全數(shù)字化整流系統(tǒng)中節(jié)能與抑制諧波的設計方式及運行效果

成金平，吳彬，馮新建，毛學七

（1.新疆天業(yè)天辰化工有限公司，新疆石河子832000；2.廣州電器科學研究院，廣東廣州510300）

全數(shù)字化整流系統(tǒng)中節(jié)能與抑制諧波的設計方式及運行效果

成金平1，吳彬1，馮新建1，毛學七2

（1.新疆天業(yè)天辰化工有限公司，新疆石河子832000；2.廣州電器科學研究院，廣東廣州510300）

介紹了新疆天業(yè)集團天辰化工公司全數(shù)字化整流裝置的整流系統(tǒng)依靠整流主變的移相角、控制角的自動調(diào)節(jié)、增加脈波數(shù)、一機兩槽等措施來實現(xiàn)節(jié)能降耗及抑制諧波，成效顯著。

節(jié)能；抑制諧波；設計；運行

新疆天業(yè)集團天辰化工公司40萬t/a PVC項目于2007年11月正式投產(chǎn)，該公司引進日本旭化成高電流密度零極距自然循環(huán)離子膜電解槽，離子膜整流裝置包括7臺整流主變、14臺晶閘管整流器（一機兩槽方式）、7臺純水冷卻器（1臺純水冷卻器供2臺整流柜）。由于整流設備先進，控制系統(tǒng)合理且完善，自投產(chǎn)以來，在節(jié)能降耗及抑制諧波方面取得了顯著成效。

1 整流系統(tǒng)組成及主要參數(shù)

高電流密度零極距自然循環(huán)離子膜電解槽的最大電流密度為6.0 kA/m2，額定電壓為490 V，電槽正常運行電流密度為5.5 kA/m2。電解配套ELE9000型晶閘管整流器，該裝置是基于工業(yè)計算機的全數(shù)字化系統(tǒng)，設有1套遠程控制柜和1套后臺微機監(jiān)控系統(tǒng)，可以對整流系統(tǒng)中的高壓開關(guān)、整變、有載開關(guān)、整流柜、直流刀開關(guān)和純水冷卻器進行數(shù)據(jù)采集和遠程控制，14套整流監(jiān)控系統(tǒng)采用通訊光纜傳輸，雙微機相互熱備用。

整流主變選型為ZHSFPT—18500 kVA/35，運行方式為一機兩槽，電網(wǎng)電壓為36.5 kV，額定直流電流為2×16.2 kA，額定直流電壓為490 V，15級有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍為65%～105%。采用三相橋式整流同相逆并聯(lián)，單機組整流脈波數(shù)為2×6，整流主變總等效脈波數(shù)為48，冷卻方式為強油風冷，晶閘管整流器為KHS—16.2 kA/490V型。

2 節(jié)能與抑制諧波設計方式

40萬t/a PVC工程采用的ELE9000控制系統(tǒng)為全數(shù)字化、智能化的整流調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)，該裝置設置α控制角與整流變壓器有載調(diào)壓開關(guān)連動調(diào)檔，α控制角可根據(jù)電網(wǎng)及生產(chǎn)負荷情況設置上、下限在線修改，在運行中將其控制角設定范圍α<10°或α>23°，當控制角達到上述范圍后，控制器發(fā)出調(diào)檔請求，自動連動或手動有載調(diào)壓開關(guān)進行調(diào)檔，以確保整流器在較高的功率因數(shù)下運行，這樣，系統(tǒng)的有功功率比較大，完全達到經(jīng)濟節(jié)能的效果。

該工程有14臺離子膜整流設備，產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)影響較大，為了抑制諧波，采用了以下措施。

（1）整流主變具有移相角，等于增加了整流站等效相數(shù)，這是一種減少諧波含量的有效方法。等效多相制的原理是用人為的方法使所有整流器的同名相電壓之間發(fā)生相位移，以減少諧波分量。7臺整流調(diào)壓主變移相角度分別為±3.75°、±11.25°、±10°、0°，因此，系統(tǒng)輸出到網(wǎng)側(cè)諧波分量減少，起到減小諧波的作用。

（2）為減少整流設備產(chǎn)生諧波注入電網(wǎng)，在選型時增加設備輸出脈波數(shù)，采用一機兩槽供電方式單機組成12脈波，4臺機組構(gòu)成等效48脈波，避免在深控狀態(tài)下工作。整流系統(tǒng)在深控狀態(tài)下工作會產(chǎn)生非常嚴重的諧波，故采用有載調(diào)壓開關(guān)進行粗調(diào)，可控硅進行細調(diào)，避免整流系統(tǒng)在深控狀態(tài)下工作，有效抑制了高次諧波的產(chǎn)生。

3 抑制諧波節(jié)能運行的效果

自2007年11月27日以來，電槽在5.5 kA/m2電流密度下運行，電力部門對整流系統(tǒng)在未加濾波及補償裝置下，一機兩槽方式運行時的系統(tǒng)諧波進行了檢測，結(jié)果見表1。

表1 1號整流變諧波電流檢測與允許值對比結(jié)果

檢測結(jié)果表明，運用此設計方式，不但自然功率因數(shù)及設備利用率高，而且極大地減少了對電網(wǎng)的諧波注入量，無需投資消除諧波設備及補償裝置，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本。

整流系統(tǒng)采用接線方式具有移相角、15級有載調(diào)壓檔優(yōu)點的整流變壓器，并采用先進的全數(shù)字化計算機控制，在整流器穩(wěn)流精度高、響應速度快等優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)還實現(xiàn)了對有載調(diào)壓開關(guān)與控制角的智能調(diào)節(jié)，保證整流系統(tǒng)在較高功率因數(shù)下運行，減少諧波對電網(wǎng)的注入，使設備達到經(jīng)濟、合理運行。該裝置投運以來，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，操作便捷，在未加裝消除諧波設備、補償裝置的情況下，諧波含量未超標，一機兩槽方式運行的自然功率因數(shù)達到0.94～0.98，完全滿足化工工藝需要，達到節(jié)能效果。

Design and operationaleffectsof energy saving and harmonic wave inhibitions in digital rectifier system

CHENG Jin-ping1,WU Bin1,FENGXin-jian1,MAOXue-qi2
（1.Xinjiang Tianye Tianchen ChemicalCo.,Ltd.,Shihezi832000,China; 2.Guangzhou Electric ApparatusResearch Institute,Guangzhou 510300,China）

The measures of energy saving and harmonic wave inhibitions in digital rectifier system were introduced,including adjustingmain transformer phase-shifting angle,self-regulation of controlled angle, increasing pulsewave and one for two rectifier.Operationaleffectswerebetter.

energy saving;harmonicwave inhibitions;design;operation

book=4,ebook=74

TM461

B

1009－1785(2010)07－0004-02

2009-09-18