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SVG無功補償裝(zhuāng)置的應用(yòng)場合

凡是安(ān)裝(zhuāng)有(yǒu)低壓變壓器地方及大型用(yòng)電(diàn)設備旁邊都應該配備無功補償裝(zhuāng)置(這是國(guó)家電(diàn)力部門的規定)，特别是那些功率因數較低的工(gōng)礦、企業、居民(mín)區(qū)必須安(ān)裝(zhuāng)。大型異步電(diàn)機、變壓器、電(diàn)焊機、沖床、車(chē)床群、空壓機、壓力機、吊車(chē)、冶煉、軋鋼、軋鋁、大型交換機、電(diàn)灌設備、電(diàn)氣機車(chē)等尤其需要。居民(mín)區(qū)除白熾燈照明外，空調、冷凍機等也都是無功功率不可(kě)忽視的耗用(yòng)對象。農村用(yòng)電(diàn)狀況比較惡劣，多(duō)數地區(qū)供電(diàn)不足，電(diàn)壓波動很(hěn)大，功率因數尤其低，加裝(zhuāng)補償設備是改善供電(diàn)狀況、提高電(diàn)能(néng)利用(yòng)率的有(yǒu)效措施。　　二、SVG無功補償裝(zhuāng)置與目前國(guó)内其他(tā)産(chǎn)品相比的優勢　　1、補償方式：國(guó)内的無功補償裝(zhuāng)置基本上是采用(yòng)電(diàn)容器進行無功補償，補償後的功率因素一般在0.8-0.9左右。SVG采用(yòng)的是電(diàn)源模塊進行無功補償，補償後的功率因素一般在0.98以上，這是目前國(guó)際上最先進的電(diàn)力技(jì )術，國(guó)内掌握這項技(jì )術的目前就我們一家;　　2、補償時間：國(guó)内的無功補償裝(zhuāng)置完成一次補償最快也要200毫秒(miǎo)的時間，SVG在5-20毫秒(miǎo)的時間就可(kě)以完成一次補償。無功補償需要在瞬時完成，如果補償的時間過長(cháng)會造成該要無功的時候沒有(yǒu)，不該要無功的時候反而來了的不良狀況;　　3、有(yǒu)級無極：國(guó)内的無功補償裝(zhuāng)置基本上采用(yòng)的是3—10級的有(yǒu)級補償，每增減一級就是幾十千法，不能(néng)實現精(jīng)确的補償。SVG可(kě)以從0.1千法開始進行無極補償，完全實現了精(jīng)确補償;　　4、諧波濾除：國(guó)内的無功補償裝(zhuāng)置因為(wèi)采用(yòng)的是電(diàn)容式，電(diàn)容本身會放大諧波，所以根本不能(néng)濾除諧波，SVG不産(chǎn)生諧波更不會放大諧波，并且可(kě)以濾除50%以上的諧波;　　5、使用(yòng)壽命：國(guó)内的無功補償裝(zhuāng)置一般采用(yòng)接觸器或可(kě)控矽控制，造成使用(yòng)壽命較短，一般在三年左右，自身損耗大而且要經常進行維護。SVG使用(yòng)壽命在十年以上，自身損耗極小(xiǎo)且基本上不要維護。　　三、為(wèi)什麽要使用(yòng)無功補償裝(zhuāng)置　　無功補償技(jì )術是一種很(hěn)傳統的電(diàn)力技(jì )術，它代表了一個國(guó)家電(diàn)力水平的高低，無功補償通俗的講就是将低壓變壓器傳輸過來的無用(yòng)功轉變為(wèi)有(yǒu)用(yòng)功。這樣：　　(1)減少線(xiàn)路損耗50%以上。就全國(guó)講，線(xiàn)路損耗約占據12%，其中(zhōng)主要是無功分(fēn)量引起的損耗，若無功線(xiàn)損降低50%~60%，一年便可(kě)節電(diàn)500億度左右，相當于半個三峽工(gōng)程的發電(diàn)量。這種不消耗一次能(néng)源，便可(kě)增大發電(diàn)量的工(gōng)程是絕好的綠色工(gōng)程。且投資極小(xiǎo)，見效快。　　(2)避免罰款。我國(guó)電(diàn)力部及物(wù)價局“關于頒發《功率因數調整電(diàn)費辦(bàn)法》通知”中(zhōng)規定，功率因數0.94時，減少電(diàn)費1

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諧波治理(lǐ)設備安(ān)裝(zhuāng)的必要性研究

