很重要，它决定了治理的时效和经济代价。广州港的思路是：构建电网三级无功补偿体系，按轻重缓急，先抓集中补偿，即在港区电网进线端集中补偿。这样抓一个点，工期短、投资少、见效快，立竿见影地扭转了被供电局罚款的局面。但是，集中补偿“补上不补下”，港区电网内部功率因数低并未好转。第二步，抓二级变电所的动态无功补偿，即分散补偿。要做好补偿，还需要解决动态补偿的技术问题。由于港口大型电动装卸机械负荷电流快速变化，无功补偿必须具备快速响应的特性，克服原有补偿装置所出现的过补偿或欠补偿的现象；另外，采用计算机控制技术控制晶闸管替代接触器投切，以解决传统控制方式的无功补偿装置，元器件易损坏、维修困难和运行成本高的难题。第三步，抓大型设备的就地补偿。进一步提高整个电网的功率因数。就地补偿分两种，一是相对稳定的负载如大容量的皮带机，可采用就地与电动机并联电容器组的静态无功补偿方法；二是电流剧烈变化的大型机械，如桥吊、门机等，必须配套动态无功补偿装置。
关于高次谐波污染问题，不是头痛医头孤立地解决某个设备问题，而是要系统全面地弄清各类设备产生高次谐波的频谱，弄清高次谐波在电网中传播和分布的情况。针对所存在的问题，抓住主要问题予以解决。
将动态无功补偿、高次谐波治理等问题列入科技项目计划，通过科技进步促进电网治理。
2001年，广州港安排了科技立项，研究一套动态无功补偿装置。解决好技术难题，切实促进动态无功补偿。
2001年，还安排了一个科技立项，对港口典型电网的高次谐波污染状况检测分析。当时用什么仪器、如何检测高次谐波并无经验可循，因此，以科技立项的形式推动港区电网高次谐波的检测摸查及治理。
三、实施方案
针对港区电网功率因数低和频繁出现设备故障的现象，2001年广州港集团立项研究无功补偿和谐波检测两个科技项目，对港区电网功率因数补偿提出了经济合理的实施方案，对港区谐波源、谐波分布状况进行了全面测试分析，并在部分港区进行试点，选取了合适、可行、可靠的技术后，在全港进行实施。2004年立项开展西基桥式抓斗卸船机动态无功补偿和谐波治理项目。 2007年再次立项抽查检测治理后的港区电网高次谐波状况，对实施成果进行了验证考核，结果表明高次谐波含量很小，符合国家标准。
（一）新沙港区动态无功补偿及谐波治理实施案例
对港区功率因数和谐波污染采取三级补偿和治理方案。分别在110kV电站10kV侧进行集中无功补偿、在各分变电站低压侧进行分散无功补偿和在大于等于132kW的交流电动机旁进行就地无功补偿。
1、110kV电站集中无功补偿
110kV电站10kV侧，采用自动无功补偿装置。高压电容器分成300 kVAr、600 kVAr、900 kVAr三组，按设定功率因数分组控制电容器的投切。 同时串联电抗器，组成LC滤波器，抑制电网高次谐波。
2、分变电所分散补偿
新沙公司对10kV二级电站中的主要电站进行了改造。首先在1＃分变电站进行。采用低压动态无功补偿装置，可跟踪负荷无功电流的变化，对电容器组进行快速投切，动态响应时间小于20~40ms。同时串联电抗器，组成LC滤波器，抑制电网中谐波分量较大的高次谐波，取得了良好效果，并推广应用至1＃、2＃、3＃分变电站。改造后各主要10kV电站的功率因数均达到以上。
3、用电设备就地无功补偿
就地补偿分两种，一种是相对稳定的负载，如皮带机的电动机，新沙公司在单机功率大于等于132KW的电动机旁装设补偿容量分别为30kVAr、45kVAr、60 kVAr的就地静态无功补偿装置。
另一种是电流剧烈变化的大型负载，如桥式抓斗卸船机、门机，由于桥式抓斗卸船机、门机的动作频繁，如果采用静态无功补偿装置会产生补偿不足或过补偿现象。针对桥式抓斗卸船机、门机的情况，新沙公司在购买桥式抓斗卸船机、门机时同时购买了配套的动态无功补偿装置，提高单机的无功补偿能力。
新沙公司通过各级电站、设备的无功补偿系统改造提高了