离子膜烧碱整流装置谐波治理效果的检测分析

郑建东，邓子伟，何 晖

（南宁化工股份有限公司，广西 南宁 530031）

离子膜烧碱整流装置谐波治理效果的检测分析

郑建东，邓子伟，何 晖

（南宁化工股份有限公司，广西 南宁 530031）

采用FLUKE43B电能质量分析仪，检测整流装置采取谐波治理措施后的谐波电压畸变率和谐波电流数值。检测结果表明，谐波治理的效果较理想，符合设计要求。

整流装置；谐波检测；治理效果

烧碱生产中的整流装置是一个大的谐波源，它污染电网，干扰其他用电设备的正常运行，特别是干扰自动控制系统的正常运行，增加能耗。为降低消耗，并节省谐波治理费用，新建企业应在设计阶段就采取谐波治理措施。某化工公司15万t/a离子膜法烧碱建设项目（一期7.5万t/a）设计中，采取了整流装置的谐波治理方案。该项目已于2010年10月投运，最近对谐波治理效果进行了检测。

1 谐波治理概况

该公司的电源由该市供电部门220 kV蝶山变电站供给，蝶山变电站110 kV线路送至上源变电站，再用35 kV电力电缆送至该公司35 kV变电站。

蝶山变电站现仅安装了1台180 MVA三圈电力变压器，110 kV线路长7 km，采用LGJ-300/50的钢芯铝绞线，上源变电站现安装1台63 MVA三圈电力变压器，采用2根YJV73-26/35-300的交联聚乙烯电力电缆并联送至化工公司35 kV变电站，距离为300 m左右。

该公司一期工程安装3台2.5万t/a的复极式离子膜电解槽，整流变压器型号为ZHSFT-11200/35，有载分接开关±9极，整流器型号为KHSJ-2×8kA/600，电力变压器为SZ-6300/35。以上4台变压器均接于35 kV变电站Ⅰ段母线。

在工程设计时，整流机组配置为单机组12脉波，3台机组等效36脉波，采用非同相逆并联方式。整流变压器采取网侧延边△移相方式，一组为0°和30°；一组为+20°和-10°；一组为-20°和+10°。另为二期工程预留的移相角为+15°和-15°；-5°和+25°；+5°和-25°。

该工程于2010年10月投运至2011年7月，因该市供电部门供电负荷原因，电解槽只有少部分时间能满负荷运行（直流电流为13 kA），大部分时间在80%~90%负荷下运行，本次检测时的运行负荷为92.6%（12.05 kA）。

上源变电站35 kV母线的短路容量现为145.449 MVA。

2 谐波检测

检测采用福路克公司的FLUKE 43B电能质量分析仪，采取测当时值的方式，进行了3次测试。

检测依据：GB/T14549-1993。采用FLUKE 43B电能质量分析仪对该公司35 kV变电站配电系统35 kV进线及3台整流变压器网侧的C.T、P.T二次信号（三相）进行测试，监测35 kV配电系统的电能质量。

检测数据：35 kV变电站总进线；1#整流变压器网侧；2#整流变压器网侧；3#整流变压器网侧；

2011年7月20日10时第1次检测数据见表1、谐波电流检测数据见表2、总谐波电流畸变率数据见表3。

表1 第1次检测数据

表2 谐波电流检测（实测值）

表3 总谐波电流畸变率%

注：国家标准GB/T14549-93中的基准短路容量为250 MVA。当电网公共连接点的最小短路容量不同于国标中的基准短路容量时，应按下列公式修正谐波电流允许值：

式中：Sk1-公共连接点的最小短路容量，MVA；

Sk2-基准短路容量，MVA；

Ihp-国标中第h次谐波电流允许值，A；

Ih-短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值，A。

第二次检测数据和第三次检测数据与第一次检测数据相近或相同。

3 治理效果分析

本工程在设计阶段，为了遏制整流装置产生的谐波对电网的污染和减少谐波对厂内自动控制设备等的干扰，采取了整流变压器移相的方法，经计算对比，采用12脉波/台的整流器。设计计算的总谐波电压畸变率为1.9%。

从检测的数据来看，该35 kV变电站总谐波电压畸变率为0.5%~0.7%，远远低于国家标准，比设计值（1.9%）也低了不少。从检测出的谐波电流数值来看，单台整流机组的一些谐波电流值仍较高，如I11约为6 A左右，I13大约为4 A左右，高于国家标准要求，但从该35 kV变电站的进线端来看，总谐波电流畸变率也是比较低的（0.6%~0.9%），因此，谐波电流还是在国家标准允许注入值之下。

现该工程还未安装电容补偿（滤波）装置，功率因数为自然功率因数（0.90~0.92）。该公司现在的电力负荷占上源变电站35 kV电力负荷的40%左右，从该站35 kV公共连接点看，该公司注入的各次谐波电流亦未超出所占的份额。

检测的数据比设计计算的数据低，由以下原因造成。

（1）设计计算时，采用的数值比较高。如直流电流取15 kA，而实际上，电解槽满负荷运行时（2.5万t/a），直流电流只有13 kA；计算时，整流变压器网侧电流为165 A，网侧交流功率为9 993 kVA左右。本次测试时，运行的直流电流仅为电解槽满负荷运行的92.6%，以1#整流机组为例，网侧交流功率为7 316 kVA，网侧运行电流为112 A左右 （整流变压器的负载率为66.16%）。当电解槽满负荷运行，直流电流为13 kA时，网侧交流功率为8 237 kVA左右，网侧运行电流为126 A左右 （整流变压器的负载率为74.48%）。估计在电解槽满负荷运行时，总谐波电压畸变率和总谐波电流畸变率都会有所增加，但增幅不会很大，在国家标准允许值之下。

（2）整流变压器制造商的制造工艺较高，移相角准确，以及整流器晶闸管控制角对称性精度的提高，减少了非特征谐波电流含有率，从现有数值看，应低于2%，从而降低了谐波电压的水平。

（3）设计计算时，110 kV变电站的电力变压器容量按40 MVA计算，现实际为63 MVA，则短路容量应增大，系统阻抗相应减小，谐波电压也会比设计计算小。

为了降低氯碱整流装置的谐波水平，应采取以下措施：a.在氯碱工程中，将整流变压器移相设置，采用多脉波整流器，形成等效多相整流电路。采用整流器的脉波数和整流变压器的移相角，应以计算确定。b.采购制造工艺高，整流变压器移相角准确、整流器晶闸管控制角对称性精度高的产品。

综上所述，本工程谐波治理的效果比较好。这些数据为今后装设电容补偿（滤波）装置提供了依据，也证明了设计是成功的。可以预见，当二期工程完工后，该公司谐波治理的效果也是比较理想的。

Detection and analysis of ion membrane caustic soda rectifying device harmonic control

ZHENG Jian-dong，DENG Zi-wei，HE Hui
（Nanning Chemical Co.,Ltd.,Nanning 5300031，China）

Using power quality analyzer to detect rectifying device harmonic voltage distortion rate and harmonic current value.The results show that harmonic control effect is ideal,comply with the design requirements.

rectifying device;harmonic detection;treatment effect

TQ083+.1

B

1009－1785(2011)12-0015-03

2011-08-26