随着科(kē)技(jì )的發展，節能(néng)已經成為(wèi)各種技(jì )術發展的必然趨勢。很(hěn)多(duō)企業和公(gōng)司都緻力于節能(néng)技(jì )術的突破，我公(gōng)司更是特别重視節能(néng)方面的進展，并且已經取得了一定的成果。那麽就根據我們的經驗來談談諧波治理(lǐ)的必要性吧。　　首先是能(néng)源危機問題。能(néng)源的開發和利用(yòng)是一個全球性的問題，它直接關系到整個人類社會的生存和發展，目前全球沒有(yǒu)一個國(guó)家不在努力尋找解決能(néng)源問題的有(yǒu)效方法。能(néng)源資源是有(yǒu)限的，關鍵要解決能(néng)源問題自然就歸到了能(néng)量控制和節約能(néng)源。諧波治理(lǐ)和無功補償能(néng)有(yǒu)效地節約能(néng)源，降低電(diàn)力消費單位支出。　　然後就是政策的支持。國(guó)家電(diàn)力規則：無功功率平衡應在現場，用(yòng)戶應在增加消費的自然功率因數的基礎上設計和安(ān)裝(zhuāng)諧波治理(lǐ)裝(zhuāng)置，并與負載電(diàn)壓的變化及時切入或删除，以防止無功功率反饋。提高電(diàn)力公(gōng)司(即無功補償)功率因數，公(gōng)司發電(diàn)節能(néng)淘汰率是企業的重要組成部分(fēn)。　　還有(yǒu)國(guó)家需求。在我們國(guó)家，對于能(néng)源控制的需求尤為(wèi)迫切，因為(wèi)中(zhōng)國(guó)正面臨着長(cháng)期的電(diàn)力短缺和緊張。日本能(néng)源研究所的報告指出：目前中(zhōng)國(guó)的電(diàn)力緊缺是9.93%，到2010年上升至15%。再者，中(zhōng)國(guó)未來的電(diàn)能(néng)市場也受到了電(diàn)能(néng)來源的潛在巨大威脅，所以諧波治理(lǐ)裝(zhuāng)置的安(ān)裝(zhuāng)就尤為(wèi)重要了，它可(kě)以提高電(diàn)力設備的免維護率，為(wèi)國(guó)内公(gōng)司企業節約能(néng)源。　　最後就是業務(wù)需要。許多(duō)企業對諧波治理(lǐ)的節能(néng)一億缺乏認識，不理(lǐ)解為(wèi)什麽安(ān)裝(zhuāng)，僅僅是因為(wèi)電(diàn)力供應部門移交的罰款才被迫安(ān)裝(zhuāng)。客觀地說，諧波控制和無功補償對電(diàn)力部門有(yǒu)許多(duō)好處，但企業本身有(yǒu)很(hěn)多(duō)好處：　　1，電(diàn)力部門對企業提供了功率因數的标準，如果達不到标準，他(tā)們将采取罰款，收取電(diàn)費等措施，提高功率因數盡量消除罰款。　　2，電(diàn)網安(ān)裝(zhuāng)無功補償裝(zhuāng)置可(kě)以減少無功功率，從而增加了有(yǒu)源電(diàn)力輸電(diàn)網容量，提高設備的利用(yòng)率。　　3，變壓器輸出不夠的時候，無功補償裝(zhuāng)置的安(ān)裝(zhuāng)可(kě)以提高功率因數可(kě)提高變壓器的負載能(néng)力。　　我公(gōng)司自主研發和生産(chǎn)的無功補償和諧波治理(lǐ)裝(zhuāng)置，有(yǒu)頂級的技(jì )術人員和先進的設備技(jì )術。主要産(chǎn)品有(yǒu)無源濾波器、有(yǒu)源濾波器、各種變壓器和電(diàn)抗器等。　　我們竭誠為(wèi)您提供全方位的服務(wù)，提高電(diàn)能(néng)質(zhì)量，淨化電(diàn)網環境，為(wèi)節能(néng)減排做出貢獻。

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動态補償與靜态補償差别

節能(néng)，這是國(guó)家的重大決策。随着煤礦的發展，煤礦技(jì )術裝(zhuāng)備越來越大，運行狀況越來越複雜化，而功率因數一般都僅在0.8以下，達不到大于0.9以上的要求。沿革和套用(yòng)傳統的電(diàn)容補償方式、遇到了挑戰。本文(wén)對目前國(guó)内電(diàn)容補償的諸多(duō)技(jì )術方案進行比較分(fēn)析。提出了應用(yòng)于煤礦的電(diàn)容補償的關鍵問題是：電(diàn)容器的無功出力必須與負荷變化相匹配的觀點。　　一、概述　　煤礦工(gōng)業的電(diàn)氣負荷的特點是：　　1、随着采煤技(jì )術的發展，采掘設備配置的單機容量越來越大大，例如：大功率的采掘設備、提升運輸設備、排水設備、抽放設備、壓風設備，這類設備的啓動電(diàn)流很(hěn)大，啓動頻繁，啓動時間長(cháng)，沖擊負荷大，沖擊次數頻繁。特别是煤礦的通風等抽放設備，主、副井的鉸車(chē)采用(yòng)交-交變頻調速設備或直流調速設備。上述設備均屬重負載、高轉矩的直接啓動，無功沖擊較大，電(diàn)壓閃變嚴重，并伴随大量整數倍和非整數倍的諧波電(diàn)流産(chǎn)生，功率因數低。　　2、單機小(xiǎo)負荷機組群。例如：選煤廠，綜采、機采工(gōng)作(zuò)面。其特點是：非生産(chǎn)班次的負荷幾乎為(wèi)零，生産(chǎn)班次的負荷，在1～3分(fēn)鍾内就要求達到最大負荷，特别是選煤廠類。