摘要 本文針對首套國產化60MW發電機組空冷島低壓配電系統，風機變頻器負載諧波含量及大小進行分析論證，對合理選用濾波設備容量有著比較實用的工程意義。 關鍵詞 : 空冷島 變頻器 諧波電流 仿真計算 諧波變化趨勢 [align=center]Harmonic analysis on Power system of 600MW air-cold sub-critical generators group incold air island Plant ChundongLiu HngXul Xianan Wei （1.program Management DePartment of China Power Huolinghe Corl GrouP，Tongliao of lnter Mo ngolia028000 2.NortheastElectricPowerDesignInstitute，Changchun，Jilinl30021）[/align] Abstract：The PaPer aims at the analysis and argumentation of low voltage Powerd is tribution system of the first set 600MW generators grouP，the harmonic amount & size of air blow fan transducer load，which is significant in reasonably selecting the caPacity of the filtering device. Keywords:ColdAirisland，transducer，harmonic，simulationcalculation，changeternd of harmonic 1 引言 我國北方地區煤炭資源比較豐富，火力發電項目較多。國內五大發電集團都在北方地區設有火力發電廠。但是，由于我國北方地區水資源比較匾乏，因此，在火力發電項目中，對傳統的水循環冷卻系統進行技術的更新，開始采用國際上較為流行的空冷島風冷技術，國內風冷技術開始慢慢得到應用。 通遼發電廠三期工程為新建1臺060MW 空冷亞臨界發電機組。這套機組建成后，將是國內同容量發電機組首次國產化，對國內類似工程項目建設的示范性不可言喻。該機組空冷島低壓廠用電系統一次結線如圖1所示。 2 問題的提出 空冷島的直接空冷系統中風機使用變頻器可以帶來以下好處:A、節約廠用電;B、減小散熱器面積;C、使散熱器周圍的空氣動力場均勻。 空冷島的直接空冷系統中風機使用變頻器同時帶來的最大不利影響就是:由于變頻器產生大量諧波，而且眾多的變頻器產生的諧波相互疊加，比較復雜。諧波將會影響電動機正常運行，還會導致供電設備絕緣發熱損壞，系統內部或外部周圍的控制保護設備拒動或誤動，尤其是對電子產品影響更大。關于諧波的危害性，有大量的文獻有詳細的分析，本文不作贅述。 一般來講，變頻器諧波大小決定于以下主要因素： ① 觸發控制角a; ② 換流重迭角Y; ③ 觸發脈沖的對稱性; ④ 內置濾波技術。 在沒有相似工程經驗的前提下，針對低壓380V母線及高壓IOkV母線系統，變頻器負載產生的諧波究竟有多大，采用什么樣的方法治理，諧波治理設備容量選擇多大為合適，等等問題困繞著用戶方和設計方。 3 諧波含量的分析計算 3.1 采用ETAPPowerstatlon4.7軟件分析該軟件是基于微軟視窗系統的全圖形界面的電力系統仿真分析、計算的軟件。對諧波分析的計算遵從IEEE519a的標準進行諧波潮流分析，諧波共振基頻率掃描分析，模擬電壓和電流諧波源等計算，能夠提供電壓、電流總的方均根（RMS） ;電壓電流總和成峰值（ASUM）;總的諧波畸變度（THD）;通訊干擾系數（TIF）等計算結果。 本工程的電氣接線使用的計算模型包括發電機、各級變壓器、線路、電動機、變頻器等一次電氣系統參數。在本工程的電氣模型中，只有變頻器作為諧波電流源提供諧波電流。計算時候采用ETAP軟件中提供的EIEE常規6脈沖波型（波型附件略），沒有考慮任何濾波措施，計算結果中的5次和7次諧波的分量分別為基波電流的18.45%和13.19%。