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2019-08
SVG無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用場(chǎng)合
凡是安裝有低壓變壓器地方及大型用電設(shè)備旁邊都應(yīng)該配備無(wú)功補(bǔ)償裝置(這是國(guó)家電力部門(mén)的規(guī)定),特別是那些功率因數(shù)較低的工礦、企業(yè)、居民區(qū)必須安裝。大型異步電機(jī)、變壓器、電焊機(jī)、沖床、車床群、空壓機(jī)、壓力機(jī)、吊車、冶煉、軋鋼、軋鋁、大型交換機(jī)、電灌設(shè)備、電氣機(jī)車等尤其需要。居民區(qū)除白熾燈照明外,空調(diào)、冷凍機(jī)等也都是無(wú)功功率不可忽視的耗用對(duì)象。農(nóng)村用電狀況比較惡劣,多數(shù)地區(qū)供電不足,電壓波動(dòng)很大,功率因數(shù)尤其低,加裝補(bǔ)償設(shè)備是改善供電狀況、提高電能利用率的有效措施?! 《?、SVG無(wú)功補(bǔ)償裝置與目前國(guó)內(nèi)其他產(chǎn)品相比的優(yōu)勢(shì) 1、補(bǔ)償方式:國(guó)內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償裝置基本上是采用電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,補(bǔ)償后的功率因素一般在0.8-0.9左右。SVG采用的是電源模塊進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,補(bǔ)償后的功率因素一般在0.98以上,這是目前國(guó)際上最先進(jìn)的電力技術(shù),國(guó)內(nèi)掌握這項(xiàng)技術(shù)的目前就我們一家; 2、補(bǔ)償時(shí)間:國(guó)內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償裝置完成一次補(bǔ)償最快也要200毫秒的時(shí)間,SVG在5-20毫秒的時(shí)間就可以完成一次補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償需要在瞬時(shí)完成,如果補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成該要無(wú)功的時(shí)候沒(méi)有,不該要無(wú)功的時(shí)候反而來(lái)了的不良狀況; 3、有級(jí)無(wú)極:國(guó)內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償裝置基本上采用的是3—10級(jí)的有級(jí)補(bǔ)償,每增減一級(jí)就是幾十千法,不能實(shí)現(xiàn)精確的補(bǔ)償。SVG可以從0.1千法開(kāi)始進(jìn)行無(wú)極補(bǔ)償,完全實(shí)現(xiàn)了精確補(bǔ)償; 4、諧波濾除:國(guó)內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償裝置因?yàn)椴捎玫氖请娙菔?,電容本身?huì)放大諧波,所以根本不能濾除諧波,SVG不產(chǎn)生諧波更不會(huì)放大諧波,并且可以濾除50%以上的諧波; 5、使用壽命:國(guó)內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償裝置一般采用接觸器或可控硅控制,造成使用壽命較短,一般在三年左右,自身?yè)p耗大而且要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)。SVG使用壽命在十年以上,自身?yè)p耗極小且基本上不要維護(hù)。 三、為什么要使用無(wú)功補(bǔ)償裝置 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是一種很傳統(tǒng)的電力技術(shù),它代表了一個(gè)國(guó)家電力水平的高低,無(wú)功補(bǔ)償通俗的講就是將低壓變壓器傳輸過(guò)來(lái)的無(wú)用功轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉?。這樣: (1)減少線路損耗50%以上。就全國(guó)講,線路損耗約占據(jù)12%,其中主要是無(wú)功分量引起的損耗,若無(wú)功線損降低50%~60%,一年便可節(jié)電500億度左右,相當(dāng)于半個(gè)三峽工程的發(fā)電量。這種不消耗一次能源,便可增大發(fā)電量的工程是絕好的綠色工程。且投資極小,見(jiàn)效快?! ?2)避免罰款。我國(guó)電力部及物價(jià)局“關(guān)于頒發(fā)《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》通知”中規(guī)定,功率因數(shù)0.94時(shí),減少電費(fèi)1
諧波治理設(shè)備安裝的必要性研究
隨著科技的發(fā)展,節(jié)能已經(jīng)成為各種技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。很多企業(yè)和公司都致力于節(jié)能技術(shù)的突破,我公司更是特別重視節(jié)能方面的進(jìn)展,并且已經(jīng)取得了一定的成果。那么就根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)來(lái)談?wù)勚C波治理的必要性吧?! ∈紫仁悄茉次C(jī)問(wèn)題。能源的開(kāi)發(fā)和利用是一個(gè)全球性的問(wèn)題,它直接關(guān)系到整個(gè)人類社會(huì)的生存和發(fā)展,目前全球沒(méi)有一個(gè)國(guó)家不在努力尋找解決能源問(wèn)題的有效方法。能源資源是有限的,關(guān)鍵要解決能源問(wèn)題自然就歸到了能量控制和節(jié)約能源。諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償能有效地節(jié)約能源,降低電力消費(fèi)單位支出?! ∪缓缶褪钦叩闹С帧?guó)家電力規(guī)則:無(wú)功功率平衡應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng),用戶應(yīng)在增加消費(fèi)的自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)和安裝諧波治理裝置,并與負(fù)載電壓的變化及時(shí)切入或刪除,以防止無(wú)功功率反饋。