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      保定市北電電氣科技有限公司

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      污水處理廠
      用戶基本情況


      河北某污水處理企業主要生活污水等,企業污水處理線上的動力部分均采用變頻驅動電機,有1000KVA兩臺、630KVA變壓器1臺。供電系統圖如下:

      供電系統圖

      實際運行數據


      1000KVA變壓器所帶變頻器大功率860KVA,平均功率因數為PF=0.83,工作電流1250A,630KVA變壓器所帶變頻器大功率530KVA,平均功率因數為PF=0.87,工作電流770A。使綜合功率因數只有0.84。


      電力系統情況分析


      變頻器整流電源主要負荷為6脈動整流,整流設備在工作中在把交流變為直流的同時產生大量的諧波,屬典型諧波源;諧波電流注入電網,在電網阻抗上產生諧波電壓,引起電網電壓電流畸變,影響供電質量及運行安全,使線路損耗及電壓偏移增加,對電網和工廠本身電氣設備均會產生不良的影響。

      可編過程控制器(PLC)對供電電壓的諧波畸變很敏感,通常要求總諧波電壓畸變率(THD)小于5%,且個別諧波電壓畸變率低于3%,較高的畸變量可導致控制設備誤動作,進而造成生產或運行中斷,導致較大的生產責任事故。

      因此,應選用具有抑制諧波功能的濾波無功補償裝置對系統諧波進行抑制,補償無功功率,提高功率因素。


      濾波無功補償治理方案



      治理目標


      濾波補償裝置設計滿足抑制諧波及無功功率的管理規定。

      0.4KV系統運行方式下,濾波補償設備投運后,諧波得到抑制月平均功率因數0.95以上。

      不因為投入濾波補償支路而引起諧波的諧振或諧振過電壓、過電流。


      設計遵循標準


      電能質量  公用電網諧波    GB/T14519-1993

      電能質量  電壓波動和閃變   GB12326-2000

      低壓無功功率補償裝置總技術條件 GB/T 15576-1995

      低壓無功就地補償裝置       JB/T 7115-1993

      無功補償技術條件;JB/T9663-1999《低壓無功功率自動補償控制器》

      低壓電氣及電子設備發出的諧波電流限值   GB/T 17625.7-1998  

      電工術語 電力電容器  GB/T 2900.16-1996

      低壓并聯電容器     GB/T 3983.1-1989

      電抗器            GB10229-88

      電抗器          IEC 289-88

      低壓無功補償控制器定貨技術條件 DL/T597-1996

      低壓電器外殼防護等級  GB5013.1-1997

      低壓成套開關設備和控制設備  GB7251.1-1997


      設計思路


      根據企業實際情況,我公司針對變頻器濾波無功補償設計了整套方案,綜合考慮負荷功率因數、諧波抑制,在企業變壓器0.4KV低壓側安裝一套濾波無功補償裝置對諧波進行抑制,補償無功功率提高功率因數。

      變頻器工作過程中整流裝置產生6K+1次諧波,采用傅立葉級數對電流進行分解變換,即產生5次250HZ、7次350HZ及以上高次諧波。故在設計中頻爐濾波無功補償時要針對250HZ、350HZ及以上頻率設計,保證濾波補償支路在有效抑制諧波的同時補償無功功率,提高功率因數。


      設計分配


         1000KVA變壓器對應的變頻器生產線綜合功率因數從0.8補償到0.95以上,濾波補償裝置需要安裝容量為380KVar,分4組容量進行自動投切,分別對應變壓器低壓側的繞組進行補償,分級調節容量為45KVAR,能夠適應生產線的各種功率要求;630KVA變壓器對應的變頻器生產線綜合功率因數從0.8補償到0.95以上,濾波補償裝置需要安裝容量為310KVar,分4組容量進行自動投切,分別對應變壓器低壓側的繞組進行補償,分級調節容量為26KVAR,能夠適應生產線的各種功率要求;此設計充分保證了調節功率因數在0.95以上。

      安裝濾波補償后效應分析


      安裝濾波補償后效應分析


      2010年8月變頻器濾波無功補償裝置安裝投運,裝置自動跟蹤變頻器負荷變化情況,時實抑制高次諧波補償無功功率,提高功率因數。情況如下:

      濾波補償裝置投入后功率

      濾波補償裝置投入后功率因數變化曲線圖0.97左右(凸起部分為切除濾波補償裝置時功率因數0.8左右)


      負載運行情況


      1000KVA變壓器使用電流從1250A降為1060A,降幅為15%;630KVA變壓器使用電流從770A降為620A,降幅為19%。補償后功率損耗減少值為WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=24×{(0.85×2000)/2000}2×0.4≈16(kw·h)式中Pd為變壓器短路損耗,為24KW,年節省電費開支16*20*30*10*0.7=6.7萬元(按每天工作20小時,每月30天,全年10個月,每度電0.7元錢)。


      功率因數情況


      企業當月綜合功率因數從0.8提高到0.95,且以后每月功率因數都保持在0.96-0.98,每月都多獎勵3000-5000元不等。


      結論


      綜上所述變頻器濾波無功補償裝置具有很好的抑制諧波和補償無功的能力,解決了企業無功罰款問題,增強了變壓器的輸出能力,降低了有功附加損耗,提升了產量,為企業帶來了顯著的經濟效益,用戶投資不到一年就收回了投資。因此企業對我公司生產的變頻器濾波無功補償非常滿意,并在以后給介紹了不少客戶。



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