棉纺企业低压配电室增设有源滤波设备节能实践

在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。由于棉纺企业的绝大部分设备大量使用电子设备、变频器、整流器等，因此会产生大量谐波电流。我公司环锭纺细纱、络筒车间配电设备受谐波影响，造成低压总进线断路器烧损、电气设备运行温度超标使绝缘老化、用电量电损增加等问题，影响配电设备的正常运行。为根本解决谐波治理、消除用电安全隐患、节约电能，结合行业相关棉纺企业谐波治理经验，邀请相关技术人员进行论证，确定谐波治理方案。

车间供电现状。棉纺企业各车间大量的非线性负载（整流器、变频器、开关电源等）投运后，电网谐波及无功含量日益严重，大量谐波的存在会使用电设备的附加损耗增加，其中5次、7次、11次、13次谐波分量严重超标。与此同时，有害谐波源已经污染到外部供电电网中，对工业园区110 kV变电站的供电设备也造成了严重的威胁，造成两次变电站的电压互感器损坏。

对比目前常用的几种谐波治理方案，确定使用有源滤波器（APF）作为谐波治理的主要手段。APF可有效治理2次～51次谐波，且不会产生谐振和放大谐波电流。

首先，用专门的精密仪器实际测量变电室的运行负荷量和各种谐波源的实际占比情况，根据测得的实际数据确定各个变电室是否需要加装有源滤波设备。以我们公司环锭纺2#配电室为例，测试时电流2 880 A左右，电流波形发生明显的畸变，谐波电流畸变率24.5%、电压畸变率10.1%；主要以5次和7次谐波电流为主，其中5次谐波电流达到664 A。谐波严重，需要及时治理。

谐波治理装置投运后，系统功率因数提升到0.95以上；后纺供电系统运行电流从2 500 A（最大运行电流）减小至2 400 A左右，单相最大可减小100 A电流，电压、电流波形均有很好的改善；谐波含量减小，谐波电压畸变率由9.1%降至4.6%、谐波电流畸变率由18.7%减至5.0%，在容量范围内很好地改善了系统的谐波含量值；所在配电室中振动、噪声以及无功谐波引起的温度均有良好的改善。

有源滤波装置不但能净化供电质量，确保供电设备的良好运行，还有一定的节电效果，每个变电室节约电流在100 A左右。如果按照60 A的节约量计算，每年可节约电量1.732×380 V×60 A×0.95×24 h×30天×12月/1 000≈324 130 kW·h。按照0.4元/（kW·h）计算，每个变电室每年可节约电费约12.97万元，6个配电室每年可节约电费77.82万元。有源滤波设备总投资216.36万元（含18个有源滤波柜、备品备件、专用工具、安装调试、运保费等），保守估计3年内可以收回成本。

此项目在2022年6月份进行全面实施，通过3个月实际测量统计，电网谐波数据得到较大改观，公司供电质量得到很大的改善，保证了供电设备的可靠运行。经3个月的实际运行，估算年节约电费可达100余万元，节能效果较好。