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中頻電爐是典型的諧波源波源成大量諧波,補(bǔ)償電容器不能投入使用,功率因數(shù)小于供電要求的0.9,月無(wú)功罰金,高溫變壓器,電力浪費(fèi),壽命短。引入電網(wǎng)的諧波電流在電網(wǎng)特性阻抗上造成脈沖電流工作電壓，造成電網(wǎng)工作電壓和電流量失幀，危害供電系統(tǒng)品質(zhì)和運(yùn)作安全性，提升線損和工作電壓偏位，并對(duì)電網(wǎng)和工廠自身的電器設(shè)備造成不好危害。
1.中頻爐無(wú)功補(bǔ)償常見(jiàn)的問(wèn)題
鋼鐵廠的四套20T中頻電爐全部用24個(gè)脈沖整流。電能質(zhì)量計(jì)顯示35KV線路主要有7、8、9、10、23和25次諧波?？傠妷夯兟矢哌_(dá)7%左右，電能質(zhì)量不合格。隨后，一套過(guò)濾設(shè)備，3,4,5,64個(gè)分支。濾波裝置投入運(yùn)行后，7、8、9、10的電壓諧波從1%左右降至0.5%，但第23、25次諧波基本沒(méi)有降至2.4%?？傊C波失真率約為3%，有時(shí)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，當(dāng)中頻感應(yīng)爐剛啟動(dòng)(約10分鐘)，5P和6P電容的環(huán)路電流量將提升到一定水平，高值為1，一切正常平穩(wěn)數(shù)值80A。問(wèn)題:如何濾除1: 23和25諧波，就好像沒(méi)有23和25濾波支路一樣？為何2: 5p和6p電容器的支路電流量會(huì)產(chǎn)生變化？“它是諧振的嗎？”為什么電容器支路電流在中頻電爐的中后期相對(duì)穩(wěn)定？附上5p和6p的電壓諧波曲線無(wú)功補(bǔ)償裝置
無(wú)功補(bǔ)償裝置
2. 參數(shù)設(shè)置不當(dāng)引起的異常
由于移相電容器動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的工作原理是通過(guò)增加容抗來(lái)抵消系統(tǒng)的感抗，因此可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的無(wú)功功率。
3. 負(fù)荷變動(dòng)造成不匹配
針對(duì)網(wǎng)站內(nèi)部原始負(fù)荷較小，將來(lái)負(fù)荷慢慢提升的狀況。因?yàn)閯?dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)方案中存有一定的數(shù)據(jù)冗余，假如拓展量不超出數(shù)據(jù)冗余量，則不容易造成動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償出現(xiàn)異常。恰恰是因?yàn)槠髽I(yè)設(shè)備的更新和改造，所以提高了原有設(shè)備的電力要素之后，系統(tǒng)的需求沒(méi)有得到減少，容量就不匹配了。例如：隧道燈原來(lái)使用線圈整流高壓納米機(jī)，然后改為電子整流高壓納米機(jī)。
大的影響也發(fā)生在正負(fù)無(wú)功功率變化很大的場(chǎng)合。如果企業(yè)設(shè)備組的無(wú)功分量較大，則設(shè)備組下班后停止工作后，系統(tǒng)的無(wú)功分量主要來(lái)自變壓器等供電設(shè)備。此時(shí)，如果系統(tǒng)所需的容量小于一組電容器的小容量，系統(tǒng)將會(huì)有過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。這都是公司變電器輕載后功率因素不符合規(guī)定的要素之一。
4. 容量不匹配
一般控制板裝有12組輸出功率移相電容器，容積不配對(duì)關(guān)鍵是因?yàn)殡娙萜髂K容積配備過(guò)大導(dǎo)致的。斷根據(jù)每個(gè)單體容量固定，系統(tǒng)所需的容量比單體容量小的容量小的情況下，容器組不投入工作時(shí)，系統(tǒng)中存在低功率因素(長(zhǎng)期補(bǔ)充)，電容器投入時(shí)由于投入的容量過(guò)大導(dǎo)致系統(tǒng)的容量過(guò)大(同樣引起的容量因素過(guò)低)堅(jiān)決控制不當(dāng)?shù)脑?，電容器投入、切斷、投入、切斷、切斷形成投入和切斷的振?dòng)。
5.電網(wǎng)狀況及用電設(shè)備
1)1#變壓器容量為16000KVA，變比為35KV/10KV，下帶負(fù)載為2臺(tái)7200KVA的中頻爐變和1800KVA的加熱爐變，中頻爐運(yùn)行產(chǎn)生的特征高次諧波以11、13次為主，濾波裝置進(jìn)入10KV母線。
2)4#變壓器容量為20000KVA，變比為35KV/10KV，主要負(fù)載為10KV母線側(cè)的8000KVA中頻爐變和總輸出為4200KW直流軋機(jī)，濾波裝置進(jìn)入10KV母線。