因此煤礦的電(diàn)氣負荷變化很(hěn)大，平均負荷/最大負荷僅為(wèi)0.3～0.7，最大負荷/最低負荷為(wèi)3～8倍。短路(容量)電(diàn)流大，是工(gōng)作(zuò)負荷(容量)電(diàn)流的7.8～18倍左右。運行環境惡劣，停電(diàn)時間受到《煤礦安(ān)全規程》的嚴格限制。給電(diàn)網的供用(yòng)電(diàn)造成如下問題：　　1.1無功沖擊産(chǎn)生的不良影響　　1)使供電(diàn)母線(xiàn)的電(diàn)壓産(chǎn)生波動，降低機電(diàn)設備的運行效率。供電(diàn)母線(xiàn)電(diàn)壓産(chǎn)生波動時，将使用(yòng)戶的異步電(diàn)機類負荷轉矩随之變化，輸入負荷的有(yǒu)功功率下降，影響生産(chǎn)和設備的出力。　　2)特别是變蘋設備的率與電(diàn)壓平方成正比，當電(diàn)壓降低時，大大降低了設備的效率，生産(chǎn)效率下降，同時增加成本。　　3)快速無功沖擊引起母線(xiàn)電(diàn)壓劇烈波動，嚴重時影響自動化裝(zhuāng)置的正常工(gōng)作(zuò)，閃變将造成設備的二次啓動，産(chǎn)生比正常運行大十幾倍的電(diàn)流，危及人身及設備安(ān)全。　　1.2低功率因數将導緻如下不良影響　　1)根據《電(diàn)力系統電(diàn)壓和無功電(diàn)力技(jì )術導則》的規定，高壓供電(diàn)的工(gōng)業用(yòng)戶和高壓供電(diàn)裝(zhuāng)有(yǒu)帶負荷調整電(diàn)壓裝(zhuāng)置的電(diàn)力用(yòng)戶，功率因數應大于0.9以上，否則，用(yòng)戶将遭受低功率因數罰款，直接影響企業的經濟效益。　　2)低功率因數負載從系統吸收大量無功功率，增加了線(xiàn)損和變壓器的損耗。　　3)由于供電(diàn)變壓器同時通過有(yǒu)功功率和大量的無功功率，降低了變壓器的供電(diàn)能(néng)力。低功率因數運行的電(diàn)網，增加了系統的有(yǒu)功功率、無功功率，增加了供用(yòng)電(diàn)成本。直接影響企業的經濟效益。　　1.3諧波電(diàn)流對電(diàn)氣設備的危害，　　1)諧波對旋轉電(diàn)機的影響諧波對旋轉電(diàn)機的主要影響是産(chǎn)生附加損耗，其次産(chǎn)生機械振動，噪聲和諧波過電(diàn)壓。　　2)諧波對供電(diàn)變壓器的影響諧波對供電(diàn)變壓器的影響主要是産(chǎn)生附加損耗，溫升增加，出力下降影響絕緣壽命。　　3)諧波對變流裝(zhuāng)置的影響交流電(diàn)壓畸變可(kě)能(néng)引起不可(kě)逆變流設備控制角的時間間隔不等，并通過正反饋而放大系統的電(diàn)壓畸變，使變流器工(gōng)作(zuò)不穩定，而對逆變器則可(kě)能(néng)發生換流失敗而無法工(gōng)作(zuò)，甚至損壞變流設備。　　4)諧波對電(diàn)纜及并聯電(diàn)容器的影響，當産(chǎn)生諧波放大時，并聯電(diàn)容器，将因過電(diàn)流及過電(diàn)壓而損壞，嚴重時将危及整個供電(diàn)系統的安(ān)全運行。　　5)諧波對通信産(chǎn)生幹擾，使電(diàn)度計量産(chǎn)生誤差。　　6)諧波對繼電(diàn)保護自動裝(zhuāng)置和計算機等也将産(chǎn)生不良影響。諧波及無功沖擊導緻的電(diàn)壓波動。嚴重影響用(yòng)戶本身及電(diàn)網用(yòng)電(diàn)設備的安(ān)全運行，降低了供電(diàn)電(diàn)網的電(diàn)能(néng)質(zhì)量。特别是電(diàn)壓波動超标，引起供電(diàn)系統電(diàn)能(néng)質(zhì)量的變化将會對其他(tā)動力負荷産(chǎn)生嚴重影響，甚至造成其不能(néng)正常工(gōng)作(zuò)。必須按電(diàn)能(néng)質(zhì)量有(yǒu)關标準的規定，應采取綜合治理(lǐ)措施。　　二、電(diàn)容補償原則及補償方式電(diàn)容補償原則　　1、減少無功功率的流動、返送，就地補償。　　2、分(fēn)級補償，就地補償與集中(zhōng)補償。　　3、防止低負荷時的過補償，(不允許)對電(diàn)網倒送無功功率。　　