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油田配電網(wǎng)諧波治理方案及效果分析

文檔作者：伊波張德東周薪牛鋼文檔來源：勝利油田現(xiàn)河采油廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月02日
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油田配電網(wǎng)諧波治理方案及效果分析
伊波張德東周薪牛鋼(勝利油田現(xiàn)河采油廠，山東東營257000)
1電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的原因及危害
正弦電壓加壓于非線性負(fù)載，基波電流的正弦波形畸變成
不規(guī)則非正弦波形，對非正弦波進(jìn)行傅立葉分解，除了基波頻
率的電量，基波倍頻的成分，稱為諧波。諧波的存在會嚴(yán)重影
響電網(wǎng)的安全運行，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)諧波電流在變壓器中，產(chǎn)生附加高頻渦流鐵損，使變壓
器過熱，降低了變壓器的輸出容量，使變壓器的噪聲增大，嚴(yán)重
縮短變壓器的壽命，甚至損壞變壓器；
(2)諧波電流的趨膚效應(yīng)使導(dǎo)線等效截面變小，致使導(dǎo)線過
熱，降低絕緣強度，并且增加線路的損耗；
(3)諧波電壓、電流對附近的通訊設(shè)備正常運行產(chǎn)生干擾；
影響線路中的保護(hù)元件，引起繼電保護(hù)或自動系統(tǒng)裝置的誤操
作，造成意外跳閘、電氣測量儀表不準(zhǔn)確等等。
(4)諧波產(chǎn)生的暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓破壞設(shè)備絕緣，引
發(fā)三相短路，燒毀變壓器；諧波電流過大時，會燒斷無功補償裝
置的保險絲，造成無功補償裝置不能投切；流過補償電容的電
流過大，導(dǎo)致電容過熱，致使無功補償裝置中的電容炸裂。
(5)諧波電壓、電流會引起公共電網(wǎng)中局部產(chǎn)生并聯(lián)諧振和
串聯(lián)諧振，造成嚴(yán)重事故。
(6)大量三次諧波電流在中線上疊加，會導(dǎo)致中線電流過
大，造成火災(zāi)隱患。
2勝利油田現(xiàn)河廠電網(wǎng)質(zhì)量存在的問題：
我廠配電網(wǎng)轄75條線路，線路總負(fù)荷容量20．83萬kVA；共
1837臺配電變壓器；涉及17座變電站(其中16座油田的、l座地
方的)；線路總長807公里；通過高壓架空線路，將6kV或10kV
的電力輸送到油井、注水泵站或輸油站等用電側(cè)。
注水和集輸站中變頻設(shè)備在低壓配電系統(tǒng)中產(chǎn)生大量的
電流諧波，由于諧波和無功的存在，各站供電系統(tǒng)存在電壓電
流畸變較大、電壓較大幅度波動、線路損耗高，嚴(yán)重時容易造成
斷路器跳閘、電力諧振等系統(tǒng)性事故，嚴(yán)重影響各站的供電質(zhì)
量。為了穩(wěn)定可靠的保證各站生產(chǎn)用、保護(hù)配電和用電設(shè)備，
降低電能消耗，采油廠對各站電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化改造，進(jìn)行電
網(wǎng)諧波治理。
對部分注水泵站、集輸站和轉(zhuǎn)接站等用電側(cè)進(jìn)行了集中測
試，測試數(shù)據(jù)可以看出測點配電系統(tǒng)功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)，諧波含
量超標(biāo)，是主要問題，對輸配用電系統(tǒng)造成以下影響：
