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SVG無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用場合

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)該配備無功補(bǔ)償裝置(這是國家電力部門的規(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)等也都是無功功率不可忽視的耗用對象。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。　　二、SVG無功補(bǔ)償裝置與目前國內(nèi)其他產(chǎn)品相比的優(yōu)勢　　1、補(bǔ)償方式：國內(nèi)的無功補(bǔ)償裝置基本上是采用電容器進(jìn)行無功補(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，這是目前國際上最先進(jìn)的電力技術(shù)，國內(nèi)掌握這項(xiàng)技術(shù)的目前就我們一家;　　2、補(bǔ)償時間：國內(nèi)的無功補(bǔ)償裝置完成一次補(bǔ)償最快也要200毫秒的時間，SVG在5-20毫秒的時間就可以完成一次補(bǔ)償。無功補(bǔ)償需要在瞬時完成，如果補(bǔ)償?shù)臅r間過長會造成該要無功的時候沒有，不該要無功的時候反而來了的不良狀況;　　3、有級無極：國內(nèi)的無功補(bǔ)償裝置基本上采用的是3—10級的有級補(bǔ)償，每增減一級就是幾十千法，不能實(shí)現(xiàn)精確的補(bǔ)償。SVG可以從0.1千法開始進(jìn)行無極補(bǔ)償，完全實(shí)現(xiàn)了精確補(bǔ)償;　　4、諧波濾除：國內(nèi)的無功補(bǔ)償裝置因?yàn)椴捎玫氖请娙菔?，電容本身會放大諧波，所以根本不能濾除諧波，SVG不產(chǎn)生諧波更不會放大諧波，并且可以濾除50%以上的諧波;　　5、使用壽命：國內(nèi)的無功補(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，自身損耗大而且要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)。SVG使用壽命在十年以上，自身損耗極小且基本上不要維護(hù)?！　∪?、為什么要使用無功補(bǔ)償裝置　　無功補(bǔ)償技術(shù)是一種很傳統(tǒng)的電力技術(shù)，它代表了一個國家電力水平的高低，無功補(bǔ)償通俗的講就是將低壓變壓器傳輸過來的無用功轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Α＿@樣：　　(1)減少線路損耗50%以上。就全國講，線路損耗約占據(jù)12%，其中主要是無功分量引起的損耗，若無功線損降低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，見效快。　　(2)避免罰款。我國電力部及物價局“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，減少電費(fèi)1

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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。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)來談?wù)勚C波治理的必要性吧?！　∈紫仁悄茉次C(jī)問題。能源的開發(fā)和利用是一個全球性的問題，它直接關(guān)系到整個人類社會的生存和發(fā)展，目前全球沒有一個國家不在努力尋找解決能源問題的有效方法。能源資源是有限的，關(guān)鍵要解決能源問題自然就歸到了能量控制和節(jié)約能源。諧波治理和無功補(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?。國家電力規(guī)則：無功功率平衡應(yīng)在現(xiàn)場，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)載電壓的變化及時切入或刪除，以防止無功功率反饋。提高電力公司(即無功補(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?！　∵€有國家需求。在我們國家，對于能源控制的需求尤為迫切，因?yàn)橹袊媾R著長期的電力短缺和緊張。日本能源研究所的報告指出：目前中國的電力緊缺是9.93%，到2010年上升至15%。再者，中國未來的電能市場也受到了電能來源的潛在巨大威脅，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)對諧波治理的節(jié)能一億缺乏認(rèn)識，不理解為什么安裝，僅僅是因?yàn)殡娏?yīng)部門移交的罰款才被迫安裝?？陀^地說，諧波控制和無功補(bǔ)償對電力部門有許多好處，但企業(yè)本身有很多好處：　　1，電力部門對企業(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。　　2，電網(wǎng)安裝無功補(bǔ)償裝置可以減少無功功率，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候，無功補(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)的無功補(bǔ)償和諧波治理裝置，有頂級的技術(shù)人員和先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)。主要產(chǎn)品有無源濾波器、有源濾波器、各種變壓器和電抗器等?！　∥覀兘哒\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)。

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動態(tài)補(bǔ)償與靜態(tài)補(bǔ)償差別

