珠海竹银水源工程竹洲头泵站变频器谐波改造探索

珠海竹银水源工程竹洲头泵站变频器谐波改造探索

张朗雄

珠海市城乡防洪设施管理和技术审查中心广东珠海519000

摘要：本文分析了谐波的常用改造方法，并针对竹洲头泵站变频器谐波产生的原因提出了改造方案，旨在提高电力系统的供电安全。

关键词：竹洲头泵站；变频器谐波；产生原因；改造方案

竹银水源工程是保障珠海向澳门安全供水的关键工程，工程由竹洲头泵站、竹银水库和输水管道组成。竹洲头泵站主要设备有5台卧式单级双吸离心泵，水泵单机流量为2.40m3/s，单机容量2240kW，总装机容量为11.2MW；5台2240kW、6kV交流异步电机；5台2240kW、6kV变频器；设备四用一备。泵站建成后，四台水泵机组在48赫兹频率以上工况运行时，设备对110KV供电专线产生的电压谐波测试正常，功率因数达到国家电网要求；而在48赫兹频率以下工况运行时，功率因数只有0.86，达不到0.9以上要求，且谐波测试后发现，奇次谐波畸变率为1.8%（供电电网要求不得大于1.6%），偶次谐波畸变率为0.8%（供电电网要求不得大于0.6%），因此，必须对竹洲头泵站变频器进行改造，才能达到国家电网要求。

一、常用谐波改造方法

对于谐波改造方法，多采用隔离、滤波、增加谐波阻抗和增加无功补偿装置的方法实现。

（１）使用隔离变压器：使用隔离变压器作为变频器与工作电源的隔离，隔离变压器对来自于变频装置的传导干扰进行隔离，变压器的短路阻抗也可以起到与变频滤波电容等容性元件的补偿作用，短路阻抗值相对越大，谐波含量就越小。

（２）采用无源滤波器：使用大功率的谐波过滤器并联接入变频器的电源端，谐波过滤器内部是电感和电容组成奇次滤无源波电路，用来吸收在整流和逆变过程中所产生的奇次谐波，防止谐波对电网的影响，同时也可提高系统的功率因数。

（３）使用微机消谐波装置：６KV母线电压互感器及变频器电压互感器处均采用了微机消谐波装置，６KV母线电压互感器消谐装置，对电压互感器零序电压进行循环检测，并进行消减谐波。

（４）增加无功补偿装置：变频器内部安装了较大容量的滤波电抗器，该电抗器与变频器相串联，运行时，电抗器将从系统吸收较大的无功功率，需配套足够的无功补偿装置，才能消除谐波。

二、泵站谐波产生分析

竹洲头泵站变频器生产厂家为了抑制泵组运行时所产生的谐波对电力系统造成的危险，在变频器内部特别加装了较大容量的滤波电抗器，该电抗器与变频器相串联，运行时，电抗器从系统吸收较大的无功功率。泵站机组在48赫兹频率以下工况运行时，由于配套设备无功功率补偿不足，泵站高压侧与电力系统连接处的功率因数测量值及谐波测量值达不到国家电网要求。

三、泵站谐波的改造方案

从泵站变频器生产厂罗克韦尔公司变频器设备技术条款中分析得知，变频器生产厂家为了抑制泵组运行时所产生的谐波对电力系统造成的危险，在变频器内部特别加装了较大容量的滤波电抗器，该电抗器与变频器相串联，运行时，电抗器将从系统吸收较大的无功功率，需配套足够的无功补偿装置，才能抵消谐波对电网的影响。

原变频器功率补偿及各参数表

从表中可以看出，频率在48赫兹以上工程运行时，系统总功率因数达到0.9以上，其余工况下运行系统总功率因数均达不到0.9以上要求。

增加变频器功率补偿及各参数表

从表中可以看出，增加1800kvar无功功率补偿后，在各种工况下运行，系统总功率因数均可达到0.9以上。按上表数据，改造方案如下：新增加２台900kvar共1800kvar无功功率补偿装置，补偿装置柜尺寸：1600mm（长）1100mm（宽）2000mm（高），柜体总重量2400kg，补偿装置柜安装在原变频器无功补偿装置柜室内，补偿装置柜均采用下出线，与原无功补偿装置柜出线并联。

四、改造后效果

改造方案实施后，补偿装置可以根据泵组的实际运行需要进行分组投切，泵组在最大频率和最小频率之间任何工况方式运行，泵站高压侧与电力系统连接处的功率因数测量值达0.92以上，谐波测量值不超标，达到国家电网要求。

五、结语

竹洲头泵站变频器自2012年改造以来一直使用至今，经供电部门多次测量，功率因数测量值和谐波测量值均不超标，达到国家电网要求。