2．1用電側(cè)使用了變頻裝置，工作時產(chǎn)生了大量諧波，匯集
到整個電網(wǎng)中；
2．2部分用電設(shè)備或線路功率因數(shù)偏低，低于0．85，導(dǎo)致用
電生產(chǎn)設(shè)備效率低，同時造成線路上的電能損耗較大，功率因
數(shù)愈低線路壓降愈大，使得用電設(shè)備的運行條件惡化；
2．3功率因數(shù)偏低，降低了變電、輸電設(shè)施的供電能力，使
電力損耗增加(網(wǎng)絡(luò)中的電能損失與功率值平方成反比)；
2．4諧波的集膚效應(yīng)造成變壓器線圈、母排、斷路器、電纜
等電氣組件嚴(yán)重發(fā)熱，元器件發(fā)熱會導(dǎo)致火災(zāi)、短路等問題，給
供電系統(tǒng)安全造成極大風(fēng)險；
2．5諧波會造成系統(tǒng)功率因數(shù)低下，導(dǎo)致系統(tǒng)無功電流急
增，嚴(yán)重降低了變壓器的輸出能力；
2．6諧波會產(chǎn)生瞬時過電壓，嚴(yán)重干擾配電系統(tǒng)的弱電系
統(tǒng)，造成控制系統(tǒng)損壞，導(dǎo)致設(shè)備不能正常運行。
3治理方案
結(jié)合各測試點現(xiàn)狀情況，根據(jù)有源電能質(zhì)量綜合治理技術(shù)
路線，配置兩種治理技術(shù)方案，并優(yōu)選APF技術(shù)方案。選取其
中一個測試站點進(jìn)行實例計算分析，并對采油廠其它站點進(jìn)行
技術(shù)方案配置。
4技術(shù)方案的優(yōu)選
根據(jù)APF+C、APF兩個技術(shù)方案的工作原理、組成及特點
的對比。
APF+C方案優(yōu)點：同時有源消除諧波與無源行無功補償，
具有部分雙向補償功能；價格相對便宜。缺點：反應(yīng)速度稍慢、
不是完全平滑連續(xù)，仍然不能完全消除電流諧振，但電容器壽
命相對短。
APF方案優(yōu)點：同時進(jìn)行無功補償、諧波治理和三相不平
衡治理；具有精確、雙向、快速無功補償能力，無諧振風(fēng)險，完全
解決諧波造成的影響。缺點：價格略高。
優(yōu)選APF技術(shù)方案作為本次治理的技術(shù)方案。
5解決的問題
根據(jù)諧波污染源的分布情況，采取變壓器低壓側(cè)進(jìn)行集中
補償?shù)姆绞健?
諧波治理目標(biāo)值：功率因數(shù)：90．95，THDi<5％。
諧波和無功計算及配置如下：以河50注為例，變壓器低壓
側(cè)視在電流約865．5A，電流諧波失真率42．78％，諧波電流為
340．4A，電流失真率降低到5％，需要的補償?shù)闹C波電流為
300A，功率因數(shù)0．88，補償?shù)?．95需要的無功容量為Okvar，見
表6?？紤]用電負(fù)載增加和安全余量，采用2套180A有源濾波
器綜合治理諧波和補償無功。
6效果分析
6．1經(jīng)濟效益
在保證電能質(zhì)量前提下，最大限度提高節(jié)電效果和減少投
資，綜合評估各站點可選技術(shù)方案配置，確定優(yōu)選配置方案。
在保證各配電室電網(wǎng)質(zhì)量提高的前提下，設(shè)備費安裝及施
工費用為456萬元，每年節(jié)約電量約2330160Kw·h，每年節(jié)約電
費支出：
2330160x0．6=1398096元
預(yù)計投資回收期預(yù)計在3．26年。此后每年預(yù)計產(chǎn)生收益
139．8萬元。
6．2社會效益
隨著采油廠的用電環(huán)境日趨復(fù)雜，對用電質(zhì)量需求的不斷
提高，諧波治理可以減少無功功率高，功率因數(shù)低，電流諧波和
電壓諧波含量高，電機發(fā)熱量大，噪音大，電容補償柜壞損嚴(yán)重
等電能質(zhì)量下降問題，大幅減少職工維護(hù)勞動強度。

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