補償方式　　1、靜止無功電(diàn)容補償　　2、同步調相機補償　　3、并聯電(diàn)容器補償　　4、并聯電(diàn)抗器補償　　5、無功自動調節—分(fēn)組分(fēn)段可(kě)控自動調節方案及固定投入電(diàn)容器容量，自動調節電(diàn)容器兩端的電(diàn)壓以改變無功電(diàn)容電(diàn)流方案　　6、動态無功電(diàn)容補償　　三方案比較分(fēn)析及選擇　　過去的年代，應用(yòng)于煤礦的是并聯電(diàn)容器方式，不論是就地補償與集中(zhōng)補償，固定電(diàn)容器容量方式或是靜态自動、手動調節電(diàn)容器容量方式，都是通過改變電(diàn)容器容量(将電(diàn)容器分(fēn)組分(fēn)段分(fēn)相安(ān)裝(zhuāng)布置，運用(yòng)可(kě)控矽技(jì )術，自動調節改變電(diàn)容器投入的數量、容量)，或調節變壓器的電(diàn)壓分(fēn)接開關，來實現無功電(diàn)流量及電(diàn)壓調節的，其問題在于：負載調節特性較差，不能(néng)連續平滑調節，不能(néng)随負載變化而調節電(diàn)容器的無功電(diàn)流(出力)，特别是在煤礦，平均負荷/最大負荷為(wèi)0.3～0.75，最大負荷/最低負荷為(wèi)3～8倍的運行狀況下，欠補償和過補償現象都同時存在，特别是在低負荷時，過補償現象非常嚴重，由于過補償而造成過電(diàn)壓及對電(diàn)網倒送無功功率。投切電(diàn)容器的操作(zuò)過程會産(chǎn)生嚴重的操作(zuò)過電(diàn)壓和合閘湧流，對系統中(zhōng)的高次諧波有(yǒu)放大現象，在諧波電(diàn)流過大時可(kě)能(néng)引發電(diàn)容器爆炸事故。采用(yòng)串聯電(diàn)抗器的做法又(yòu)提高了電(diàn)容器的運行端電(diàn)壓，同時又(yòu)需要增加電(diàn)容器容量來直接補償串聯電(diàn)抗器的無功損耗。過電(diàn)壓和過電(diàn)流直接影響供電(diàn)安(ān)全及電(diàn)容器壽命。　　現代科(kē)學(xué)技(jì )術的發展，傳統的無功電(diàn)容補償方式已顯得落伍了。代之的是無功自動調節及動态無功電(diàn)容補償。按設計的電(diàn)容器容量，固定接入系統中(zhōng)，電(diàn)容器分(fēn)相，但不分(fēn)組、不分(fēn)段的技(jì )術方案—無功自動調節，動态無功電(diàn)容補償。　　無功自動調節為(wèi)固定投入電(diàn)容器容量，按設計容量固定接入系統中(zhōng)。其中(zhōng)無功自動調節，采用(yòng)自動調節電(diàn)容器兩端的電(diàn)壓以改變無功電(diàn)容電(diàn)流方式。動态無功電(diàn)容補償：動态無功電(diàn)容補償為(wèi)固定投入電(diàn)容器容量，按設計容量固定接入系統中(zhōng)。晶閘管相控電(diàn)抗器(TCR)型靜止型動态無功補償裝(zhuāng)置(SVC)方式由TCR(并聯可(kě)調電(diàn)抗器)+FC(補償電(diàn)容)兩部分(fēn)組成。其中(zhōng)TCR由DSP全數字控制系統、晶閘管功率閥組、相控電(diàn)抗器、BOD保護模塊等組成，通過晶閘管調整電(diàn)抗器的電(diàn)流，從而使TCR回路産(chǎn)生可(kě)變感性負載;FC回路由濾波電(diàn)容器和濾波電(diàn)抗器組成特定的濾波通道，向系統提供恒定容性無功功率，兼有(yǒu)濾除諧波的作(zuò)用(yòng)。　　1).固定電(diàn)容補償　　①固定無功補償方案是補償無功功率的常規方法。裝(zhuāng)置具(jù)有(yǒu)結構簡單、經濟方便等優點，其補償無功的容量是設計根據計算的平均負荷大小(xiǎo)而确定的，是一個不可(kě)調的固定量，通常由電(diàn)抗器和電(diàn)容器串聯組成，其功能(néng)主要是補償負荷産(chǎn)生的感性無功，并對三次諧波有(yǒu)一定的抑制作(zuò)用(yòng)。一般采用(yòng)機械開關控制電(diàn)容器的投切，投切時的沖擊電(diàn)流和操作(zuò)過電(diàn)壓大，易發生諧振，因此不能(néng)頻繁投切。由于固定補償裝(zhuāng)置的補償容量不能(néng)随負荷而變化，“欠補”和“過補”交替發生，計費方式又(yòu)為(wèi)“反轉正計”，使得變電(diàn)所平均功率因數達不到0.9的要求，造成力率罰款，并使供電(diàn)設備的能(néng)力不能(néng)充分(fēn)發揮。目前我國(guó)普遍采用(yòng)的方案是在變電(diàn)所設置固定電(diàn)容并聯補償。該方案主要問題是在無負荷和輕負荷的區(qū)段，過補償十分(fēn)突出，投入固定并聯補償電(diàn)容後，功率因數比不投時還低，無法達到經濟功率因數的要求，變電(diàn)所因功率因數大幅下降，而遭受巨額罰款，固定電(diàn)容器補償還會導緻空載時電(diàn)壓擡升，反而惡化電(diàn)壓質(zhì)量。　　②從以上分(fēn)析結論可(kě)知，變電(diàn)所采用(yòng)固定補償方案解決不了功率因數問題，不能(néng)随負荷的無功波動随機的調節補償的容性無功，所以不具(jù)備抑制諧波和電(diàn)壓波動。