贵铝电解铝厂谐波污染分析及治理改造方案研究

论文摘要

随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的电力电子装置应用于工业生产,并取得了巨大的社会效益和经济效益,但是由于电力电子设备具有非线性特性,将会产生大量的谐波,给电力系统带来严重的谐波污染和安全隐患,因此如何有效的对电力系统谐波进行治理已经成为一项紧迫而重要的任务。目前电解铝行业普遍采用大功率整流装置,装置一般为六脉波整流方式,将会产生大量的6k±1次谐波,这些谐波对铝厂供电系统本身及公网形成了巨大的威胁,严重危害铝厂供电系统及设备的安全运行。论文首先简单分析了电力系统谐波产生的原因和危害,介绍了当前电力系统谐波抑制的几种方法,并对各种谐波抑制方法的优点和缺点做了简要的评述。针对贵铝电解铝厂整流供电系统,论文介绍了设备组成以及运行情况,分析了谐波产生的主要原因,并根据电力系统元件谐波分析方法,建立了铝厂供电系统的谐波电路模型。在讨论电力系统谐波谐振与放大的基础上,对铝厂供电系统的谐波谐振与谐波放大情况进行了分析。为了更加清楚的分析铝厂的谐波分布及供电系统存在的问题,本论文从现场实际出发,对铝厂供电系统的谐波分布进行了现场测试,通过对谐波测试数据进行分析,判断了铝厂供电系统在公共接点处注入电网的谐波电流值及整流装置单台输出为44kA和54kA时的运行状况,并根据线性差值的方法,对整流装置单台输出为60kA时系统的谐波值进行了分析计算,进而综合分析得出了铝厂供电系统特别是滤波器支路存在的问题,针对滤波器支路存在的问题,提出了相应的解决及改造方案,并对解决及改造方案的可行性进行了验证,通过验证表明改造方案能够保证铝厂供电系统在60kA时正常工作运行,并且不会发生电力系统谐波谐振。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 电力系统谐波及危害
• 1.2.1 谐波的定义及产生原因
• 1.2.2 谐波的危害
• 1.3 课题的来源和背景
• 1.4 论文所做工作
• 第2章 电力系统谐波抑制
• 2.1 电力设备谐波源抑制
• 2.2 电力系统无源滤波
• 2.2.1 无源滤波装置的结构及接线方式
• 2.2.2 无源滤波器阻抗特性
• 2.2.3 滤波装置的安装选择
• 2.3 有源电力滤波
• 2.3.1 有源滤波器的基本原理
• 2.3.2 并联型有源滤波器
• 2.3.3 串联型有源滤波器
• 第3章 铝厂供电系统与谐波模型
• 3.1 铝厂供电系统结构
• 3.2 铝厂谐波分析
• 3.3 铝厂供电系统谐波模型
• 3.3.1 供电系统元件阻抗模型
• 3.3.2 铝厂供电系统模型
• 第4章 铝厂供电系统谐波谐振与放大
• 4.1 电力系统谐波谐振
• 4.1.1 电力系统并联谐振与放大
• 4.1.2 电力系统串联谐振
• 4.2 铝厂谐波谐振与放大分析
• 第5章 铝厂供电系统谐波测试与分析
• 5.1 系统运行概况
• 5.2 供电系统谐波测试
• 5.2.1 测试仪器与测试方法
• 5.2.2 谐波测试数据
• 5.3 谐波测试数据分析
• 5.3.1 谐波国家标准
• 5.3.2 数据分析
• 第6章 铝厂供电系统存在问题及解决方案
• 6.1 铝厂供电系统问题分析
• 6.2 44kA及54kA过流过压分析
• 6.2.1 滤波器回路谐波数据及参数求解
• 6.2.2 滤波电容器过压过流分析
• 6.3 60kA谐波预测及过流过压分析
• 6.3.1 60kA谐波预测
• 6.3.2 60kA过流过压分析
• 6.4 供电系统功率及无功补偿
• 6.5 治理改造措施及验证
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文