提高電力公司(即無(wú)功補(bǔ)償)功率因數(shù),公司發(fā)電節(jié)能淘汰率是企業(yè)的重要組成部分?! ∵€有國(guó)家需求。在我們國(guó)家,對(duì)于能源控制的需求尤為迫切,因?yàn)橹袊?guó)正面臨著長(zhǎng)期的電力短缺和緊張。日本能源研究所的報(bào)告指出:目前中國(guó)的電力緊缺是9.93%,到2010年上升至15%。再者,中國(guó)未來(lái)的電能市場(chǎng)也受到了電能來(lái)源的潛在巨大威脅,所以諧波治理裝置的安裝就尤為重要了,它可以提高電力設(shè)備的免維護(hù)率,為國(guó)內(nèi)公司企業(yè)節(jié)約能源。 最后就是業(yè)務(wù)需要。許多企業(yè)對(duì)諧波治理的節(jié)能一億缺乏認(rèn)識(shí),不理解為什么安裝,僅僅是因?yàn)殡娏?yīng)部門(mén)移交的罰款才被迫安裝。客觀地說(shuō),諧波控制和無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電力部門(mén)有許多好處,但企業(yè)本身有很多好處: 1,電力部門(mén)對(duì)企業(yè)提供了功率因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn),如果達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),他們將采取罰款,收取電費(fèi)等措施,提高功率因數(shù)盡量消除罰款?! ?,電網(wǎng)安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置可以減少無(wú)功功率,從而增加了有源電力輸電網(wǎng)容量,提高設(shè)備的利用率?! ?,變壓器輸出不夠的時(shí)候,無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝可以提高功率因數(shù)可提高變壓器的負(fù)載能力?! ∥夜咀灾餮邪l(fā)和生產(chǎn)的無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理裝置,有頂級(jí)的技術(shù)人員和先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)。主要產(chǎn)品有無(wú)源濾波器、有源濾波器、各種變壓器和電抗器等?! ∥覀兘哒\(chéng)為您提供全方位的服務(wù),提高電能質(zhì)量,凈化電網(wǎng)環(huán)境,為節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。
動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與靜態(tài)補(bǔ)償差別
節(jié)能,這是國(guó)家的重大決策。隨著煤礦的發(fā)展,煤礦技術(shù)裝備越來(lái)越大,運(yùn)行狀況越來(lái)越復(fù)雜化,而功率因數(shù)一般都僅在0.8以下,達(dá)不到大于0.9以上的要求。沿革和套用傳統(tǒng)的電容補(bǔ)償方式、遇到了挑戰(zhàn)。本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)電容補(bǔ)償?shù)闹T多技術(shù)方案進(jìn)行比較分析。提出了應(yīng)用于煤礦的電容補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵問(wèn)題是:電容器的無(wú)功出力必須與負(fù)荷變化相匹配的觀點(diǎn)?! ∫?、概述 煤礦工業(yè)的電氣負(fù)荷的特點(diǎn)是: 1、隨著采煤技術(shù)的發(fā)展,采掘設(shè)備配置的單機(jī)容量越來(lái)越大大,例如:大功率的采掘設(shè)備、提升運(yùn)輸設(shè)備、排水設(shè)備、抽放設(shè)備、壓風(fēng)設(shè)備,這類設(shè)備的啟動(dòng)電流很大,啟動(dòng)頻繁,啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),沖擊負(fù)荷大,沖擊次數(shù)頻繁。特別是煤礦的通風(fēng)等抽放設(shè)備,主、副井的鉸車采用交-交變頻調(diào)速設(shè)備或直流調(diào)速設(shè)備。上述設(shè)備均屬重負(fù)載、高轉(zhuǎn)矩的直接啟動(dòng),無(wú)功沖擊較大,電壓閃變嚴(yán)重,并伴隨大量整數(shù)倍和非整數(shù)倍的諧波電流產(chǎn)生,功率因數(shù)低?! ?、單機(jī)小負(fù)荷機(jī)組群。例如:選煤廠,綜采、機(jī)采工作面。其特點(diǎn)是:非生產(chǎn)班次的負(fù)荷幾乎為零,生產(chǎn)班次的負(fù)荷,在1~3分鐘內(nèi)就要求達(dá)到最大負(fù)荷,特別是選煤廠類。因此煤礦的電氣負(fù)荷變化很大,平均負(fù)荷/最大負(fù)荷僅為0.3~0.7,最大負(fù)荷/最低負(fù)荷為3~8倍。短路(容量)電流大,是工作負(fù)荷(容量)電流的7.8~18倍左右。運(yùn)行環(huán)境惡劣,停電時(shí)間受到《煤礦安全規(guī)程》的嚴(yán)格限制。給電網(wǎng)的供用電造成如下問(wèn)題: 1.1無(wú)功沖擊產(chǎn)生的不良影響 1)使供電母線的電壓產(chǎn)生波動(dòng),降低機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率。供電母線電壓產(chǎn)生波動(dòng)時(shí),將使用戶的異步電機(jī)類負(fù)荷轉(zhuǎn)矩隨之變化,輸入負(fù)荷的有功功率下降,影響生產(chǎn)和設(shè)備的出力?! ?)特別是變蘋(píng)設(shè)備的率與電壓平方成正比,當(dāng)電壓降低時(shí),大大降低了設(shè)備的效率,生產(chǎn)效率下降,同時(shí)增加成本?! ?)