要解決功率因數問題，抑制諧波和電(diàn)壓波動，必須放棄固定補償方案，尋求新(xīn)的補償方案。　　2)靜态無功補償(FC)　　①靜态無功補償(FC)的功能(néng)是提高功率因數及濾除諧波，由于FC的補償容量是固定的，一般适合負荷相對比較穩定的場合，對于負荷波動比較大的場合，補償效果就很(hěn)不理(lǐ)想。由于其補償的無功容量設計是根據計算的平均負荷大小(xiǎo)而确定的，在負荷較小(xiǎo)時，造成過補，大量無功倒送，電(diàn)業部門對無功的計量是“反轉正計”，所以過補造成功率因數降低;在負荷較重時，補償容量又(yòu)不夠，功率因數同樣不能(néng)滿足要求。目前國(guó)内，由于FC的設計容量往往偏大，造成FC不能(néng)投運或隻部分(fēn)投運的情況不少。　　②由于FC的補償容量固定，當系統無功變化時，不能(néng)跟随調節，所以FC不能(néng)克服電(diàn)壓波動。　　③由于FC的濾波通道是按系統諧波電(diàn)流發生量設置的，當不能(néng)全部投入時，必然切去其中(zhōng)某次濾波通道，對于切去的濾波通道相對應的諧波電(diàn)流不能(néng)很(hěn)好的濾除，達不到諧波治理(lǐ)的要求，而且頻繁的投切濾波器容易形成系統振蕩。　　④投切濾波支路有(yǒu)一個暫态過程，會産(chǎn)生過電(diàn)流、過電(diàn)壓，影響電(diàn)容器及串聯電(diàn)抗器的可(kě)靠運行;切除濾波支路時，觸頭上恢複電(diàn)壓較高，有(yǒu)開關重燃的可(kě)能(néng)，多(duō)次重複擊穿時，電(diàn)容器上産(chǎn)生很(hěn)高的過電(diàn)壓，緻使設備損壞。對電(diàn)容器組的投切沖擊，IEC規定不超過1000次/年，加之開關壽命的限制，不能(néng)頻繁投切，從而影響動态補償效果。　　3)晶閘管分(fēn)級投切電(diàn)容器方案(TSC)晶閘管分(fēn)級投切電(diàn)容器方案這裏研究兩個，一是帶降壓變壓器的晶閘管投切電(diàn)容器方案，二是帶降壓變壓器及分(fēn)接開關的晶閘管投切電(diàn)容器方案。　　1)、帶降壓變壓器的晶閘管投切電(diàn)容器方案TSC分(fēn)組可(kě)調補償是根據負荷實際運行無功量，按照一定的投切策略跟蹤負荷變化進行投切動作(zuò)。該方案由若幹組并聯的晶閘管閥組控制，以實現快速無觸點的投切。顯然這種型式的補償裝(zhuāng)置隻能(néng)實現容性無功功率的階躍調節，其調節的精(jīng)度取決于電(diàn)容器的分(fēn)組數。為(wèi)了提高運行的可(kě)靠性，防止電(diàn)容器和晶閘管損傷，TSC均實現無過渡過程的操作(zuò)。TSC技(jì )術關鍵無過渡過程投切電(diàn)容器，理(lǐ)論上電(diàn)容器在峰值時導通，在峰值時關斷。晶閘管關斷後，電(diàn)容器保持峰值電(diàn)壓值，由于電(diàn)源電(diàn)壓随時變化，電(diàn)容器電(diàn)壓也在緩慢地放電(diàn)，要做到安(ān)全、無過渡投切比較困難。具(jù)體(tǐ)控制有(yǒu)二種方法：　　其一：在需要投入電(diàn)容器時，必須檢測電(diàn)容器的兩端電(diàn)壓及電(diàn)網電(diàn)壓。在電(diàn)網電(diàn)壓與電(diàn)容器兩端電(diàn)壓相等瞬時，發出觸發脈沖;當電(diàn)容器接成星形時，這時必須有(yǒu)二個晶閘管導通才能(néng)構成通路。這種控制方式的難度很(hěn)大，且電(diàn)容器兩端電(diàn)壓為(wèi)直流，在高壓環境下，檢測困難，經常産(chǎn)生過渡過程過電(diàn)壓。嚴重的過度過程産(chǎn)生的振蕩過電(diàn)壓，将達到電(diàn)源峰值電(diàn)壓的兩倍以上，如在低壓側整流變副邊進行補償，過渡過程過電(diàn)壓必然影響調速系統的安(ān)全運行。　　其二：晶閘管關斷後，電(diàn)容器兩端電(diàn)壓從峰值電(diàn)壓，緩慢放電(diàn)。等電(diàn)容器兩端電(diàn)壓放到小(xiǎo)于50V時投入電(diàn)容器，這時是比較安(ān)全的，但根據<<高压并联电容器放电线圈标准jb t8980-1999>>規定放電(diàn)時間為(wèi)5s，電(diàn)容器投入時必須考慮其放電(diàn)情況，這樣由于受電(diàn)容器的放電(diàn)時間的限制，在工(gōng)程應用(yòng)中(zhōng)實際的響應時間一般在3-5分(fēn)鍾左右。對于無功快速變動的系統是不适用(yòng)的。　　其三：TSC投切的電(diàn)容器組分(fēn)組越多(duō)，補償效果越好，成本相對提高。且在頻繁投切電(diàn)容器時，由于阻抗曲線(xiàn)發生頻繁變化，很(hěn)有(yǒu)可(kě)能(néng)産(chǎn)生諧振，造成災害性事故。