諧波污染治理技術(shù)研究

張磊(大慶油田第八采油廠基建工程管理中心，黑龍江 大慶 163000)

諧波污染治理技術(shù)研究

張磊(大慶油田第八采油廠基建工程管理中心，黑龍江 大慶 163000)

某油田電網(wǎng)的功率因數(shù)目前普遍較低，且隨著基于可控硅技術(shù)的變頻、調(diào)速等多種裝置的廣泛應(yīng)用，在電網(wǎng)中產(chǎn)生了大量的諧波電流，電網(wǎng)的諧波污染問題也日益突出。使用電能質(zhì)量綜合治理裝置能夠很好的治理低壓配電網(wǎng)中存在的電能質(zhì)量問題。

無功；諧波；電能質(zhì)量

某油田電網(wǎng)的功率因數(shù)目前還普遍較低，且隨著基于可控硅技術(shù)的變頻、調(diào)速等多種裝置的廣泛應(yīng)用，在電網(wǎng)中產(chǎn)生了大量的諧波電流，電網(wǎng)的諧波污染問題也日益突出，因此需要對(duì)其治理。

1 主要研究（試驗(yàn)）內(nèi)容及規(guī)模

某油田用電大部分集中在機(jī)采、集輸、注水、水處理及其它五大系統(tǒng)。由于機(jī)采系統(tǒng)用電設(shè)備極度分散，而且工況特殊，通過典型試驗(yàn)獲取具有普遍性試驗(yàn)結(jié)果的難度大、投資高，而集輸系統(tǒng)則設(shè)備相對(duì)集中，而且用電量大，用電負(fù)荷負(fù)載多樣，因此考慮優(yōu)先在設(shè)備相對(duì)集中的注水系統(tǒng)開展試驗(yàn)研究，打開電網(wǎng)凈化與無功補(bǔ)償同步治理的集輸瓶頸。通過測試某油礦某聯(lián)和某注水站諧波含量較高，其它一些集輸站也有類似問題發(fā)生，因此我們選擇這兩個(gè)站進(jìn)行了配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理裝置（D-STATCOM）的應(yīng)用試驗(yàn)。

在低壓配電網(wǎng)中，針對(duì)無功、諧波和三相不平衡等電能質(zhì)量問題，目前主要的治理措施有兩種：LC無源電力濾波器和有源電力濾波器。

2 現(xiàn)場試驗(yàn)及完成情況

對(duì)某聯(lián)和某注水站的電能質(zhì)量情況進(jìn)行了詳細(xì)的測量及分析，再次確認(rèn)了這兩個(gè)注水站存在嚴(yán)重的電力諧波污染問題。因此，在這兩個(gè)注水站安裝了YH-8010電能質(zhì)量綜合治理裝置，進(jìn)行電能綜合治理的試驗(yàn)。目前，該試驗(yàn)已經(jīng)順利完成。

3 技術(shù)指標(biāo)完成情況

3.1 完成后所達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

檢測覆蓋率100%，測量次數(shù)30次，間隔時(shí)間1min。某聯(lián)和某注水站在使用YH-8010電能質(zhì)量綜合治理裝置后，電能質(zhì)量問題得到有效解決。

3.2 諧波污染治理后供電質(zhì)量指標(biāo)

1）電壓總畸變率（THDu）顯著降低，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

經(jīng)過綜合治理后，某聯(lián)注水站電壓總畸變率降低了72.3%，某注水站降低了15.9%。治理前超標(biāo)的3、5、7、11諧波電流，在治理后，均滿足Q∕SY DQ1230-2008《某油田配電網(wǎng)諧波污染防治技術(shù)管理規(guī)定》。

2）功率因數(shù)（PF）得到有效提高

治理后，某聯(lián)注水站功率因數(shù)提高了13%，某注水站提高了5.4%，均達(dá)到了0.97以上。

3）電流有效值降低，提高節(jié)能降耗水平

治理后，在保持電機(jī)原有輸出功率不變的情況下，某聯(lián)注水站電流有效值降低了9.4%，某注水站降低了5.8%，減幅超過10A，有效地節(jié)約了電能，降低了設(shè)備運(yùn)行成本。

4 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

開展本項(xiàng)目進(jìn)行電能質(zhì)量綜合治理后，其直接經(jīng)濟(jì)效益可分為如下幾部分：（以某聯(lián)注水站數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析）

(1)直接能量損耗降低

降低的功率估算如下：

根據(jù)測量結(jié)果，計(jì)算如下：

因此全年可以節(jié)約用電：

(2)功率因數(shù)提高

根據(jù)《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》的規(guī)定，在功率因數(shù)為0.82時(shí)，應(yīng)當(dāng)額外交納的力率電費(fèi)比例為4%，某聯(lián)注水站的平均功率為150kW，則如果不進(jìn)行補(bǔ)償，每年應(yīng)額外交納電費(fèi)的電度數(shù)為：

(3)諧波間接能量損耗降低

進(jìn)行諧波治理后，電機(jī)異常發(fā)熱、電纜異常發(fā)熱等問題都得到了有效的解決，發(fā)熱意味著能量損耗，假設(shè)這部分損耗為2%，補(bǔ)償后損耗部分降低了60%，則每年減少的損耗為：

以上三部分節(jié)能共計(jì)

W1+W2+W3=169278（度）

以電費(fèi)0.6元∕度計(jì)算，則一年可節(jié)約電費(fèi)約：

4.2 社會(huì)效益

諧波污染對(duì)電網(wǎng)的危害，日漸被國家與行業(yè)所重視，某油田公司也出臺(tái)了Q∕SY DQ1230-2008《某油田配電網(wǎng)諧波污染防治技術(shù)管理規(guī)定》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，隨著變頻及其它可控硅裝置的廣泛應(yīng)用，諧波對(duì)電網(wǎng)的危害程度將會(huì)更加凸顯。因此，治理諧波污染必將減少電器設(shè)備故障率，延長輸電線路、變壓器、電氣控制設(shè)備、電纜和電機(jī)等設(shè)備的實(shí)際使用壽命，保證電器設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，為油田安全生產(chǎn)提供可靠的電力保障。

5 結(jié)語

某聯(lián)注水站和某注水站所帶負(fù)荷含有較大的諧波，對(duì)平穩(wěn)供電及安全生產(chǎn)產(chǎn)生危害。在使用YH-8010電能質(zhì)量綜合治理裝置進(jìn)行治理后，電能質(zhì)量問題得到了有效的解決。通過這兩個(gè)站的試驗(yàn)，我們可以得出如下結(jié)論：

(1)使用大功率電機(jī)、電容補(bǔ)償裝置、變頻裝置以及倒閘操作過程均存在諧波污染問題，而且已經(jīng)污染到上一級(jí)35kV變電站。

(2)對(duì)低壓配電網(wǎng)進(jìn)行電能質(zhì)量治理，能夠大幅降低能耗，帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)使用電能質(zhì)量綜合治理裝置能夠很好的治理低壓配電網(wǎng)中存在的電能質(zhì)量問題。

[1]《工廠供電》機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50053-94.

張磊（1982-），男，2010年畢業(yè)東北石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)在大慶油田第八采油廠基建工程管理中心從事電氣施工管理工作。