快速無(wú)功沖擊引起母線電壓劇烈波動(dòng),嚴(yán)重時(shí)影響自動(dòng)化裝置的正常工作,閃變將造成設(shè)備的二次啟動(dòng),產(chǎn)生比正常運(yùn)行大十幾倍的電流,危及人身及設(shè)備安全?! ?.2低功率因數(shù)將導(dǎo)致如下不良影響 1)根據(jù)《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)定,高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶,功率因數(shù)應(yīng)大于0.9以上,否則,用戶將遭受低功率因數(shù)罰款,直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 2)低功率因數(shù)負(fù)載從系統(tǒng)吸收大量無(wú)功功率,增加了線損和變壓器的損耗?! ?)由于供電變壓器同時(shí)通過(guò)有功功率和大量的無(wú)功功率,降低了變壓器的供電能力。低功率因數(shù)運(yùn)行的電網(wǎng),增加了系統(tǒng)的有功功率、無(wú)功功率,增加了供用電成本。直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益?! ?.3諧波電流對(duì)電氣設(shè)備的危害, 1)諧波對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響諧波對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要影響是產(chǎn)生附加損耗,其次產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),噪聲和諧波過(guò)電壓。 2)諧波對(duì)供電變壓器的影響諧波對(duì)供電變壓器的影響主要是產(chǎn)生附加損耗,溫升增加,出力下降影響絕緣壽命?! ?)諧波對(duì)變流裝置的影響交流電壓畸變可能引起不可逆變流設(shè)備控制角的時(shí)間間隔不等,并通過(guò)正反饋而放大系統(tǒng)的電壓畸變,使變流器工作不穩(wěn)定,而對(duì)逆變器則可能發(fā)生換流失敗而無(wú)法工作,甚至損壞變流設(shè)備?! ?)諧波對(duì)電纜及并聯(lián)電容器的影響,當(dāng)產(chǎn)生諧波放大時(shí),并聯(lián)電容器,將因過(guò)電流及過(guò)電壓而損壞,嚴(yán)重時(shí)將危及整個(gè)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行?! ?)諧波對(duì)通信產(chǎn)生干擾,使電度計(jì)量產(chǎn)生誤差。 6)諧波對(duì)繼電保護(hù)自動(dòng)裝置和計(jì)算機(jī)等也將產(chǎn)生不良影響。諧波及無(wú)功沖擊導(dǎo)致的電壓波動(dòng)。嚴(yán)重影響用戶本身及電網(wǎng)用電設(shè)備的安全運(yùn)行,降低了供電電網(wǎng)的電能質(zhì)量。特別是電壓波動(dòng)超標(biāo),引起供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的變化將會(huì)對(duì)其他動(dòng)力負(fù)荷產(chǎn)生嚴(yán)重影響,甚至造成其不能正常工作。必須按電能質(zhì)量有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,應(yīng)采取綜合治理措施?! 《?、電容補(bǔ)償原則及補(bǔ)償方式電容補(bǔ)償原則 1、減少無(wú)功功率的流動(dòng)、返送,就地補(bǔ)償。 2、分級(jí)補(bǔ)償,就地補(bǔ)償與集中補(bǔ)償。 3、防止低負(fù)荷時(shí)的過(guò)補(bǔ)償,(不允許)對(duì)電網(wǎng)倒送無(wú)功功率。 補(bǔ)償方式 1、靜止無(wú)功電容補(bǔ)償 2、同步調(diào)相機(jī)補(bǔ)償 3、并聯(lián)電容器補(bǔ)償 4、并聯(lián)電抗器補(bǔ)償 5、無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)—分組分段可控自動(dòng)調(diào)節(jié)方案及固定投入電容器容量,自動(dòng)調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓以改變無(wú)功電容電流方案 6、動(dòng)態(tài)無(wú)功電容補(bǔ)償 三方案比較分析及選擇 過(guò)去的年代,應(yīng)用于煤礦的是并聯(lián)電容器方式,不論是就地補(bǔ)償與集中補(bǔ)償,固定電容器容量方式或是靜態(tài)自動(dòng)、手動(dòng)調(diào)節(jié)電容器容量方式,都是通過(guò)改變電容器容量(將電容器分組分段分相安裝布置,運(yùn)用可控硅技術(shù),自動(dòng)調(diào)節(jié)改變電容器投入的數(shù)量、容量),或調(diào)節(jié)變壓器的電壓分接開(kāi)關(guān),來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功電流量及電壓調(diào)節(jié)的,其問(wèn)題在于:負(fù)載調(diào)節(jié)特性較差,不能連續(xù)平滑調(diào)節(jié),不能隨負(fù)載變化而調(diào)節(jié)電容器的無(wú)功電流(出力),特別是在煤礦,平均負(fù)荷/最大負(fù)荷為0.3~0.75,最大負(fù)荷/最低負(fù)荷為3~8倍的運(yùn)行狀況下,欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象都同時(shí)存在,特別是在低負(fù)荷時(shí),過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象非常嚴(yán)重,由于過(guò)補(bǔ)償而造成過(guò)電壓及對(duì)電網(wǎng)倒送無(wú)功功率。投切電容器的操作過(guò)程會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的操作過(guò)電壓和合閘涌流,對(duì)系統(tǒng)中的高次諧波有放大現(xiàn)象,在諧波電流過(guò)大時(shí)可能引發(fā)電容器爆炸事故。采用串聯(lián)電抗器的做法又提高了電容器的運(yùn)行端電壓,同時(shí)又需要增加電容器容量來(lái)直接補(bǔ)償串聯(lián)電抗器的無(wú)功損耗。