節(jié)能，這是國家的重大決策。隨著煤礦的發(fā)展，煤礦技術(shù)裝備越來越大，運(yùn)行狀況越來越復(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)。本文對目前國內(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)鍵問題是：電容器的無功出力必須與負(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)備的啟動電流很大，啟動頻繁，啟動時間長，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，無功沖擊較大，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題：　　1.1無功沖擊產(chǎn)生的不良影響　　1)使供電母線的電壓產(chǎn)生波動，降低機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行效率。供電母線電壓產(chǎn)生波動時，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?！　?)特別是變蘋設(shè)備的率與電壓平方成正比，當(dāng)電壓降低時，大大降低了設(shè)備的效率，生產(chǎn)效率下降，同時增加成本?！　?)快速無功沖擊引起母線電壓劇烈波動，嚴(yán)重時影響自動化裝置的正常工作，閃變將造成設(shè)備的二次啟動，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?！　?)低功率因數(shù)負(fù)載從系統(tǒng)吸收大量無功功率，增加了線損和變壓器的損耗。　　3)由于供電變壓器同時通過有功功率和大量的無功功率，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。　　1.3諧波電流對電氣設(shè)備的危害，　　1)諧波對旋轉(zhuǎn)電機(jī)的影響諧波對旋轉(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，噪聲和諧波過電壓?！　?)諧波對供電變壓器的影響諧波對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)備控制角的時間間隔不等，并通過正反饋而放大系統(tǒng)的電壓畸變，使變流器工作不穩(wěn)定，而對逆變器則可能發(fā)生換流失敗而無法工作，甚至損壞變流設(shè)備?！　?)諧波對電纜及并聯(lián)電容器的影響，當(dāng)產(chǎn)生諧波放大時，并聯(lián)電容器，將因過電流及過電壓而損壞，嚴(yán)重時將危及整個供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行?！　?)諧波對通信產(chǎn)生干擾，使電度計(jì)量產(chǎn)生誤差。　　6)諧波對繼電保護(hù)自動裝置和計(jì)算機(jī)等也將產(chǎn)生不良影響。諧波及無功沖擊導(dǎo)致的電壓波動。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。特別是電壓波動超標(biāo)，引起供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的變化將會對其他動力負(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?！　《㈦娙菅a(bǔ)償原則及補(bǔ)償方式電容補(bǔ)償原則　　1、減少無功功率的流動、返送，就地補(bǔ)償?！　?、分級補(bǔ)償，就地補(bǔ)償與集中補(bǔ)償?！　?、防止低負(fù)荷時的過補(bǔ)償，(不允許)對電網(wǎng)倒送無功功率。　　補(bǔ)償方式　　1、靜止無功電容補(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、無功自動調(diào)節(jié)—分組分段可控自動調(diào)節(jié)方案及固定投入電容器容量，自動調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓以改變無功電容電流方案　　6、動態(tài)無功電容補(bǔ)償　　三方案比較分析及選擇　　過去的年代，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、手動調(diào)節(jié)電容器容量方式，都是通過改變電容器容量(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關(guān)，來實(shí)現(xiàn)無功電流量及電壓調(diào)節(jié)的，其問題在于：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)償和過補(bǔ)償現(xiàn)象都同時存在，特別是在低負(fù)荷時，過補(bǔ)償現(xiàn)象非常嚴(yán)重，由于過補(bǔ)償而造成過電壓及對電網(wǎng)倒送無功功率。投切電容器的操作過程會產(chǎn)生嚴(yán)重的操作過電壓和合閘涌流，對系統(tǒng)中的高次諧波有放大現(xiàn)象，在諧波電流過大時可能引發(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，同時又需要增加電容器容量來直接補(bǔ)償串聯(lián)電抗器的無功損耗。過電壓和過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)的無功電容補(bǔ)償方式已顯得落伍了。代之的是無功自動調(diào)節(jié)及動態(tài)無功電容補(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—無功自動調(diào)節(jié)，動態(tài)無功電容補(bǔ)償?！　o功自動調(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。其中無功自動調(diào)節(jié)，采用自動調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓以改變無功電容電流方式。動態(tài)無功電容補(bǔ)償：動態(tài)無功電容補(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)型靜止型動態(tài)無功補(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)提供恒定容性無功功率，兼有濾除諧波的作用?！　?).固定電容補(bǔ)償　?、俟潭o功補(bǔ)償方案是補(bǔ)償無功功率的常規(guī)方法。裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)，其補(bǔ)償無功的容量是設(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)生的感性無功，并對三次諧波有一定的抑制作用。一般采用機(jī)械開關(guān)控制電容器的投切，投切時的沖擊電流和操作過電壓大，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。