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集装箱码头电网谐波抑制方案设计
摘 要:本文基于无功补偿和谐波抑制理论,对国内某集装箱码头10kv变电所存在运行电压偏高、功率因数低、谐波含量大等电能质量问题提出基于tsc装置的治理方案,通过仿真得到tsc装置对10kv变电所谐波抑制后的效果,通过该装置的应用能够使该集装箱码头10kv变电所谐波含量满足国标限值要求,采用tsc装置能够有效优化集装箱码头电网电能质量、从而节能降耗推动绿色低碳港口的建设。
  关键词:集装箱码头;谐波;tsc;无功补偿
  前言
  目前国内集装箱码头在各作业环节普遍采用电力装卸设备,在大大提高装卸效率和用能效率的同时,单位运输能耗和污染物排放量明显下降。伴随着电力设备应用比例的增长,电力装卸设备普遍存在功率因数低、谐波电流含量大的电能质量问题,对集装箱码头电网的安全稳定经济运行造成了非常不利的影响。随着交通运输部大力推进绿色低碳港口建设,rtg“油改电”和靠港船舶使用岸电等港口电气化改造项目的实施,电力装卸设备在集装箱码头应用比重将逐年提高,需要对集装箱码头电能质量问题进行研究与治理工作。
  1 集装箱码头电能质量情况
  国内某集装箱码头包括3个10000吨级集装箱泊位,年吞吐量为100万teu,对当地的国民经济发展起着重要的推动作用。该码头布置3座10kv变电所(1#~3#),3座变电所进线来自码头外10kv母线。该码头生产用电设备主要包括岸边集装箱起重机、ertg(电动式轮胎式起重机)等,这些设备功率较大,工作时电压波动频繁,功率因数偏低,谐波电流含量高。wWW.11665.Com
  通过对该码头10kv变电所的电能质量测试,得到10kv母线电能质量情况,测试结果表明10kv母线存在功率因数偏低(均小于0.90)且各次谐波电流含量较大的问题,见表1和表2所示。同时10kv母线运行电压偏高,总谐波电压畸变率thdu也较高达到4.24%。
  该集装箱码头3座10kv变电所虽然已分别采用无功补偿装置,但采用的是传统的静止型无功补偿装置fc(filter compensation),不能实时根据电网无功需求实时调节无功功率,因此对无功补偿的效果并不理想。且在码头建设时设计的静止型无功补偿装置fc中滤波单元的谐波电流系数kh没有基于测试数据设计,造成滤波器对谐波的滤除率不高。而目前电能质量问题已经影响到码头的正常生产作业,因此急需对无功补偿和谐波抑制方案进行重新设计。
  2 治理方案设计
  tsc(thyristor switched capacitor)是灵活交流输电(facts)技术之一,是一种可以动态跟踪电网或负荷无功波动,并无级输出无功功率补偿系统所需无功并维持电压稳定的装置。可实现动态无功补偿、电压调节、可有效提高系统功率因数、降低网损、改善电能质量。是提高中高压输配电网运行经济性和可靠性一种经济实用的技术手段[1]。tsc装置主要由滤波装置(电抗器+电容器)和无功补偿控制器组成,如图1所示。
  3 治理方案仿真研究
  在matlab/simulink建立tsc阻抗仿真模型,如图2所示。运用公式kh=zsh/znh求得谐波电流系数kh。其中10kv系统阻抗znh是10kv供电系统阻抗与tsc装置的滤波器fc装置相并联后的阻抗;zsh为10kv供电系统的阻抗,h为谐波次数。谐波电流系数kh是评价tsc装置抑制谐波的重要参数。
  图中:rs、ls、rp为系统阻抗参数,总阻抗为zsh;zfh为滤波装置 次谐波阻抗;zlh为负载h次谐波阻抗;zfh为zfh和zlh的并联值。
  根据仿真模型求得10kv母线系统阻抗特性和谐波电流系数kh,如图3所示,系统的谐波电流系数kh如表4所示。
  4 仿真结论
  根据仿真结论,采用tsc装置后该集装箱码头10kv母线的电能质量得到了较大改善,主要电能质量指标满足国标限值要求:当tsc装置投入运行后,10kv母线的各次谐波电流含量hrih均大幅度下降,总谐波电流含量?撞hrih由治理前的38.24a下降到8.71a,10kv母线谐波电压总畸变率thdu满足(gb/t14549-1993)规定的允许值要求;并且tsc装置能够实时补偿10kv无功功率,集装箱码头10kv母线电压偏差会减小,电压波动能够得到抑制;同时10kv母线功率因数将可以保持在0.95以上。
  5 结束语
  随着“十二五”时期绿色低碳港口的大力推进,电力装卸设备凭借节能、排放低等优点在港口应用比例将逐年提高。本文通过在国内某集装箱码头采用tsc装置治理电网电能质量问题,使该码头电网的电能质量问题得到较好的解决,采用tsc装置是治理

集装箱码头变电所电能质量问题的理想方案,对国内正在建设绿色低碳港口的集装箱码头企业有着很好的借鉴和工程应用价值。
  参考文献
  [1]王兆安,杨君,刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[m].北京:机械工业出版社,1998.
  [2]程浩忠.电能质量[m].北京:清华大学出版社, 2007:108-111.
  [3]ortmeyer, t.h. and hiyama, t.(1996)distribution system harmonic filter planning, trans , ieee power delivery,11(4),2005-12.
  [4]肖湘宁.电能质量分析与控制[m].北京:中国电力出版社,2004:116-119.
  [5]许遐.公用电网谐波的评估和调控[m].北京:中国电力出版社,2008:47-53.
  [6]杨书臣.近年日本创建低碳港口的特点及举措[j].港口经济,2011.7.
  作者简介:侯珏(1985,10-),男,工程师,安徽省合肥市人,研究方向为:港口节能技术、电力电子技术。

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  •  作者:佚名 [标签: 集装箱 码头 方案设计 集装箱 码头 查询 ]
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