過(guò)電壓和過(guò)電流直接影響供電安全及電容器壽命?! ‖F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的無(wú)功電容補(bǔ)償方式已顯得落伍了。代之的是無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)及動(dòng)態(tài)無(wú)功電容補(bǔ)償。按設(shè)計(jì)的電容器容量,固定接入系統(tǒng)中,電容器分相,但不分組、不分段的技術(shù)方案—無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié),動(dòng)態(tài)無(wú)功電容補(bǔ)償。 無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié)為固定投入電容器容量,按設(shè)計(jì)容量固定接入系統(tǒng)中。其中無(wú)功自動(dòng)調(diào)節(jié),采用自動(dòng)調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓以改變無(wú)功電容電流方式。動(dòng)態(tài)無(wú)功電容補(bǔ)償:動(dòng)態(tài)無(wú)功電容補(bǔ)償為固定投入電容器容量,按設(shè)計(jì)容量固定接入系統(tǒng)中。晶閘管相控電抗器(TCR)型靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)方式由TCR(并聯(lián)可調(diào)電抗器)+FC(補(bǔ)償電容)兩部分組成。其中TCR由DSP全數(shù)字控制系統(tǒng)、晶閘管功率閥組、相控電抗器、BOD保護(hù)模塊等組成,通過(guò)晶閘管調(diào)整電抗器的電流,從而使TCR回路產(chǎn)生可變感性負(fù)載;FC回路由濾波電容器和濾波電抗器組成特定的濾波通道,向系統(tǒng)提供恒定容性無(wú)功功率,兼有濾除諧波的作用?! ?).固定電容補(bǔ)償 ?、俟潭o(wú)功補(bǔ)償方案是補(bǔ)償無(wú)功功率的常規(guī)方法。裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn),其補(bǔ)償無(wú)功的容量是設(shè)計(jì)根據(jù)計(jì)算的平均負(fù)荷大小而確定的,是一個(gè)不可調(diào)的固定量,通常由電抗器和電容器串聯(lián)組成,其功能主要是補(bǔ)償負(fù)荷產(chǎn)生的感性無(wú)功,并對(duì)三次諧波有一定的抑制作用。一般采用機(jī)械開(kāi)關(guān)控制電容器的投切,投切時(shí)的沖擊電流和操作過(guò)電壓大,易發(fā)生諧振,因此不能頻繁投切。由于固定補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償容量不能隨負(fù)荷而變化,“欠補(bǔ)”和“過(guò)補(bǔ)”交替發(fā)生,計(jì)費(fèi)方式又為“反轉(zhuǎn)正計(jì)”,使得變電所平均功率因數(shù)達(dá)不到0.9的要求,造成力率罰款,并使供電設(shè)備的能力不能充分發(fā)揮。目前我國(guó)普遍采用的方案是在變電所設(shè)置固定電容并聯(lián)補(bǔ)償。該方案主要問(wèn)題是在無(wú)負(fù)荷和輕負(fù)荷的區(qū)段,過(guò)補(bǔ)償十分突出,投入固定并聯(lián)補(bǔ)償電容后,功率因數(shù)比不投時(shí)還低,無(wú)法達(dá)到經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)的要求,變電所因功率因數(shù)大幅下降,而遭受巨額罰款,固定電容器補(bǔ)償還會(huì)導(dǎo)致空載時(shí)電壓抬升,反而惡化電壓質(zhì)量?! 、趶囊陨戏治鼋Y(jié)論可知,變電所采用固定補(bǔ)償方案解決不了功率因數(shù)問(wèn)題,不能隨負(fù)荷的無(wú)功波動(dòng)隨機(jī)的調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)娜菪詿o(wú)功,所以不具備抑制諧波和電壓波動(dòng)。要解決功率因數(shù)問(wèn)題,抑制諧波和電壓波動(dòng),必須放棄固定補(bǔ)償方案,尋求新的補(bǔ)償方案。 2)靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償(FC) ?、凫o態(tài)無(wú)功補(bǔ)償(FC)的功能是提高功率因數(shù)及濾除諧波,由于FC的補(bǔ)償容量是固定的,一般適合負(fù)荷相對(duì)比較穩(wěn)定的場(chǎng)合,對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)比較大的場(chǎng)合,補(bǔ)償效果就很不理想。由于其補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量設(shè)計(jì)是根據(jù)計(jì)算的平均負(fù)荷大小而確定的,在負(fù)荷較小時(shí),造成過(guò)補(bǔ),大量無(wú)功倒送,電業(yè)部門(mén)對(duì)無(wú)功的計(jì)量是“反轉(zhuǎn)正計(jì)”,所以過(guò)補(bǔ)造成功率因數(shù)降低;在負(fù)荷較重時(shí),補(bǔ)償容量又不夠,功率因數(shù)同樣不能滿足要求。目前國(guó)內(nèi),由于FC的設(shè)計(jì)容量往往偏大,造成FC不能投運(yùn)或只部分投運(yùn)的情況不少。 ?、谟捎贔C的補(bǔ)償容量固定,當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功變化時(shí),不能跟隨調(diào)節(jié),所以FC不能克服電壓波動(dòng)?! 、塾捎贔C的濾波通道是按系統(tǒng)諧波電流發(fā)生量設(shè)置的,當(dāng)不能全部投入時(shí),必然切去其中某次濾波通道,對(duì)于切去的濾波通道相對(duì)應(yīng)的諧波電流不能很好的濾除,達(dá)不到諧波治理的要求,而且頻繁的投切濾波器容易形成系統(tǒng)振蕩?! 