該方案主要問題是在無負(fù)荷和輕負(fù)荷的區(qū)段，過補(bǔ)償十分突出，投入固定并聯(lián)補(bǔ)償電容后，功率因數(shù)比不投時還低，無法達(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)償還會導(dǎo)致空載時電壓抬升，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)問題，不能隨負(fù)荷的無功波動隨機(jī)的調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)娜菪詿o功，所以不具備抑制諧波和電壓波動。要解決功率因數(shù)問題，抑制諧波和電壓波動，必須放棄固定補(bǔ)償方案，尋求新的補(bǔ)償方案?！　?)靜態(tài)無功補(bǔ)償(FC)　?、凫o態(tài)無功補(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)荷相對比較穩(wěn)定的場合，對于負(fù)荷波動比較大的場合，補(bǔ)償效果就很不理想。由于其補(bǔ)償?shù)臒o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，造成過補(bǔ)，大量無功倒送，電業(yè)部門對無功的計(jì)量是“反轉(zhuǎn)正計(jì)”，所以過補(bǔ)造成功率因數(shù)降低;在負(fù)荷較重時，補(bǔ)償容量又不夠，功率因數(shù)同樣不能滿足要求。目前國內(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)無功變化時，不能跟隨調(diào)節(jié)，所以FC不能克服電壓波動?！　、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，必然切去其中某次濾波通道，對于切去的濾波通道相對應(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波支路有一個暫態(tài)過程，會產(chǎn)生過電流、過電壓，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，觸頭上恢復(fù)電壓較高，有開關(guān)重燃的可能，多次重復(fù)擊穿時，電容器上產(chǎn)生很高的過電壓，致使設(shè)備損壞。對電容器組的投切沖擊，IEC規(guī)定不超過1000次/年，加之開關(guān)壽命的限制，不能頻繁投切，從而影響動態(tài)補(bǔ)償效果。　　3)晶閘管分級投切電容器方案(TSC)晶閘管分級投切電容器方案這里研究兩個，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關(guān)的晶閘管投切電容器方案?！　?)、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)行無功量，按照一定的投切策略跟蹤負(fù)荷變化進(jìn)行投切動作。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)無過渡過程的操作。TSC技術(shù)關(guān)鍵無過渡過程投切電容器，理論上電容器在峰值時導(dǎo)通，在峰值時關(guān)斷。晶閘管關(guān)斷后，電容器保持峰值電壓值，由于電源電壓隨時變化，電容器電壓也在緩慢地放電，要做到安全、無過渡投切比較困難。具體控制有二種方法：　　其一：在需要投入電容器時，必須檢測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，發(fā)出觸發(fā)脈沖;當(dāng)電容器接成星形時，這時必須有二個晶閘管導(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，檢測困難，經(jīng)常產(chǎn)生過渡過程過電壓。嚴(yán)重的過度過程產(chǎn)生的振蕩過電壓，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，過渡過程過電壓必然影響調(diào)速系統(tǒng)的安全運(yùn)行。　　其二：晶閘管關(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時投入電容器，這時是比較安全的，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)定放電時間為5s，電容器投入時必須考慮其放電情況，這樣由于受電容器的放電時間的限制，在工程應(yīng)用中實(shí)際的響應(yīng)時間一般在3-5分鐘左右。對于無功快速變動的系統(tǒng)是不適用的?！　∑淙篢SC投切的電容器組分組越多，補(bǔ)償效果越好，成本相對提高。且在頻繁投切電容器時，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裝置及傳動系統(tǒng)全部燒毀，直接經(jīng)濟(jì)損失近3000萬元，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)過零投切，不會產(chǎn)生像真空開關(guān)那樣產(chǎn)生嚴(yán)重的過電壓;結(jié)構(gòu)簡單?！　?)、帶降壓變壓器及分接開關(guān)的晶閘管投切電容器方案該方案通過降壓調(diào)壓變壓器，采用分接開關(guān)無載調(diào)壓和晶閘管開關(guān)的有載分合直接調(diào)節(jié)無功元件(濾波器)的無功輸出。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，只需一組晶閘管開關(guān)，但其過分依賴變壓器分接開關(guān)，分接開關(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，另外目前國內(nèi)尚無此類方案運(yùn)行，需要研究開發(fā)?！　?)無功功率補(bǔ)償裝置(SVC)晶閘管相控電抗器(TCR)型靜止型動態(tài)無功補(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，過去以進(jìn)口產(chǎn)品居多，導(dǎo)致設(shè)備造價昂貴，同時，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，隨著國內(nèi)需求的高漲，在榮信公司在國家發(fā)改委、國家計(jì)委、國家科技部的大力支持下，TCR型動補(bǔ)已逐步實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，極大地降低了TCR型動補(bǔ)的生產(chǎn)成本;同時，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的熱管自冷技術(shù)已經(jīng)成功

