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芯馳電能質量綜合治理解決方案

來源:  人氣:    發表時間:2019-08-19 13:32:55

一、  電能質量綜合治理在港口中的應用
1.港口中典型的非線性設備:
·         ?大型門機、集裝箱岸橋(主要產生高次諧波5次、7次等)
·         ?氣體放電類照明器具(3次諧波含量占20%以上)
·         ?計算機及其他辦公設備等。
2.諧波的影響:
(1)諧波對輸電線路的影響
 港口供電電網中含有高次諧波電流,而高次諧波電流會使輸電線路功耗增加。當注入系統的諧波頻率位于網絡諧振點附近的諧振區時,對輸電線路會造成絕緣擊穿,尤其是電纜線路。
(2)諧波對變壓器的影響
 諧波電壓的存在增加變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及絕緣的電場強度,諧波電流的存在增加銅損。對帶有非對稱性的變壓器而言,會大大增加勵磁電流的諧波分量,特別是3次諧波電流會在繞組中形成環流,使繞組發熱。
(3)諧波對供電系統可靠性的影響
 對于電磁式繼電器來說,諧波常會引起繼電保護及自動裝置誤動或拒動,使其動作失去選擇性,可靠性降低,容易造成系統事故,嚴重威脅港口供電系統的安全、可靠運行。
(4)諧波對電動機的影響
 在港口行業中主要增加電動機的附加損耗,降低效率,嚴重時使電動機過熱。另外,電動機的諧波電流還會使電動機產生機械振動,發出很大的噪聲。
3.芯馳能源港口典型案例:
 某港口由于使用了高速變化的門機等負荷,無法使用普通的無功補償裝置進行功率因數補償,諧波流經電纜、變壓器造成損耗增加,用戶有功損耗增加,從而需要支付更多的電費,并且每月都會產生1萬—2萬的利率罰款。在國家大力倡導節能降耗,科技環保的形勢下,該港口適時的投入資金用于改善電能質量。
該港口在安裝芯馳能源高速動態消諧無功補償裝置后,平均功率因數達到0.90以上,諧波量大大下降,節能效果比較明顯,系統的供電質量有了很大的提高。
 
二、化工行業的電能質量問題:
化工行業中,低壓配電系統采用變頻調速技術已成為普遍的趨勢。越來越多非線性負荷的應用導致配電系統遭受諧波污染。從諧波產生的源頭治理諧波,降低諧波含量,能夠保障生產運行的安全性和經濟性。
化工行業配電系統中的諧波,主要是由于大量采用電力電子設備而產生的。其產生諧波的主要設備有:化工電解整流設備、機泵的變頻調速裝置、不間斷電源裝置(UPS)、變電所用直流電源成套設備、新型照明燈具(節能燈、采用電子鎮流器的日光燈)等。
 
三、  電能質量綜合治理在橡膠行業中的應用
1、橡膠行業的負載類型:
橡膠行業主要用電負載有:密煉機、擠出機、硫化機等負載。
密閉式煉膠機簡稱密煉機,主要用于橡膠的塑煉和混煉。目前國內生產的密煉機均為一臺或兩臺1250KW的直流電機提供動力,直流電機具有啟動力矩大,調節快速等特點,同時由于密煉機自身和直流電機自身的特點,密煉機對電網造成的影響包括:諧波含量高、功率因數低(大約為0.4~0.6),無功功率變化迅速等特點,導致普通無功補償裝置無法對密煉機進行有效的無功功率補償。
擠出機是橡膠工業的一種基本設備,是影響產品質量的關鍵設備之一,在輪胎和橡膠制品的生產過程中起著非常重要的作用。目前國內橡膠行業使用的擠出機均為直流電機,工作時負荷穩定,功率因數低,并產生大量諧波,導致普通無功補償裝置無法對擠出機進行有效的無功功率補償。
硫化機是橡膠工業的一種常用設備,多用來給橡膠產品如輪胎等進行硫化,硫化過程中需要長時間保溫,不允許出現停電現象,否則將報廢硫化的輪胎,給輪胎生產廠家帶來巨大損失。對一些大型輪胎生產企業,每年因硫化機停電造成的直接經濟損失達幾百萬。
2、橡膠行業中的電能質量問:
橡膠行業中的電能質量問題主要反映在以下兩個方面:
(1)功率因數低,無功變化大。
密煉機在填料擠壓的過程中瞬態電流突變是非常大的,同時,無功缺口伴隨有功電流的變化而不相同,基波功率因數類似于直流電機的功率因數,只有0.4-0.6。無功缺口帶來的無功功率缺失的變化已經達到毫秒級,普通的無功補償裝置已經無法跟蹤響應如此劇烈的無功突變。
 (2)諧波含量大
無論是密煉機還是其他加裝變頻裝置的交流電機(硫化機、擠出機),他們在工作的時候由于整流原因都會產生大量的諧波,而大量的高次諧波是配電系統最大的安全隱患—諧波嚴重的時候可能引起無功補償柜的諧振、變壓器共振、線路老化燒壞進而引起火災。這些突出的安全問題是硫化機這種“嬌貴”的負載所無法承受的。
3、典型案例介紹—玲瓏輪胎:
針對上面提出的橡膠行業突出的電能質量問題,芯馳能源研發團隊群策群力,研發生產出能夠提供20ms完全響應的高速動態消諧無功補償裝置。在適應密煉機無功缺口高速變化的同時進行消諧濾波處理,達到雙管齊下,統籌兼顧的目的。
 