計算得結果具有一定的代表性和普遍意義，見表1。 仿真計算總的低壓母線上的諧波電流為1125A，由于此計算并未考慮任何濾波措施，所以結果肯定偏大。根據變頻器制造廠的計算數據和產品經驗，降低30%一40%的諧波幅值是完全可能做到的。按最不利因素考慮，可以消除30%的諧波電流，則實際諧波電流應該小于789A;同時考慮國標允許的諧波電流為180A（計算過程略），則需要做濾波處理的諧波電流應不大于609A。在這種情況下，由于空冷風機的運行方式也不完全是100%電動機功率運行，所以，在大多數情況下，低壓母線的諧波電流可以保證遠遠小于180A的國標要求。 3.2 采用Rockwell公司軟件分析 空冷風機最終選用的是Rcokwell公司的變頻器，變頻器總數為16 臺132kw，系統數據如圖2所示。 根據圖2中的系統電氣參數，基于變頻器3%進線電抗器、同時帶有內置中間直流電抗器的條件，并考慮變頻器95%負載率，仿真計算出表2的諧波含量。 表2仿真計算的低壓母線上諧波電流為764.88A，與用ETAP軟件仿真計算的結果1124.9A 小約360A（約32%）。這個差值的原因除了仿真原理外，應該還有后者考慮了交流側與直流側分別串聯了電抗器，以及內直LC濾波的原因。 3.3 相似工況測試分析 為了進一步對上述的仿真分析進行論證，筆者對具有相似工況的大同二電廠進行了測試，大同二電廠Zx6OOMW 發電機組空冷島廠電低壓系統包括四段母線，每段母線由一臺2500kVA變壓器供電，各段母線上的主要負載為14臺10kw 的變頻器，變頻器采用Semens公司，交流側串抗3%，直流側也串聯有電抗器。測試點為變壓器二次，380V母線進線處，其測試數據如表3所示。 從圖3可以看出，諧波電流畸變率與變頻器負載率成反比關系，呈負極性曲線特性，其極值軸值為24%。極值軸值的位置與變頻器脈沖數、交直流串抗、內置濾波相關連。諧波電壓畸變率與變頻器負載率成正比關系，呈正極性曲線特征，其極值軸為16%。極值軸值的位置與電流畸變率及系統阻抗參數相關連。按圖3曲線進一步分析，大同電廠空冷島系統在變頻器負載率為10%（約225OA）時，變壓器負載率約為62.3%，低壓母線諧波電流畸變率約為27.5%，此時諧波電流值為618.SA。對比 分 析 ，通遼電廠空冷島系統低壓母線，其主變容量相同，變頻器總裝機功率為16xl32kw=2nZkw，當變頻器100%負載率運行時，變壓器負載率約為84.5%（約305OA），低壓母線電流畸變率約為24.5%，此時諧波電流值約為746A。 3.4 小結 從以上三 種分析得出，對于通遼電廠三期空冷島低壓系統，當變頻器負載率為95%一100%時，低壓母線的電流畸變率約為25%左右，諧波電流值約為750A一800A。按380V母線短路容量23MVA，考慮到國標[3]對諧波電流注入值的要求，則可殘余注入總諧波電流值約為180A。因此，需要做濾波處理的諧波電流應不大于620A。 考慮到空冷風機的運行方式也不完全是10%電動機功率運行，所以，在大多數情況下，低壓母線的諧波電流可以保證遠遠小于180A的國標要求。綜合 諧 波 電流分析計算結果，對比國標要求以及考慮實際運行情況，并同時考慮盡量降低整體的造價，將有源濾波設備的電流值調整為6OOA，即可滿足要求。 4 結論 根據表三統計數據，進行曲線描繪如下（圖三）。本文就大容量火力發電機組廠用電空冷島低壓系統變頻器負載的諧波含量與大小，采用了電力系統專業仿真軟件進行了分析，同時參考了變頻器廠家的仿真分析，針對仿真計算的結果也參考了相似工程的諧波實測和數據分析。對相似的國產化火力發電項目中廠用電空冷系統中的諧波分析與諧波治理設計實施時具有一定的參考價值。 參考文獻 [1] 姜齊榮，趙東元，陳建業.有源電力濾波器.北京:科學出版社，205，10 [1] XiaolongLiu.HannonicEstimatorRePort一oneLine，RockwellAutomation.2（X）5，12 [1] 鋼鐵企業電力設計手冊編委會.鋼鐵企業電力設計手冊（上、下）.冶金工業出版社，19%. 作者簡介 劉春東（1968一），男，工學碩士，高級主管，主要從事發電項目電氣技術管理工作。 魏顯安（1966一），男，高級工程師，長期從事火力發電廠電氣系統設計咨詢工作。