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2019-08

淺談礦熱爐無功補(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，無功補(bǔ)償，無頻繁投切，運(yùn)行穩(wěn)定，安全，使用壽命長，節(jié)能效果顯著?！　∫?、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。可控硅整流裝置會在交流側(cè)產(chǎn)生很大的無功功率和諧波電流，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。諧波還會干擾拉晶控制系統(tǒng)，造成錯位、斷晶、跳閘，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。　　礦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值的大小來決定?！　OSΦ=(R+R)/　　電阻R電抗X值在礦熱爐運(yùn)行時，一般不變動，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，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，否則要對用電企業(yè)處以高額罰款。同時功率因數(shù)偏低，也會降低礦熱爐的進(jìn)線電壓，影響電石的冶煉。故目前國內(nèi)外大容量礦熱爐都要加裝無功補(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);另一種是通過補(bǔ)償變壓器接于高壓側(cè)。用相應(yīng)電壓等級的補(bǔ)償裝置(包括電力電容器、開關(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)備簡單，投資少;　　2)補(bǔ)償裝置出現(xiàn)故障時電流不通過礦熱爐變壓器;　　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。　　2、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)的無功補(bǔ)償裝置。該裝置不僅是無功功率補(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)生的無功功率，通過短線路，一部分通過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)和電極的無功損失，增加了輸入礦熱爐的有功功率。同時采用了分相補(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?！　?、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?！　∪?、工程實(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)分析多臺安裝低壓無功補(bǔ)償裝置，礦熱爐的生產(chǎn)指標(biāo)得出：在低壓無功補(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，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(%)均超過國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)礦熱爐電流變化較快，建議安裝低壓動態(tài)無功補(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確定安裝目前市場上先進(jìn)的我生產(chǎn)的低壓動態(tài)無功補(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)低的問題?！　?.1動態(tài)濾波及無功補(bǔ)償裝置功效　　通過抑制和吸收諧波、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;。　　7、諧波控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)?！　?.2效益分析　　電爐變壓器低壓側(cè)通過上我的動態(tài)濾波及補(bǔ)償裝置，功率因數(shù)由原來的0.78左右提高到0.98，這樣會使電爐原來的負(fù)荷電流大幅度的下降，會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，以下從幾個方面說明產(chǎn)生的效益?！　?)降低變壓器的占有率：　　通過動態(tài)濾波及無功補(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，減輕變壓器長期長期超負(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)安裝動態(tài)濾波及無功補(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?！　?)電爐變壓器通過上我公司的動態(tài)濾波及無功補(bǔ)償裝置后線路中的無功電流大大減少，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：會增大有功損耗。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)生噪音的重要來源。諧波會增大變壓器，電動機(jī)的渦流損失?！　∮捎诩w效應(yīng)，諧波會增大線路、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。　　5)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)沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。功率因數(shù)0.78時罰款比例為6%，通過安裝的動態(tài)濾波及補(bǔ)償裝置可消除力率電費(fèi)。功率因數(shù)超過0.9，還會產(chǎn)生獎勵電費(fèi)?！　×β孰娰M(fèi)=(電度電費(fèi)+基本電費(fèi))×6%　　通過以上分析，電爐變壓器安裝低壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置所產(chǎn)生的直接節(jié)電率為6%左右，還沒有計(jì)算由于改善了電壓質(zhì)量而延長了設(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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