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芯驰电能质量综合治理解决方案
作者:芯驰能源  来源:本站  发表时间:2015-9-28 17:33:07  点击:1362
一、  电能质量综合治理在港口中的应用
1.港口中典型的非线性设备:
·         大型门机、集装箱岸桥(主要产生高次谐波5次、7次等)
·         气体放电类照明器具(3次谐波含量占20%以上)
·         计算机及其他办公设备等。
2.谐波的影响:
(1)谐波对输电线路的影响
 港口供电电网中含有高次谐波电流,而高次谐波电流会使输电线路功耗增加。当注入系统的谐波频率位于网络谐振点附近的谐振区时,对输电线路会造成绝缘击穿,尤其是电缆线路。
(2)谐波对变压器的影响
 谐波电压的存在增加变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度,谐波电流的存在增加铜损。对带有非对称性的变压器而言,会大大增加励磁电流的谐波分量,特别是3次谐波电流会在绕组中形成环流,使绕组发热。
(3)谐波对供电系统可靠性的影响
 对于电磁式继电器来说,谐波常会引起继电保护及自动装置误动或拒动,使其动作失去选择性,可靠性降低,容易造成系统事故,严重威胁港口供电系统的安全、可靠运行。
(4)谐波对电动机的影响
 在港口行业中主要增加电动机的附加损耗,降低效率,严重时使电动机过热。另外,电动机的谐波电流还会使电动机产生机械振动,发出很大的噪声。
3.芯驰能源港口典型案例:
 某港口由于使用了高速变化的门机等负荷,无法使用普通的无功补偿装置进行功率因数补偿,谐波流经电缆、变压器造成损耗增加,用户有功损耗增加,从而需要支付更多的电费,并且每月都会产生1万—2万的利率罚款。在国家大力倡导节能降耗,科技环保的形势下,该港口适时的投入资金用于改善电能质量。
该港口在安装芯驰能源高速动态消谐无功补偿装置后,平均功率因数达到0.90以上,谐波量大大下降,节能效果比较明显,系统的供电质量有了很大的提高。
 
二、化工行业的电能质量问题:
化工行业中,低压配电系统采用变频调速技术已成为普遍的趋势。越来越多非线性负荷的应用导致配电系统遭受谐波污染。从谐波产生的源头治理谐波,降低谐波含量,能够保障生产运行的安全性和经济性。
化工行业配电系统中的谐波,主要是由于大量采用电力电子设备而产生的。其产生谐波的主要设备有:化工电解整流设备、机泵的变频调速装置、不间断电源装置(UPS)、变电所用直流电源成套设备、新型照明灯具(节能灯、采用电子镇流器的日光灯)等。
 
三、  电能质量综合治理在橡胶行业中的应用
1、橡胶行业的负载类型:
橡胶行业主要用电负载有:密炼机、挤出机、硫化机等负载。
密闭式炼胶机简称密炼机,主要用于橡胶的塑炼和混炼。目前国内生产的密炼机均为一台或两台1250KW的直流电机提供动力,直流电机具有启动力矩大,调节快速等特点,同时由于密炼机自身和直流电机自身的特点,密炼机对电网造成的影响包括:谐波含量高、功率因数低(大约为0.4~0.6),无功功率变化迅速等特点,导致普通无功补偿装置无法对密炼机进行有效的无功功率补偿。
挤出机是橡胶工业的一种基本设备,是影响产品质量的关键设备之一,在轮胎和橡胶制品的生产过程中起着非常重要的作用。目前国内橡胶行业使用的挤出机均为直流电机,工作时负荷稳定,功率因数低,并产生大量谐波,导致普通无功补偿装置无法对挤出机进行有效的无功功率补偿。
硫化机是橡胶工业的一种常用设备,多用来给橡胶产品如轮胎等进行硫化,硫化过程中需要长时间保温,不允许出现停电现象,否则将报废硫化的轮胎,给轮胎生产厂家带来巨大损失。对一些大型轮胎生产企业,每年因硫化机停电造成的直接经济损失达几百万。
2、橡胶行业中的电能质量问:
橡胶行业中的电能质量问题主要反映在以下两个方面:
(1)功率因数低,无功变化大。
密炼机在填料挤压的过程中瞬态电流突变是非常大的,同时,无功缺口伴随有功电流的变化而不相同,基波功率因数类似于直流电机的功率因数,只有0.4-0.6。无功缺口带来的无功功率缺失的变化已经达到毫秒级,普通的无功补偿装置已经无法跟踪响应如此剧烈的无功突变。
 (2)谐波含量大
无论是密炼机还是其他加装变频装置的交流电机(硫化机、挤出机),他们在工作的时候由于整流原因都会产生大量的谐波,而大量的高次谐波是配电系统最大的安全隐患—谐波严重的时候可能引起无功补偿柜的谐振、变压器共振、线路老化烧坏进而引起火灾。这些突出的安全问题是硫化机这种“娇贵”的负载所无法承受的。
3、典型案例介绍—玲珑轮胎:
针对上面提出的橡胶行业突出的电能质量问题,芯驰能源研发团队群策群力,研发生产出能够提供20ms完全响应的高速动态消谐无功补偿装置。在适应密炼机无功缺口高速变化的同时进行消谐滤波处理,达到双管齐下,统筹兼顾的目的。
 