、芡肚袨V波支路有一個(gè)暫態(tài)過(guò)程,會(huì)產(chǎn)生過(guò)電流、過(guò)電壓,影響電容器及串聯(lián)電抗器的可靠運(yùn)行;切除濾波支路時(shí),觸頭上恢復(fù)電壓較高,有開(kāi)關(guān)重燃的可能,多次重復(fù)擊穿時(shí),電容器上產(chǎn)生很高的過(guò)電壓,致使設(shè)備損壞。對(duì)電容器組的投切沖擊,IEC規(guī)定不超過(guò)1000次/年,加之開(kāi)關(guān)壽命的限制,不能頻繁投切,從而影響動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果?! ?)晶閘管分級(jí)投切電容器方案(TSC)晶閘管分級(jí)投切電容器方案這里研究?jī)蓚€(gè),一是帶降壓變壓器的晶閘管投切電容器方案,二是帶降壓變壓器及分接開(kāi)關(guān)的晶閘管投切電容器方案。 1)、帶降壓變壓器的晶閘管投切電容器方案TSC分組可調(diào)補(bǔ)償是根據(jù)負(fù)荷實(shí)際運(yùn)行無(wú)功量,按照一定的投切策略跟蹤負(fù)荷變化進(jìn)行投切動(dòng)作。該方案由若干組并聯(lián)的晶閘管閥組控制,以實(shí)現(xiàn)快速無(wú)觸點(diǎn)的投切。顯然這種型式的補(bǔ)償裝置只能實(shí)現(xiàn)容性無(wú)功功率的階躍調(diào)節(jié),其調(diào)節(jié)的精度取決于電容器的分組數(shù)。為了提高運(yùn)行的可靠性,防止電容器和晶閘管損傷,TSC均實(shí)現(xiàn)無(wú)過(guò)渡過(guò)程的操作。TSC技術(shù)關(guān)鍵無(wú)過(guò)渡過(guò)程投切電容器,理論上電容器在峰值時(shí)導(dǎo)通,在峰值時(shí)關(guān)斷。晶閘管關(guān)斷后,電容器保持峰值電壓值,由于電源電壓隨時(shí)變化,電容器電壓也在緩慢地放電,要做到安全、無(wú)過(guò)渡投切比較困難。具體控制有二種方法: 其一:在需要投入電容器時(shí),必須檢測(cè)電容器的兩端電壓及電網(wǎng)電壓。在電網(wǎng)電壓與電容器兩端電壓相等瞬時(shí),發(fā)出觸發(fā)脈沖;當(dāng)電容器接成星形時(shí),這時(shí)必須有二個(gè)晶閘管導(dǎo)通才能構(gòu)成通路。這種控制方式的難度很大,且電容器兩端電壓為直流,在高壓環(huán)境下,檢測(cè)困難,經(jīng)常產(chǎn)生過(guò)渡過(guò)程過(guò)電壓。嚴(yán)重的過(guò)度過(guò)程產(chǎn)生的振蕩過(guò)電壓,將達(dá)到電源峰值電壓的兩倍以上,如在低壓側(cè)整流變副邊進(jìn)行補(bǔ)償,過(guò)渡過(guò)程過(guò)電壓必然影響調(diào)速系統(tǒng)的安全運(yùn)行?! ∑涠壕чl管關(guān)斷后,電容器兩端電壓從峰值電壓,緩慢放電。等電容器兩端電壓放到小于50V時(shí)投入電容器,這時(shí)是比較安全的,但根據(jù)<<高壓并聯(lián)電容器放電線圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T8980-1999>>規(guī)定放電時(shí)間為5s,電容器投入時(shí)必須考慮其放電情況,這樣由于受電容器的放電時(shí)間的限制,在工程應(yīng)用中實(shí)際的響應(yīng)時(shí)間一般在3-5分鐘左右。對(duì)于無(wú)功快速變動(dòng)的系統(tǒng)是不適用的。 其三:TSC投切的電容器組分組越多,補(bǔ)償效果越好,成本相對(duì)提高。且在頻繁投切電容器時(shí),由于阻抗曲線發(fā)生頻繁變化,很有可能產(chǎn)生諧振,造成災(zāi)害性事故。(如去年湖南漣鋼棒線廠軋鋼系統(tǒng)中采用的TSC裝置,由于產(chǎn)生諧振將TSC裝置及傳動(dòng)系統(tǒng)全部燒毀,直接經(jīng)濟(jì)損失近3000萬(wàn)元,間接損失近2億元。)該方案的特點(diǎn):不產(chǎn)生諧波;理論上可以實(shí)現(xiàn)過(guò)零投切,不會(huì)產(chǎn)生像真空開(kāi)關(guān)那樣產(chǎn)生嚴(yán)重的過(guò)電壓;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?! ?)、帶降壓變壓器及分接開(kāi)關(guān)的晶閘管投切電容器方案該方案通過(guò)降壓調(diào)壓變壓器,采用分接開(kāi)關(guān)無(wú)載調(diào)壓和晶閘管開(kāi)關(guān)的有載分合直接調(diào)節(jié)無(wú)功元件(濾波器)的無(wú)功輸出。該方案的特點(diǎn)與帶降壓變壓器的晶閘管投切電容器方案相似,但投資更少,只需一組晶閘管開(kāi)關(guān),但其過(guò)分依賴變壓器分接開(kāi)關(guān),分接開(kāi)關(guān)每天頻繁調(diào)節(jié),其壽命能否有保證還需進(jìn)一步研究,另外目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類方案運(yùn)行,需要研究開(kāi)發(fā)?! ?)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置(SVC)晶閘管相控電抗器(TCR)型靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC)是目前最先進(jìn)的一種補(bǔ)償技術(shù),技術(shù)含量高,過(guò)去以進(jìn)口產(chǎn)品居多,導(dǎo)致設(shè)備造價(jià)昂貴,同時(shí),由于普遍采用的復(fù)雜的水冷系統(tǒng),造成可靠性差以及日后的維護(hù)費(fèi)用增加。近年來(lái),隨著國(guó)內(nèi)需求的高漲,在榮信公司在國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科技部的大力支持下,TCR型動(dòng)補(bǔ)已逐步實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,極大地降低了TCR型動(dòng)補(bǔ)的生產(chǎn)成本;同時(shí),具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱管自冷技術(shù)已經(jīng)成功
什么是無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?