(如去年湖(hú)南漣鋼棒線(xiàn)廠軋鋼系統中(zhōng)采用(yòng)的TSC裝(zhuāng)置，由于産(chǎn)生諧振将TSC裝(zhuāng)置及傳動系統全部燒毀，直接經濟損失近3000萬元，間接損失近2億元。)該方案的特點：不産(chǎn)生諧波;理(lǐ)論上可(kě)以實現過零投切，不會産(chǎn)生像真空開關那樣産(chǎn)生嚴重的過電(diàn)壓;結構簡單。　　2)、帶降壓變壓器及分(fēn)接開關的晶閘管投切電(diàn)容器方案該方案通過降壓調壓變壓器，采用(yòng)分(fēn)接開關無載調壓和晶閘管開關的有(yǒu)載分(fēn)合直接調節無功元件(濾波器)的無功輸出。該方案的特點與帶降壓變壓器的晶閘管投切電(diàn)容器方案相似，但投資更少，隻需一組晶閘管開關，但其過分(fēn)依賴變壓器分(fēn)接開關，分(fēn)接開關每天頻繁調節，其壽命能(néng)否有(yǒu)保證還需進一步研究，另外目前國(guó)内尚無此類方案運行，需要研究開發。　　3)無功功率補償裝(zhuāng)置(SVC)晶閘管相控電(diàn)抗器(TCR)型靜止型動态無功補償裝(zhuāng)置(SVC)是目前最先進的一種補償技(jì )術，技(jì )術含量高，過去以進口産(chǎn)品居多(duō)，導緻設備造價昂貴，同時，由于普遍采用(yòng)的複雜的水冷系統，造成可(kě)靠性差以及日後的維護費用(yòng)增加。近年來，随着國(guó)内需求的高漲，在榮信公(gōng)司在國(guó)家發改委、國(guó)家計委、國(guó)家科(kē)技(jì )部的大力支持下，TCR型動補已逐步實現了國(guó)産(chǎn)化，極大地降低了TCR型動補的生産(chǎn)成本;同時，具(jù)有(yǒu)自主知識産(chǎn)權的熱管自冷技(jì )術已經成功

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淺談礦熱爐無功補償與節能(néng)

礦熱爐是一種高能(néng)耗高諧波的電(diàn)冶煉爐，根據多(duō)年的工(gōng)業爐工(gōng)藝的了解，為(wèi)礦熱爐的濾波補償提供豐富的實踐經驗，有(yǒu)針對性的提出了一套諧波治理(lǐ)與節能(néng)方案，濾波通道的組合合理(lǐ)，無功補償，無頻繁投切，運行穩定，安(ān)全，使用(yòng)壽命長(cháng)，節能(néng)效果顯著。　　一、前言　　礦熱爐在使用(yòng)中(zhōng)産(chǎn)生大量的諧波，導緻電(diàn)網中(zhōng)的諧波污染非常嚴重。礦熱爐一般由可(kě)控矽整流裝(zhuāng)置提供直流電(diàn)源。可(kě)控矽整流裝(zhuāng)置會在交流側産(chǎn)生很(hěn)大的無功功率和諧波電(diàn)流，導緻電(diàn)壓、電(diàn)流波形嚴重畸變，功率因數低，造成進線(xiàn)電(diàn)流大，變壓器利用(yòng)率降低，能(néng)耗增加。諧波還會幹擾拉晶控制系統，造成錯位、斷晶、跳閘，嚴重影響正常生産(chǎn)。　　礦熱爐是一種高能(néng)耗的電(diàn)冶煉爐，具(jù)有(yǒu)電(diàn)阻電(diàn)弧爐的特性。其功率因數是由爐内電(diàn)弧及電(diàn)阻R和電(diàn)源回路中(zhōng)(包括變壓器、短網、集電(diàn)環及電(diàn)極)的電(diàn)阻R和電(diàn)抗X值的大小(xiǎo)來決定。　　COSΦ=(R+R)/　　電(diàn)阻R電(diàn)抗X值在礦熱爐運行時，一般不變動，它們取決于短網和電(diàn)極布置的設計和安(ān)裝(zhuāng)。電(diàn)阻R與運行時短網上各載流部件的電(diàn)流密度有(yǒu)關，變化較小(xiǎo)，但電(diàn)阻R卻是礦熱爐運行時決定礦熱爐功率因數的主要因數。　　由于礦熱爐比其它電(diàn)冶煉爐的電(diàn)阻弱，故其功率因數相應地也降低些。除了一般小(xiǎo)型礦熱爐的自然功率因數能(néng)達到0.9以上，而容量在10000KVA以上的中(zhōng)、大型礦熱爐的自然功率因數都在0.9以下，礦熱爐容量越大，功率因數越低。這是由于大容量礦熱爐的變壓器感性負載越大，短網越長(cháng)，電(diàn)極插入爐料較深增加了短網的電(diàn)抗，因而降低了礦熱爐的功率因數。　　為(wèi)了減少電(diàn)網的損耗，提高供電(diàn)質(zhì)量，供電(diàn)局要求用(yòng)電(diàn)企業的功率因數要在0.9以上，否則要對用(yòng)電(diàn)企業處以高額罰款。同時功率因數偏低，也會降低礦熱爐的進線(xiàn)電(diàn)壓，影響電(diàn)石的冶煉。故目前國(guó)内外大容量礦熱爐都要加裝(zhuāng)無功補償裝(zhuāng)置，以提高礦熱爐的功率因數。　　