四、  电能质量综合治理在采矿行业中的应用
现代采矿企业采用的电力电子技术,推动了电气传动的快速发展。同时由于采矿企业中非线性负载的逐渐增加,也给设备的正常运行带来了一些负面影响。这些非线性负载导致电网污染,电力品质下降,引起供用电设备故障,甚至引发严重火灾事故等。
1、采矿企业中的非线性负载
     卷扬机、泵和风机类的变频器或晶闸管整流设备、计算机、重要负载所用的不间断电源、电子式荧光灯系统等。这些非线性负载极易产生3次、5次、7次等高次谐波。
2、谐波危害
      采矿企业中非线性负载所产生的谐波电流会影响电力系统的多个工作环节,其中包括变压器、线缆,还有电动机、发电机和电容器等。谐波电流会导致变压器、电动机和发电机的运行温度升高。中性线上过电流(由3次谐波和不平衡引起),不仅会使导线温度升高,造成绝缘损坏,甚至引起火灾,还会在三相变压器线圈中产生环流,导致变压器过热。
 
五、  电能质量综合治理在通讯行业中的应用
 通信设备对电源系统的要求越来越高。而大量电子整流、换流和大功率晶闸管器件在各种通信机房(机房UPS 、开关电源、变频空调等)中的应用已经极为普遍。这些大功率的电力电子器件在保障通信系统的传输速率更高效的同时也带来了十分严重的谐波污染,对通信领域里的高低压配电系统产生了极大的安全隐患。
1、通信行业的负载类型
      目前移动通信机房大量使用的UPS多为三相全控桥6脉冲可控硅整流方式,单套容量大,其谐波电流畸变率大都在25%~35%之间,主要谐波为5、7、11、13次谐波。开关电源是移动通信机房应用最多的设备,其特点是单元容量比较小,单套开关电源多由10~20个开关单元组成。其谐波电流畸变率大都在30%~60%之间,不同品牌的开关电源谐波含量差别比较大。
2、谐波产生的主要危害
      这些非线性设备在使用过程中会产生大量的谐波,导致电压、电流波形发生畸变,严重影响机房供电安全,诸如电缆发热、备用柴油发电机组无法正常投切、IT设备寿命降低、控制设备工作异常、保护开关误动作、无功补偿装置不能正常投切等。
移动通信设备对电能质量要求极高,移动通信机房作为移动公司的核心区域,必须保证配电系统和用电设备安全可靠运行,一旦发生电气事故造成停电或设备故障造成停机,造成的经济损失和社会负面影响很难估量。
 
六、  电能质量综合治理在汽车行业中的应用
1、汽车行业的负载类型
汽车制造的生产工艺中采用了大量的冲击性、非线性负荷,例如车身车间的电焊机、激光焊机;冲压车间的冲压机;油漆车间的变频装置;总装车间的自动生产线等,这些冲击性、非线性负荷都有一个共同特点,就是负荷波动大,谐波含量也大。
2
、汽车行业的主要电能质量问题
从谐波角度来说,车身车间、冲压车间等车间变压器负荷电流都存在严重的谐波电流,以3次、5次、7次、11次、13次谐波为主,谐波电流总畸变率一般在40%以上,造成低压供配电系统电压总谐波畸变率严重超标,并导致了用电设备和变压器存在严重的谐波功率损耗。
    从功率因数角度来说,汽车制造行业的各主要装配车间的变压器功率因数都比较低,同时存在严重的三相不平衡和无功冲击现象。部分变压器平均功率因数仅为0.6左右。系统损耗大,能源浪费严重。因此,在变压器的低压侧安装无功补偿装置必不可少。但普通无功功率补偿装置未充分考虑到系统存在的谐波,导致无功补偿设备不能正常投切,并且铁磁元件在谐波电流作用下发热严重,并伴有严重的铁磁震动现象。同时,由于普通无功补偿装置存在动态响应时间长和投切精度低等原因,导致了低压母线长期存在过补和欠补等问题。

由于存在大量的谐波电流和大量的无功功率需求,导致很多变压器发热严重,正常运行期间,变压器温度可达到80℃以上。
3
、芯驰能源汽车行业典型案例
2009年芯驰能源为国内某知名汽车制造商的车身车间进行电气改造。该车间配置一台1250KVA配电变压器,非线性负载主要为变频器、焊机和照明设备。谐波含量严重超标,谐波电流畸变率达到84.5%,谐波电压畸变率也远超出国标要求。该车间安装了一台200A有源电力滤波器。
 
 
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