無(wú)功補(bǔ)償裝置,按照動(dòng)作速度,可以分為:動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和靜態(tài)補(bǔ)償。它們的主要區(qū)別是補(bǔ)償?shù)乃俣?。?dòng)態(tài)的很快,國(guó)標(biāo)要求在2秒以內(nèi)跟上負(fù)載的變化,國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)則更高,要求20mS,就是要在一個(gè)周波內(nèi)跟上負(fù)載變化,這樣,負(fù)載需要無(wú)功的時(shí)候,馬上就補(bǔ)償。不過(guò)動(dòng)態(tài)的價(jià)格超貴!靜態(tài)的比較慢,國(guó)標(biāo)修改以后已經(jīng)比原來(lái)的快了很多,但是還是在15秒以上,就是說(shuō),負(fù)載變化后,至少要等15秒以后,靜態(tài)補(bǔ)償才開(kāi)始動(dòng)作(給予補(bǔ)償,很慢,對(duì)吧)。但是靜態(tài)的成熟可靠,價(jià)格低廉。介于動(dòng)態(tài)與靜態(tài)之間的,是快速補(bǔ)償,反應(yīng)速度為2~10秒。由于速度的要求,它們內(nèi)部的元件的區(qū)別也較大。至少,無(wú)功補(bǔ)償控制器就得使用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,比如用我公司的“GZK900動(dòng)態(tài)智能無(wú)功補(bǔ)償控制器”(通過(guò)了CQC認(rèn)證的產(chǎn)品),等等。
淺談礦熱爐無(wú)功補(bǔ)償與節(jié)能
礦熱爐是一種高能耗高諧波的電冶煉爐,根據(jù)多年的工業(yè)爐工藝的了解,為礦熱爐的濾波補(bǔ)償提供豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),有針對(duì)性的提出了一套諧波治理與節(jié)能方案,濾波通道的組合合理,無(wú)功補(bǔ)償,無(wú)頻繁投切,運(yùn)行穩(wěn)定,安全,使用壽命長(zhǎng),節(jié)能效果顯著。 一、前言 礦熱爐在使用中產(chǎn)生大量的諧波,導(dǎo)致電網(wǎng)中的諧波污染非常嚴(yán)重。礦熱爐一般由可控硅整流裝置提供直流電源??煽毓枵餮b置會(huì)在交流側(cè)產(chǎn)生很大的無(wú)功功率和諧波電流,導(dǎo)致電壓、電流波形嚴(yán)重畸變,功率因數(shù)低,造成進(jìn)線電流大,變壓器利用率降低,能耗增加。諧波還會(huì)干擾拉晶控制系統(tǒng),造成錯(cuò)位、斷晶、跳閘,嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)?! 〉V熱爐是一種高能耗的電冶煉爐,具有電阻電弧爐的特性。其功率因數(shù)是由爐內(nèi)電弧及電阻R和電源回路中(包括變壓器、短網(wǎng)、集電環(huán)及電極)的電阻R和電抗X值的大小來(lái)決定。 COSΦ=(R+R)/ 電阻R電抗X值在礦熱爐運(yùn)行時(shí),一般不變動(dòng),它們?nèi)Q于短網(wǎng)和電極布置的設(shè)計(jì)和安裝。電阻R與運(yùn)行時(shí)短網(wǎng)上各載流部件的電流密度有關(guān),變化較小,但電阻R卻是礦熱爐運(yùn)行時(shí)決定礦熱爐功率因數(shù)的主要因數(shù)?! ∮捎诘V熱爐比其它電冶煉爐的電阻弱,故其功率因數(shù)相應(yīng)地也降低些。除了一般小型礦熱爐的自然功率因數(shù)能達(dá)到0.9以上,而容量在10000KVA以上的中、大型礦熱爐的自然功率因數(shù)都在0.9以下,礦熱爐容量越大,功率因數(shù)越低。這是由于大容量礦熱爐的變壓器感性負(fù)載越大,短網(wǎng)越長(zhǎng),電極插入爐料較深增加了短網(wǎng)的電抗,因而降低了礦熱爐的功率因數(shù)?! 榱藴p少電網(wǎng)的損耗,提高供電質(zhì)量,供電局要求用電企業(yè)的功率因數(shù)要在0.9以上,否則要對(duì)用電企業(yè)處以高額罰款。同時(shí)功率因數(shù)偏低,也會(huì)降低礦熱爐的進(jìn)線電壓,影響電石的冶煉。故目前國(guó)內(nèi)外大容量礦熱爐都要加裝無(wú)功補(bǔ)償裝置,以提高礦熱爐的功率因數(shù)?! ‖F(xiàn)在投運(yùn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置通常以補(bǔ)償裝置的接入點(diǎn)分為下列兩種方式: 1、補(bǔ)償裝置接入礦熱爐變壓器高壓側(cè),稱高壓補(bǔ)償; 2、補(bǔ)償裝置接入礦熱爐變壓器低壓側(cè),稱低壓補(bǔ)償; 二、無(wú)功補(bǔ)償裝置 ? 1、高壓補(bǔ)償 礦熱爐變壓器高壓側(cè)電壓一般為10KV、35KV、或110KV。高壓補(bǔ)償又分兩種:一種是直接將補(bǔ)償裝置接于高壓側(cè);另一種是通過(guò)補(bǔ)償變壓器接于高壓側(cè)。