現在投運的無功補償裝(zhuāng)置通常以補償裝(zhuāng)置的接入點分(fēn)為(wèi)下列兩種方式：　　1、補償裝(zhuāng)置接入礦熱爐變壓器高壓側，稱高壓補償;　　2、補償裝(zhuāng)置接入礦熱爐變壓器低壓側，稱低壓補償;　　二、無功補償裝(zhuāng)置　　 　　1、高壓補償　　礦熱爐變壓器高壓側電(diàn)壓一般為(wèi)10KV、35KV、或110KV。高壓補償又(yòu)分(fēn)兩種：一種是直接将補償裝(zhuāng)置接于高壓側;另一種是通過補償變壓器接于高壓側。用(yòng)相應電(diàn)壓等級的補償裝(zhuāng)置(包括電(diàn)力電(diàn)容器、開關、電(diàn)抗器、避雷器、保護等成套設備，下同)，直接接入礦熱爐變壓器高壓側(補償裝(zhuāng)置接在礦熱爐變壓器進線(xiàn)端)，也可(kě)以直接在變電(diàn)站中(zhōng)，單獨或集中(zhōng)補償。其特點是：　　1)設備簡單，投資少;　　2)補償裝(zhuāng)置出現故障時電(diàn)流不通過礦熱爐變壓器;　　3)補償裝(zhuāng)置不受礦熱爐變壓器接線(xiàn)變換及礦熱爐其它方面變化的影響。　　2、低壓補償　　2.1原理(lǐ)　　低壓補償是利用(yòng)現代控制技(jì )術和短網技(jì )術将大容量、大電(diàn)流的超低壓電(diàn)力電(diàn)容接入礦熱爐的二次側的無功補償裝(zhuāng)置。該裝(zhuāng)置不僅是無功功率補償原理(lǐ)的最好體(tǐ)現，還可(kě)以使礦熱爐的功率因數在較高值運行，降低短網和一次側的無功消耗，消除3次、5次、7次諧波。調平三相功率，提高變壓器的輸出能(néng)力。控制的重點使三相功率不平衡度下降，達到三相功率相等。使坩鍋擴大、熱量集中(zhōng)，提高爐面溫度，使反應加快，達到提高産(chǎn)品質(zhì)量、降耗和增産(chǎn)的目的。　　此技(jì )術屬于将原來成熟的就地補償技(jì )術應用(yòng)到礦熱爐的二次低壓側，由電(diàn)容器産(chǎn)生的無功功率，通過短線(xiàn)路，一部分(fēn)通過礦熱爐變壓器由系統吸收，另一部分(fēn)補償礦熱爐變壓器，短網和電(diàn)極的無功損失，增加了輸入礦熱爐的有(yǒu)功功率。同時采用(yòng)了分(fēn)相補償，使礦熱爐内三相電(diàn)極上的有(yǒu)功功率相等，達到提高功率因數，減小(xiǎo)三相功率不平衡和改善生産(chǎn)指标的效果。采用(yòng)低壓就地補償/濾波技(jì )術優點：　　1、低壓補償可(kě)以提高變壓器、大電(diàn)流線(xiàn)路利用(yòng)率，增加冶煉有(yǒu)效輸入，　　2、改善三相不平衡。　　3、降低高次諧波值。　　4、減小(xiǎo)變壓器及網路附加損耗，可(kě)以消除力調電(diàn)費，節能(néng)降耗。　　5、提高礦熱爐變壓器有(yǒu)功出力，從而提高産(chǎn)量，增加經濟效益。　　三、工(gōng)程實例分(fēn)析　　現以在鐵合金廠安(ān)裝(zhuāng)一套礦熱爐低壓補償裝(zhuāng)置，安(ān)裝(zhuāng)了低壓無功補償效果是明顯的。不但實現了高壓補償提高進線(xiàn)電(diàn)壓的、電(diàn)網功率因數的目标，而且增加了輸入礦熱爐内的有(yǒu)功功率，達到了礦熱爐節能(néng)降耗增加産(chǎn)量的、降低生産(chǎn)成本目的，對提高礦熱爐經濟效益起到實質(zhì)性作(zuò)用(yòng)。根據分(fēn)析多(duō)台安(ān)裝(zhuāng)低壓無功補償裝(zhuāng)置，礦熱爐的生産(chǎn)指标得出：在低壓無功補償裝(zhuāng)置投用(yòng)後，電(diàn)爐變前的功率因數能(néng)達到0.90以上，有(yǒu)些甚至達到0.94，礦熱爐的功率因數也能(néng)有(yǒu)很(hěn)大的提高。在使一次電(diàn)流電(diàn)流降低15A左右的同時，有(yǒu)功功率可(kě)提高3000KW左右，節能(néng)降耗3%以上，增産(chǎn)10%以上，使礦熱爐的運行參數和消耗指标得到很(hěn)大的改善。　　根據該礦熱爐用(yòng)戶所傳的數據，和我多(duō)年來在此行業總結的經驗，所确定的補償方案如下：　　貴公(gōng)司有(yǒu)3台10000KVA的單相電(diàn)爐變壓器，根據礦熱爐的工(gōng)作(zuò)特性和貴公(gōng)司提供的測量數據，功率因數按0.78計算，預計安(ān)裝(zhuāng)後功率因數達到0.98計算，10000KVA的電(diàn)爐變壓器補償容量為(wèi)6000KVAR;諧波電(diàn)壓總畸變率(%)及5次諧波含有(yǒu)率(%)均超過國(guó)家标準，根據礦熱爐電(diàn)流變化較快，建議安(ān)裝(zhuāng)低壓動态無功補償裝(zhuāng)置，能(néng)夠快速跟蹤投切，達到理(lǐ)想的補償效果。　　