供配电系统电能质量
治
理
方
案
1项目背景
武钢供配电系统是一个复杂的配电网络，大功率、冲击性、不对称性和非线性负荷在武钢的大量使用、武钢配电网络结构的复杂性及大量的新改建产线，以及环境保护和生产成本的制约等诸多因素，使武钢配电系统越来越运行在接近临界条件下，大大增加了运行条件的不可预知性，配电系统存在的电能质量问题越来越成为制约武钢安全生产的重要因素。近年来武钢事业部的生产秩序接连受到电能质量问题的困扰。另外随着流程性企业规模的不断扩大，新项目用电设备对原有供配电网络的冲击均对供配电系统提出更高的要求，因此开展系统电能质量测试评估是非常有必要的。
通过上海宝钢安大电能质量有限公司在2011年对武钢供配电系统的电能质量测试及评估，我们获得了武钢供配电系统内部电能质量的详细情况，并据此提出了相应的解决方案。2存在问题
影响武钢供配电系统安全可靠、优质经济运行的电能质量问题主要有以下几个方面：2.1 变压器经济运行问题
通过对武钢厂各供电变压器平均负载率的统计分析可以看出，在测试时间内，部分配电变压器的负载率较低，配电变压器的总容量偏大，配电变压器有功损耗和无功损耗增加，使变压器的运行效率降低，造成电能的浪费。
2.2 电压偏差
通过对测试数据的分析，二冷轧10kV段母线，二总降2#变35kV、3#变35kV，高线变10kV I段、高线变10kV II段，冷轧变1#、2#10kV段，三炼钢3#、4#35kV，1#变10kV，四炼钢3#变35kV段的电压偏差均超过国标《电能质量供电电压偏差》（GB12325-2008）规定的限值。
2.3 电压波动与闪变
通过对测试数据的分析，武钢220kV和110kV段电压闪变基本满足国标《电能质量电压波动和闪变》（GB12326-2008）规定的限值；仅冶金变110kV II段电压闪变超过规定的限值。下级变电站中，在本次测试时间段内，仅高线变10kV II段长时闪变略超过国标《电能质量电压波动和闪变》（GB12326-2008）规定的限值。二热轧、二总降、三炼钢、四炼钢35kV系统由于系统所带负荷主要为轧机或电炉，系统电压波动偏高。
2.4谐波
通过对测试数据的分析，武钢厂与电力公司PCC点的各次主导谐波电流和各次主导谐波电压基本都在国标《电能质量公用电网谐波》（GB/T 14549-1995）规定的限值范围之内。
对于武钢内部的供配电系统来说，4个220kV总降110kV进线主导谐波电流值均均满足《电磁兼容限值中高压电力系统中畸变负荷发射限值的评估》（IEC61000-3-6）规定的限值。其它测试线路，谐波电流值较大的有：
二冷轧10kV VIII段5，7次谐波电流；
二热轧1#变35kV进线侧2、3、4、5次谐波电流，3#变35kV进线侧3、4、5次谐波电流；二总降2#变35kV进线侧2、3、5次谐波电流，3#变35kV进线侧2、3次谐波电流；
冷轧变1#10kV进线5、11次谐波电流，2#变10V进线侧5、11次谐波电流值较大；
三硅钢10kV I段进线5次谐波电流，10kV II段进线5次谐波电流；
矽钢变1#10kV进线5、11次谐波电流，2#10kV进线侧5次谐波电流；
一总降10kV III段5次谐波电流；
CSP35kV IV段侧2、3、5、7次谐波电流。
2.5 各供电线路的功率因数
在测试的时间范围内，各主要供电线路的功率因数都达到了较高的水平；但同时也有部分用电线路由于种种原因功率因数较低：
二冷轧2#变10kV VIII段进线，其所带无功补偿装置投运，在进线侧表现为无功功率倒送，线路功率因数较低，为0.65；
二总降2#变35kV、3#变35kV段主要负荷为精炼炉，测试工况下，平均功率因数较低分别为0.78、0.74；
高线变1#轧机线和2#轧机线平均功率因数较低，分别为0.72、0.8；
冷轧变10kV I段滤波器未投，II 段SVC只投入H3、H5支路。1#变10kV侧平均功率因数低，为0.66；
三炼钢变3#变35kV侧和4#变35kV侧平均功率因数较低，分别为0.73，0.55，且4#变35kV 侧有无功功率倒送；
矽钢变I段SVC退出，II段静补退出，矽钢变1#、2#变10kV进线侧平均功率因数较，分别为0.45、0.75；
一总降2#、3#变10kV进线侧平均功率因数较，分别为0.82、0.75；
CSP的35kV V段进线侧平均功率因数较低，为0.76。
3治理方案
针对武钢供配电系统存在的电能质量问题，应当采取如下解决措施：
（1）合理调整武钢厂各配电变压器的负载功率，在最大负载率不是很大的情况下，尽
量避免各配电变压器的平均负载率在小于30%或者大于60%的工况下运行。
（2）合理调整二冷轧2#变10kV VIII段补偿装置的补偿容量，使其平均基波功率因数达到0.92以上；
冷轧变I段SVC应考虑使其恢复运行，并在其投运后，针对测试时间段内冷轧变10kV I 段高次谐波超标严重情况，进行检测评估，评价对高次谐波滤波效果；冷轧变II段虽投有滤波装置，但对高次滤波效果不明显，考虑根据最新实际运行情况，对滤波装置进行调整；
合理配置三炼钢3#变、4#变35kV 段补偿装置，使其平均基波功率因数达到0.92以上；
矽钢变10kVI段SVC应考虑使其恢复运行，并在其投运后，针对测试时间段内10kV I 段高次谐波超标严重情况，进行检测评估，评价对高次谐波滤波效果，10kV II段静补装置应考虑使其恢复运行，并在其投运后，针对测试时间段内10kV II段高次谐波超标严重情况，进行检测评估，评价对高次谐波滤波效果
（3）二热轧1#、3#35kV段虽配置有SVC装置，据测试数据分析，4次谐波电压较大，使母线总畸变率值较大，且2、3、4、5次谐波电流较大，建议根据系统最新实际运行情况进行检测评估；
针对以上问题的解决方案见下表所示
表1 电能质量问题及解决方案
（4）二总降2#变35kV、3#变35kV段，高线变1#轧机线和2#轧机线，一总降2#、3#变10kV进线侧（10kV III段总畸变率较高），CSP的35kV V段进线侧功率因数均较低，部分线路平均功率因数均在0.74到0.8之间，见下表所示
表2 线路功率及功率因数
