石油化工行業(yè)在開采和生產(chǎn)石油和天然氣時須用到各種泵和壓縮機變頻器，難免導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷大，諧波大?，F(xiàn)在，這個問題可通過愛普科斯 (EPCOS) PQSine® 系列有源諧波濾波器來解決。

作為羅馬尼亞和東南歐最大的能源公司，OMV Petrom 活躍于整個能源價值鏈：從石油和天然氣的勘探和生產(chǎn)，到精煉和燃油分銷，再到發(fā)電以及天然氣和電力營銷。公司目前在羅馬尼亞運營的陸上和海上油氣田約 200 個，其中不乏一些歷史悠久的老油田，也有不少新近發(fā)現(xiàn)的油氣藏。公司目前高度重視提能源效率，并專門立項，定期對現(xiàn)有設(shè)施進行現(xiàn)代化改造。

近期接受改造項目之一是 OMV Petrom 位于摩爾瓦多的其中一個生產(chǎn)部門。項目主要目標(biāo)是對電器面板進行現(xiàn)代化改造，以提高生產(chǎn)力和能源效率。為達成目標(biāo)要求，公司將采油井的電氣設(shè)備和執(zhí)行器更新為變速驅(qū)動技術(shù)。

改造項目完成后，該站點的所有泵（約 500 臺）都配備了變頻器。盡管這顯著提升了生產(chǎn)力水平和能源效率，但新的問題也隨之而來，即電網(wǎng)中數(shù)量激增的變頻器大幅增加了諧波失真。諧波是由電力電子設(shè)備的非線性特性引起的，如從整流變頻器產(chǎn)生的非正弦電流注入電網(wǎng)。其引發(fā)的高頻部分會疊加到基本正弦波，加劇諧波失真（圖 1）。

圖 1:

變頻器等電器的非線性負(fù)載會導(dǎo)致電網(wǎng)諧波失真。

受該站點的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)影響，諧波失真不僅會波及低壓 (LV) 電網(wǎng)，還會遷移到中壓 (MV) 級別。測量顯示，中壓電網(wǎng)中的 THD-I（總諧波畸變率）甚至?xí)^ 30%。

高 THD 水平會嚴(yán)重影響電能質(zhì)量 (PQ)，并可能引發(fā)各種問題。而對于該站點來說，高畸變率水平是導(dǎo)致數(shù)個影響生產(chǎn)力的問題的根本原因：

• 會導(dǎo)致為 OMV Petrom 站點和其他用戶供電的 110/20/6 kV 變電站中的斷路器意外跳閘

• 大諧波電流，會導(dǎo)致電力變壓器、電纜（包括中性導(dǎo)線）過熱

• 系統(tǒng)中的諧波會干擾電源電壓，致使敏感電子元件發(fā)生故障

• 增加有功功率損耗

• 導(dǎo)致有功和無功功率四象限系統(tǒng)的測量誤差

為解決這些嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，OMV Petrom 決議確定并部署一個合適的解決方案。OMV Petrom 推動落實了該決策，以提高生產(chǎn)的可靠性和效率，以及公用事業(yè)法規(guī)合規(guī)。

OMV Petrom 同意了能源效率領(lǐng)域的咨詢和工程公司 Servelect 提議的綜合電能質(zhì)量測量方案。按照該方案要求，需要記錄“獨立"生產(chǎn)部門的所有變電站（約50個）在不同運行條件下的電能質(zhì)量。然后將記錄的數(shù)據(jù)交由 Servelect 和 TDK 專家進行分析，并編制能源分析報告，詳細(xì)說明分析的總結(jié)結(jié)果。

圖 2:

PQSine® 提供補償電流以補償非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波。

詳細(xì)討論報告并確定主要電能質(zhì)量問題后，及時報有關(guān)當(dāng)局審批獲取所有必要許可，以便實施項目。

技術(shù)解決方案由Servelect 設(shè)計完成并經(jīng)過區(qū)域配電系統(tǒng)運營商 (DSO) 批準(zhǔn)。該解決方案主要借助有源濾波器 (AHF) 來抑制諧波。AHF 是一種電能調(diào)節(jié)設(shè)備，能連續(xù)測量諧波并動態(tài)補償電流以降低諧波電流畸變率。在這個項目中，Servelect 選用了 TDK Electronics 的標(biāo)準(zhǔn)型 PQSine® 系列AHF，并定制了一個交鑰匙解決方案。圖 2 為PQSine® 的工作原理示意圖。

為盡量不影響生產(chǎn)運營，參與項目的各方就調(diào)試的緊迫時間表達成一致。調(diào)試團隊的主要任務(wù)是 AHF 機柜的電氣連接并集成到 PQSine® 中的 HMI（人機界面）中的主要控制參數(shù)（見圖 4）。

系統(tǒng)設(shè)置時須輸入 CT 參數(shù)并選擇操作模式。PQSine® 系統(tǒng)可提供諧波補償、功率因數(shù)校正和平衡負(fù)載等諸多優(yōu)勢。

圖 4:

將 HMI 集成到 PQSine® 后，能設(shè)置控制參數(shù)并檢索數(shù)據(jù)。效果顯而易見：PQSine®將單相的 THD-I 值降低到僅 3.9% 到 4.4%。

愛普科斯 (EPCOS) PQSine® 大幅降低了 THD 值

首先，PQSine® 裝置的性能在調(diào)試期間得到證實。AHF 的電能質(zhì)量監(jiān)控屏可顯示各種參數(shù)，方便操作員查看系統(tǒng)性能。安裝 AHF 裝置后，低壓電網(wǎng)中的THD-I 值從高達 50% 降低到 4-10%。低壓電網(wǎng)中電能質(zhì)量的顯著改善同樣有助于減少中壓諧波失真并保持在限值以內(nèi)。另外，很大程度上減少甚至*消除了由電能質(zhì)量引起的負(fù)面影響。

AHF的用途并不僅限于此應(yīng)用，還廣泛適用于各種因高諧波負(fù)載導(dǎo)致電能質(zhì)量問題的場合，其典型應(yīng)用包括工業(yè)生產(chǎn)過程、石油和天然氣行業(yè)、數(shù)據(jù)中心、辦公樓、購物中心、水處理廠和可再生能源領(lǐng)域。