最終确定安(ān)裝(zhuāng)目前市場上先進的我生産(chǎn)的低壓動态無功補償裝(zhuāng)置;即可(kě)解決貴公(gōng)司電(diàn)爐系統的諧波污染嚴重及功率因數低的問題。　　3.1動态濾波及無功補償裝(zhuāng)置功效　　通過抑制和吸收諧波、杜絕諧振的發生、減少損耗、清潔電(diàn)網、改善系統用(yòng)電(diàn)環境。　　1、不會出現諧振爆炸現象;。　　2、降低配電(diàn)網的功率損耗、增加電(diàn)網輸電(diàn)能(néng)力、提高設備利用(yòng)率;　　3、降低用(yòng)電(diàn)設備(電(diàn)機)的能(néng)耗，改善運行條件;　　4、保護設備、延長(cháng)設備壽命、減少維修費用(yòng);　　5、節約電(diàn)能(néng)，提高功率因數，功率因數達到0.92以上;　　6、改善電(diàn)壓質(zhì)量，保證設備正常運行;。　　7、諧波控制在國(guó)家标準以内。　　3.2效益分(fēn)析　　電(diàn)爐變壓器低壓側通過上我的動态濾波及補償裝(zhuāng)置，功率因數由原來的0.78左右提高到0.98，這樣會使電(diàn)爐原來的負荷電(diàn)流大幅度的下降，會減少大量的線(xiàn)路損耗，為(wèi)企業創造大量的經濟效益，以下從幾個方面說明産(chǎn)生的效益。　　1)降低變壓器的占有(yǒu)率：　　通過動态濾波及無功補償裝(zhuāng)置可(kě)降低變壓器的占有(yǒu)率，擴充變壓器容量，充分(fēn)發揮投資效率，減輕變壓器長(cháng)期長(cháng)期超負荷的負擔，為(wèi)企業創造了較大的效益。　　電(diàn)爐變壓器的容量為(wèi)30000KVA，實際運行容量為(wèi)：30000×115%=34500，低壓側安(ān)裝(zhuāng)動态濾波及無功補償裝(zhuāng)置前功率因數為(wèi)0.78左右，安(ān)裝(zhuāng)後功率因數達到0.98以上。　　安(ān)裝(zhuāng)補償濾波裝(zhuāng)置後變壓器的電(diàn)流下降，從而爐變壓器容量的占有(yǒu)率也下降，減輕了變壓器的負擔，延長(cháng)了變壓器的使用(yòng)壽命，減少了日常維護費用(yòng)。　　2)電(diàn)爐變壓器通過上我公(gōng)司的動态濾波及無功補償裝(zhuāng)置後線(xiàn)路中(zhōng)的無功電(diàn)流大大減少，從而大大減少了有(yǒu)功損失，降低了變壓器有(yǒu)功損失(銅損)及降低線(xiàn)路損失。線(xiàn)損降低率與變壓器銅損降低率是32%，大大節省了線(xiàn)路損失，減少了系統中(zhōng)的有(yǒu)功損失，節省了電(diàn)能(néng)。　　3)治理(lǐ)諧波所産(chǎn)生的效益　　濾除諧波，改善用(yòng)電(diàn)環境，提高産(chǎn)品質(zhì)量，确保了設備正常運行　　當系統存在諧波時：會增大有(yǒu)功損耗。諧波使設備絕緣強度降低，減少設備的使用(yòng)壽命。諧波是變壓器産(chǎn)生噪音的重要來源。諧波會增大變壓器，電(diàn)動機的渦流損失。　　由于集膚效應，諧波會增大線(xiàn)路、變壓器的阻值，這樣大大增加了線(xiàn)路損耗，給企業造成了浪費。通過諧波治理(lǐ)，給企業創造了經濟效益。　　4)改善電(diàn)壓質(zhì)量　　當線(xiàn)路中(zhōng)的無功功率Q減少以後，電(diàn)壓損失△U也就減少了。從而穩定了線(xiàn)路電(diàn)壓，提高電(diàn)壓質(zhì)量。　　5)消除力率電(diàn)費　　電(diàn)爐變壓器未投用(yòng)濾波及補償裝(zhuāng)置前功率因數平均為(wèi)0.78左右，功率因數沒有(yǒu)達到國(guó)家标準。功率因數0.78時罰款比例為(wèi)6%，通過安(ān)裝(zhuāng)的動态濾波及補償裝(zhuāng)置可(kě)消除力率電(diàn)費。功率因數超過0.9，還會産(chǎn)生獎勵電(diàn)費。　　力率電(diàn)費=(電(diàn)度電(diàn)費+基本電(diàn)費)×6%　　通過以上分(fēn)析，電(diàn)爐變壓器安(ān)裝(zhuāng)低壓動态無功補償裝(zhuāng)置所産(chǎn)生的直接節電(diàn)率為(wèi)6%左右，還沒有(yǒu)計算由于改善了電(diàn)壓質(zhì)量而延長(cháng)了設備的使用(yòng)壽命，減少了設備日常維修費用(yòng)，提高産(chǎn)品質(zhì)量，減少投資等間接效益。

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