一、項目概述
1.編制的依據(jù)：
根據(jù)碳素廠煅燒車間.新焙燒車間.成型車間提供的用電數(shù)據(jù)及我方技術(shù)人員現(xiàn)場采集電氣數(shù)據(jù)編制此方案。
2.改造單位的基本情況：
碳素廠煅燒車間和新焙燒主要用電設備為：風機、混捏機和電焊機等動力設備，其中大部分設備使用了ABB變頻器,產(chǎn)生了大量的諧波，考慮到生產(chǎn)工藝的安全保障及電力品質(zhì)改造的方向， 根據(jù)設備用電情況及生產(chǎn)工藝要求進行諧波治理改造方案的設計。
3、供電系統(tǒng)情況分析：
碳素廠煅燒車間，新焙燒，成型用電設備以電機為主。由于生產(chǎn)工藝要求的復雜性，對用電設備的供電質(zhì)量的可靠性要求較高。
在現(xiàn)場用電設備中，變頻負載所占比例較大，產(chǎn)生大量的諧波，影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，極大地惡化了線路和系統(tǒng)的電力品質(zhì)，對線路系統(tǒng)中的其他設備及PLC系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生了不良影響和安全隱患，同時造成不必要的電力能源額外損耗。
二、企業(yè)實施電效管理的必要性
1、諧波對設備及生產(chǎn)的影響
(1)諧波對電機的影響
諧波對電機的危害主要是產(chǎn)生附加的損耗和轉(zhuǎn)矩。由于集膚效應、磁滯、渦流等隨著頻率的增高而使在旋轉(zhuǎn)電機的鐵心和繞組中產(chǎn)生的附加損耗增加。在供電系統(tǒng)中，用戶的電動機負荷約占整個負荷的絕大部分。因此，諧波使電力用戶電動機總的附加損耗增加的影響最為顯著。由于電動機的出力一般不能按發(fā)熱情況進行調(diào)整，由諧波引起電動機的發(fā)熱效是按它能承受的諧波電壓折算成等值的基波負序電壓來考慮的。相關(guān)試驗表明，在額定出力下持續(xù)承受為3%額定電壓的負序電壓時，電動機的絕緣壽命要減少一半。諧波電流所產(chǎn)生的諧波轉(zhuǎn)矩對電動機的平均轉(zhuǎn)矩的影響不大，但諧波會產(chǎn)生顯著的脈沖轉(zhuǎn)矩，可能會出現(xiàn)電機轉(zhuǎn)軸扭曲振動的問題。
(2)諧波對變壓器的影響
諧波電流使變壓器的銅耗增加，特別是諧波會在其繞組中形成環(huán)流，使繞組過熱；對全星形連接的變壓器，當繞組中性點接地，而該側(cè)電網(wǎng)中分布電容較大或者裝有中性點接地的并聯(lián)電容器時，可能形成諧波諧振，使變壓器附加損耗增加。
(3)諧波對工廠自動控制系統(tǒng)的影響
隨著自動控制的普及，工廠大量使用了如PLC，DCS等電子設備的自動控制系統(tǒng)，此類設備對供電電壓的諧波畸變很敏感，這種設備常常須靠電壓波形的過零點和其它電壓波形取得同步運行。電壓諧波畸變可導致電壓過零點漂移或改變一個相間電壓高于另一個相間電壓的位置點。這兩點對于不同類型的自動控制設備是至關(guān)重要的�？刂葡到y(tǒng)對這兩點(電壓過零點與電壓位置點)的判斷錯誤可導致控制系統(tǒng)失控。諧波還嚴重干擾儀表信號的幅值，進而造成生產(chǎn)或運行中斷或誤動作，引起設備和生產(chǎn)事故，導致較大的經(jīng)濟損失。
（4）諧波對供電線路的影響
優(yōu)于供電線路阻抗的頻率特性，線路電阻隨著頻率的升高而增加。在集膚效應的作用下，諧波電流使輸電線路的附加損耗增加。在供應電網(wǎng)的損耗中，變壓器和輸電線路的損耗占了大部分，所以諧波使電網(wǎng)網(wǎng)損增大。諧波還使三相供電系統(tǒng)中的中性線的電流增大，導致中性線過載。輸電線路存在著分布的線路電感和對地電容，它們與產(chǎn)生諧波的設備組成串聯(lián)回路或并聯(lián)回路時，在一定的參數(shù)配合條件下，會發(fā)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振。一般情況下，并聯(lián)諧波諧振所產(chǎn)生的諧波過電壓和過電流對相關(guān)設備的危害性較大。當注入電網(wǎng)的諧波的頻率位于在網(wǎng)絡諧振點附近的諧振區(qū)內(nèi)時，會激勵電感、電容產(chǎn)生部分諧振，形成諧波放大。在這種情況下，諧波電壓升高、諧波電流增大將會引起繼電保護裝置出現(xiàn)誤動，以至損壞設備，與此同時還可產(chǎn)生相當大的諧波網(wǎng)損。對于電力電纜線路，由于電纜的對地電容比架空線路約大10-20倍，而感抗約為架空線路的1/2-1/3，因此更容易激勵出較大的諧波諧振和諧波放大，造成絕緣擊穿的事故。
(5)影響繼電保護和自動裝置的工作和可靠性
諧波對電力系統(tǒng)中以負序(基波)量為基礎(chǔ)的繼電保護和自動裝置的影響十分嚴重，這是由于這些按負序(基波)量整定的保護裝置，整定值小、靈敏度高。如果在負序基礎(chǔ)上再疊加上諧波的干擾則會引起發(fā)電機負序電流保護誤動(若誤動引起跳閘，則后果嚴重)、變電站主變的復合電壓啟動過電流保護裝置負序電壓元件誤動，母線差動保護的負序電壓閉鎖元件誤動以及線路各種型號的距離保護、高頻保護、故障錄波器、自動準同期裝置等發(fā)生誤動，嚴重威脅電力系統(tǒng)的安全運行。
( 6)干擾通信系統(tǒng)的工作
電力線路上流過的5、7、11、13等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合，在鄰近電力線的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓，干擾通信系統(tǒng)的工作，影響通信線路通話的清晰度，而且在諧波和基波的共同作用下，觸發(fā)電話鈴響，甚至在極端情況下，還會威脅通信設備和人員的安全。另外高壓直流(HVDC)換流站換相過程中產(chǎn)生的電磁噪聲(3-10kHz)會干擾電力載波通信的正常工作，并使利用載波工作的閉鎖和繼電保護裝置產(chǎn)生動作失誤，影響電網(wǎng)運行的安全。
(7)對用電設備的影響
諧波會使如照明設備、通信設備、電視及音響設備、電腦設備、載頻遙控設備等都容易受諧波的干擾而影響其正常的工作或減少其使用壽命.
(8)諧波對人體的影響
從人體生理學來說，人體細胞在受到刺激興奮時，會在細胞膜靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生快速電波動或可逆翻轉(zhuǎn)，其頻率如果與諧波頻率相接近，電網(wǎng)諧波的電磁輻射就會直接影響人的腦磁場與心磁場。