用相應(yīng)電壓等級(jí)的補(bǔ)償裝置(包括電力電容器、開(kāi)關(guān)、電抗器、避雷器、保護(hù)等成套設(shè)備,下同),直接接入礦熱爐變壓器高壓側(cè)(補(bǔ)償裝置接在礦熱爐變壓器進(jìn)線端),也可以直接在變電站中,單獨(dú)或集中補(bǔ)償。其特點(diǎn)是: 1)設(shè)備簡(jiǎn)單,投資少; 2)補(bǔ)償裝置出現(xiàn)故障時(shí)電流不通過(guò)礦熱爐變壓器; 3)補(bǔ)償裝置不受礦熱爐變壓器接線變換及礦熱爐其它方面變化的影響?! ?、低壓補(bǔ)償 2.1原理 低壓補(bǔ)償是利用現(xiàn)代控制技術(shù)和短網(wǎng)技術(shù)將大容量、大電流的超低壓電力電容接入礦熱爐的二次側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。該裝置不僅是無(wú)功功率補(bǔ)償原理的最好體現(xiàn),還可以使礦熱爐的功率因數(shù)在較高值運(yùn)行,降低短網(wǎng)和一次側(cè)的無(wú)功消耗,消除3次、5次、7次諧波。調(diào)平三相功率,提高變壓器的輸出能力??刂频闹攸c(diǎn)使三相功率不平衡度下降,達(dá)到三相功率相等。使坩鍋擴(kuò)大、熱量集中,提高爐面溫度,使反應(yīng)加快,達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、降耗和增產(chǎn)的目的?! 〈思夹g(shù)屬于將原來(lái)成熟的就地補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到礦熱爐的二次低壓側(cè),由電容器產(chǎn)生的無(wú)功功率,通過(guò)短線路,一部分通過(guò)礦熱爐變壓器由系統(tǒng)吸收,另一部分補(bǔ)償?shù)V熱爐變壓器,短網(wǎng)和電極的無(wú)功損失,增加了輸入礦熱爐的有功功率。同時(shí)采用了分相補(bǔ)償,使礦熱爐內(nèi)三相電極上的有功功率相等,達(dá)到提高功率因數(shù),減小三相功率不平衡和改善生產(chǎn)指標(biāo)的效果。采用低壓就地補(bǔ)償/濾波技術(shù)優(yōu)點(diǎn): 1、低壓補(bǔ)償可以提高變壓器、大電流線路利用率,增加冶煉有效輸入, 2、改善三相不平衡。 3、降低高次諧波值?! ?、減小變壓器及網(wǎng)路附加損耗,可以消除力調(diào)電費(fèi),節(jié)能降耗?! ?、提高礦熱爐變壓器有功出力,從而提高產(chǎn)量,增加經(jīng)濟(jì)效益?! ∪⒐こ虒?shí)例分析 現(xiàn)以在鐵合金廠安裝一套礦熱爐低壓補(bǔ)償裝置,安裝了低壓無(wú)功補(bǔ)償效果是明顯的。不但實(shí)現(xiàn)了高壓補(bǔ)償提高進(jìn)線電壓的、電網(wǎng)功率因數(shù)的目標(biāo),而且增加了輸入礦熱爐內(nèi)的有功功率,達(dá)到了礦熱爐節(jié)能降耗增加產(chǎn)量的、降低生產(chǎn)成本目的,對(duì)提高礦熱爐經(jīng)濟(jì)效益起到實(shí)質(zhì)性作用。根據(jù)分析多臺(tái)安裝低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置,礦熱爐的生產(chǎn)指標(biāo)得出:在低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置投用后,電爐變前的功率因數(shù)能達(dá)到0.90以上,有些甚至達(dá)到0.94,礦熱爐的功率因數(shù)也能有很大的提高。在使一次電流電流降低15A左右的同時(shí),有功功率可提高3000KW左右,節(jié)能降耗3%以上,增產(chǎn)10%以上,使礦熱爐的運(yùn)行參數(shù)和消耗指標(biāo)得到很大的改善?! 「鶕?jù)該礦熱爐用戶所傳的數(shù)據(jù),和我多年來(lái)在此行業(yè)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),所確定的補(bǔ)償方案如下: 貴公司有3臺(tái)10000KVA的單相電爐變壓器,根據(jù)礦熱爐的工作特性和貴公司提供的測(cè)量數(shù)據(jù),功率因數(shù)按0.78計(jì)算,預(yù)計(jì)安裝后功率因數(shù)達(dá)到0.98計(jì)算,10000KVA的電爐變壓器補(bǔ)償容量為6000KVAR;諧波電壓總畸變率(%)及5次諧波含有率(%)均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)礦熱爐電流變化較快,建議安裝低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置,能夠快速跟蹤投切,達(dá)到理想的補(bǔ)償效果?! ∽罱K確定安裝目前市場(chǎng)上先進(jìn)的我生產(chǎn)的低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置;即可解決貴公司電爐系統(tǒng)的諧波污染嚴(yán)重及功率因數(shù)低的問(wèn)題?! ?.1動(dòng)態(tài)濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置功效 通過(guò)抑制和吸收諧波、杜絕諧振的發(fā)生、減少損耗、清潔電網(wǎng)、改善系統(tǒng)用電環(huán)境?! ?