四、  電能質量綜合治理在采礦行業中的應用
現代采礦企業采用的電力電子技術,推動了電氣傳動的快速發展。同時由于采礦企業中非線性負載的逐漸增加,也給設備的正常運行帶來了一些負面影響。這些非線性負載導致電網污染,電力品質下降,引起供用電設備故障,甚至引發嚴重火災事故等。
1、采礦企業中的非線性負載
     卷揚機、泵和風機類的變頻器或晶閘管整流設備、計算機、重要負載所用的不間斷電源、電子式熒光燈系統等。這些非線性負載極易產生3次、5次、7次等高次諧波。
2、諧波危害
      采礦企業中非線性負載所產生的諧波電流會影響電力系統的多個工作環節,其中包括變壓器、線纜,還有電動機、發電機和電容器等。諧波電流會導致變壓器、電動機和發電機的運行溫度升高。中性線上過電流(由3次諧波和不平衡引起),不僅會使導線溫度升高,造成絕緣損壞,甚至引起火災,還會在三相變壓器線圈中產生環流,導致變壓器過熱。
 
五、  電能質量綜合治理在通訊行業中的應用
 通信設備對電源系統的要求越來越高。而大量電子整流、換流和大功率晶閘管器件在各種通信機房(機房UPS 、開關電源、變頻空調等)中的應用已經極為普遍。這些大功率的電力電子器件在保障通信系統的傳輸速率更高效的同時也帶來了十分嚴重的諧波污染,對通信領域里的高低壓配電系統產生了極大的安全隱患。
1、通信行業的負載類型
      目前移動通信機房大量使用的UPS多為三相全控橋6脈沖可控硅整流方式,單套容量大,其諧波電流畸變率大都在25%~35%之間,主要諧波為5、7、11、13次諧波。開關電源是移動通信機房應用最多的設備,其特點是單元容量比較小,單套開關電源多由10~20個開關單元組成。其諧波電流畸變率大都在30%~60%之間,不同品牌的開關電源諧波含量差別比較大。
2、諧波產生的主要危害
      這些非線性設備在使用過程中會產生大量的諧波,導致電壓、電流波形發生畸變,嚴重影響機房供電安全,諸如電纜發熱、備用柴油發電機組無法正常投切、IT設備壽命降低、控制設備工作異常、保護開關誤動作、無功補償裝置不能正常投切等。
移動通信設備對電能質量要求極高,移動通信機房作為移動公司的核心區域,必須保證配電系統和用電設備安全可靠運行,一旦發生電氣事故造成停電或設備故障造成停機,造成的經濟損失和社會負面影響很難估量。
 
六、  電能質量綜合治理在汽車行業中的應用
1、汽車行業的負載類型
汽車制造的生產工藝中采用了大量的沖擊性、非線性負荷,例如車身車間的電焊機、激光焊機;沖壓車間的沖壓機;油漆車間的變頻裝置;總裝車間的自動生產線等,這些沖擊性、非線性負荷都有一個共同特點,就是負荷波動大,諧波含量也大。
2、汽車行業的主要電能質量問題
從諧波角度來說,車身車間、沖壓車間等車間變壓器負荷電流都存在嚴重的諧波電流,以3次、5次、7次、11次、13次諧波為主,諧波電流總畸變率一般在40%以上,造成低壓供配電系統電壓總諧波畸變率嚴重超標,并導致了用電設備和變壓器存在嚴重的諧波功率損耗。
    從功率因數角度來說,汽車制造行業的各主要裝配車間的變壓器功率因數都比較低,同時存在嚴重的三相不平衡和無功沖擊現象。部分變壓器平均功率因數僅為0.6左右。系統損耗大,能源浪費嚴重。因此,在變壓器的低壓側安裝無功補償裝置必不可少。但普通無功功率補償裝置未充分考慮到系統存在的諧波,導致無功補償設備不能正常投切,并且鐵磁元件在諧波電流作用下發熱嚴重,并伴有嚴重的鐵磁震動現象。同時,由于普通無功補償裝置存在動態響應時間長和投切精度低等原因,導致了低壓母線長期存在過補和欠補等問題。
由于存在大量的諧波電流和大量的無功功率需求,導致很多變壓器發熱嚴重,正常運行期間,變壓器溫度可達到80℃以上。
3、芯馳能源汽車行業典型案例
2009年芯馳能源為國內某知名汽車制造商的車身車間進行電氣改造。該車間配置一臺1250KVA配電變壓器,非線性負載主要為變頻器、焊機和照明設備。諧波含量嚴重超標,諧波電流畸變率達到84.5%,諧波電壓畸變率也遠超出國標要求。該車間安裝了一臺200A有源電力濾波器。
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