諧波污染治理技術研究

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的變頻、調(diào)速等多種裝置的廣泛應用，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的變頻、調(diào)速等多種裝置的廣泛應用，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，因此需要對其治理。

1 主要研究（試驗）內(nèi)容及規(guī)模

某油田用電大部分集中在機采、集輸、注水、水處理及其它五大系統(tǒng)。由于機采系統(tǒng)用電設備極度分散，而且工況特殊，通過典型試驗獲取具有普遍性試驗結果的難度大、投資高，而集輸系統(tǒng)則設備相對集中，而且用電量大，用電負荷負載多樣，因此考慮優(yōu)先在設備相對集中的注水系統(tǒng)開展試驗研究，打開電網(wǎng)凈化與無功補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站進行了配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理裝置（D-STATCOM）的應用試驗。

在低壓配電網(wǎng)中，針對無功、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)場試驗及完成情況

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

3 技術指標完成情況

3.1 完成后所達到的技術經(jīng)濟指標

檢測覆蓋率100%，測量次數(shù)30次，間隔時間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

1）電壓總畸變率（THDu）顯著降低，符合國家標準要求。

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，降低了設備運行成本。

4 經(jīng)濟和社會效益分析

4.1 經(jīng)濟效益分析

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

(1)直接能量損耗降低

降低的功率估算如下：

根據(jù)測量結果，計算如下：

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)整電費辦法》的規(guī)定，在功率因數(shù)為0.82時，應當額外交納的力率電費比例為4%，某聯(lián)注水站的平均功率為150kW，則如果不進行補償，每年應額外交納電費的電度數(shù)為：

(3)諧波間接能量損耗降低

進行諧波治理后，電機異常發(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，假設這部分損耗為2%，補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

W1+W2+W3=169278（度）

以電費0.6元∕度計算，則一年可節(jié)約電費約：

4.2 社會效益

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

5 結語

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

(1)使用大功率電機、電容補償裝置、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35kV變電站。

(2)對低壓配電網(wǎng)進行電能質(zhì)量治理，能夠大幅降低能耗，帶來較大的經(jīng)濟效益。

(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》機械工業(yè)出版社.

[2]《10kV及以下變電所設計規(guī)范》GB50053-94.

張磊（1982-），男，2010年畢業(yè)東北石油大學石油工程專業(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。