、不會(huì)出現(xiàn)諧振爆炸現(xiàn)象;?! ?、降低配電網(wǎng)的功率損耗、增加電網(wǎng)輸電能力、提高設(shè)備利用率; 3、降低用電設(shè)備(電機(jī))的能耗,改善運(yùn)行條件; 4、保護(hù)設(shè)備、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、減少維修費(fèi)用; 5、節(jié)約電能,提高功率因數(shù),功率因數(shù)達(dá)到0.92以上; 6、改善電壓質(zhì)量,保證設(shè)備正常運(yùn)行;?! ?、諧波控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)?! ?.2效益分析 電爐變壓器低壓側(cè)通過(guò)上我的動(dòng)態(tài)濾波及補(bǔ)償裝置,功率因數(shù)由原來(lái)的0.78左右提高到0.98,這樣會(huì)使電爐原來(lái)的負(fù)荷電流大幅度的下降,會(huì)減少大量的線路損耗,為企業(yè)創(chuàng)造大量的經(jīng)濟(jì)效益,以下從幾個(gè)方面說(shuō)明產(chǎn)生的效益?! ?)降低變壓器的占有率: 通過(guò)動(dòng)態(tài)濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置可降低變壓器的占有率,擴(kuò)充變壓器容量,充分發(fā)揮投資效率,減輕變壓器長(zhǎng)期長(zhǎng)期超負(fù)荷的負(fù)擔(dān),為企業(yè)創(chuàng)造了較大的效益?! ‰姞t變壓器的容量為30000KVA,實(shí)際運(yùn)行容量為:30000×115%=34500,低壓側(cè)安裝動(dòng)態(tài)濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置前功率因數(shù)為0.78左右,安裝后功率因數(shù)達(dá)到0.98以上?! “惭b補(bǔ)償濾波裝置后變壓器的電流下降,從而爐變壓器容量的占有率也下降,減輕了變壓器的負(fù)擔(dān),延長(zhǎng)了變壓器的使用壽命,減少了日常維護(hù)費(fèi)用?! ?)電爐變壓器通過(guò)上我公司的動(dòng)態(tài)濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置后線路中的無(wú)功電流大大減少,從而大大減少了有功損失,降低了變壓器有功損失(銅損)及降低線路損失。線損降低率與變壓器銅損降低率是32%,大大節(jié)省了線路損失,減少了系統(tǒng)中的有功損失,節(jié)省了電能?! ?)治理諧波所產(chǎn)生的效益 濾除諧波,改善用電環(huán)境,提高產(chǎn)品質(zhì)量,確保了設(shè)備正常運(yùn)行 當(dāng)系統(tǒng)存在諧波時(shí):會(huì)增大有功損耗。諧波使設(shè)備絕緣強(qiáng)度降低,減少設(shè)備的使用壽命。諧波是變壓器產(chǎn)生噪音的重要來(lái)源。諧波會(huì)增大變壓器,電動(dòng)機(jī)的渦流損失?! ∮捎诩w效應(yīng),諧波會(huì)增大線路、變壓器的阻值,這樣大大增加了線路損耗,給企業(yè)造成了浪費(fèi)。通過(guò)諧波治理,給企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益?! ?)改善電壓質(zhì)量 當(dāng)線路中的無(wú)功功率Q減少以后,電壓損失△U也就減少了。從而穩(wěn)定了線路電壓,提高電壓質(zhì)量?! ?)消除力率電費(fèi) 電爐變壓器未投用濾波及補(bǔ)償裝置前功率因數(shù)平均為0.78左右,功率因數(shù)沒(méi)有達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。功率因數(shù)0.78時(shí)罰款比例為6%,通過(guò)安裝的動(dòng)態(tài)濾波及補(bǔ)償裝置可消除力率電費(fèi)。功率因數(shù)超過(guò)0.9,還會(huì)產(chǎn)生獎(jiǎng)勵(lì)電費(fèi)。 力率電費(fèi)=(電度電費(fèi)+基本電費(fèi))×6% 通過(guò)以上分析,電爐變壓器安裝低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置所產(chǎn)生的直接節(jié)電率為6%左右,還沒(méi)有計(jì)算由于改善了電壓質(zhì)量而延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命,減少了設(shè)備日常維修費(fèi)用,提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少投資等間接效益。
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