6.投資效果分析
6.1.總投資:本項(xiàng)目分2個(gè)階段實(shí)施，即1#變壓器和4#變壓器。在這種情況下，只變更諧波濾波器和無(wú)功補(bǔ)償裝置總投資超過(guò)50萬(wàn)元。
6.22.諧波治理及無(wú)功補(bǔ)償效果
濾波裝置投入運(yùn)行后，系統(tǒng)10KV側(cè)諧波電壓畸變率從10.5%降至3.85%，諧波電流畸變率也從10.20%降至7.1%，所有諧波均在我公司標(biāo)準(zhǔn)允許值內(nèi)。系統(tǒng)的功率因數(shù)也從0.827提高到0.99。過(guò)濾裝置投入運(yùn)行后，系統(tǒng)消耗的總無(wú)功功率減少了4800千瓦時(shí)。
6.3.節(jié)電效果
1)線路頻率損失后的節(jié)電
如果公司1#主變壓器全年大負(fù)荷消耗3000小時(shí)(τ)，線路功率損耗與傳輸功率之比為0.03，用δ表示，則補(bǔ)償后的年度節(jié)電:
△WL=SL*cosφ1*δ*τ*{1-[cosφ1/cosφ2]2}
=0.8×16000×0.827×0.03×3000×[1-(0.827/0.99)]
≈288000(kw·h)
注:0.8為主變負(fù)荷率
2）補(bǔ)償后變壓器全年節(jié)電量:
△WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]
=240×{(0.8×16000)/16000}2×3000×0.30218
≈140000(kw·h)
式中Pd為變壓器短路損耗,為240KW
3）補(bǔ)償投入后的全年總的節(jié)電效果:
â–³W=â–³WL+â–³WT
=288000+140000=428000(kw·h)= 428000x0.58元=24.8萬(wàn)元
式中：電費(fèi)按0.58元/度，負(fù)荷1年工作時(shí)間為3000小時(shí)
4）力率電費(fèi)的節(jié)約:
依據(jù)本地域電費(fèi)定價(jià)方法，客戶全年度需付款的功率因數(shù)調(diào)節(jié)以下:(以本地供電局功率因數(shù)評(píng)定點(diǎn)為0.9測(cè)算，若賠償前客戶系統(tǒng)軟件功率因數(shù)為0.827，功率因數(shù)罰率為+3.5%。)
功率因數(shù)罰款電費(fèi)=有效電費(fèi)*功率因數(shù)=有效電力*年工作時(shí)間*電費(fèi)單價(jià)*功率因數(shù)投入的設(shè)備具有一定的節(jié)能效果，通過(guò)無(wú)效補(bǔ)償功率因數(shù)提高，年節(jié)電效果明顯，只需節(jié)電之一，就能在6個(gè)月內(nèi)回收投資。投資效益顯著。
=10500*3000*0.58*3.5%=64萬(wàn)元
由于無(wú)功補(bǔ)償裝置的輸入,系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到0.99以上的功率因數(shù)評(píng)價(jià)點(diǎn),因此不會(huì)產(chǎn)生功率因數(shù)懲罰,但將有一部分回報(bào)。
力率獎(jiǎng)勵(lì)電費(fèi)=有功電費(fèi)*力率=有功功率*全年工作小時(shí)*電費(fèi)單價(jià)*力率
10500*3000*0.58*0.75%=13.7萬(wàn)元
5）合計(jì)全年節(jié)約電費(fèi)：24.8+64+13.7=102.5萬(wàn)元
7.投資回收期
投資回收期約為：54/102.5≈6個(gè)月
8.結(jié)論
通過(guò)投資諧波治理設(shè)備，
1)有效抑制諧波，提高用戶用電質(zhì)量，延長(zhǎng)用戶用電設(shè)備的使用壽命和生產(chǎn)效率；同時(shí)，在節(jié)能減排過(guò)程中，降低了諧波對(duì)電網(wǎng)的影響，有效控制了諧波污染，取得了顯著的社會(huì)效益。
9.中頻爐無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)備特點(diǎn)介紹
本裝置為戶內(nèi)柜式結(jié)構(gòu)，柜內(nèi)安裝主要元件如接觸器、電抗器、電容器、儀表、放電線圈、避雷器、等均為波宏公司根據(jù)用戶工況特點(diǎn)測(cè)量定制。切實(shí)保障使用效果
為保障人身安全，每面柜面板都貼有注意事項(xiàng)及高壓危險(xiǎn)等警示語(yǔ)，設(shè)置有電氣及機(jī)械閉鎖功能。
自動(dòng)型無(wú)功控制器可根據(jù)負(fù)荷情況自動(dòng)投入電容支路，自動(dòng)調(diào)節(jié)功率因數(shù)。
安裝有放電器，在電容器脫離電源后5秒種，將電容器的殘留電壓放到額定電壓的10%以下。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安裝維護(hù)方便。特別設(shè)計(jì)電路，情況下均不影響用戶其它設(shè)備正常生產(chǎn)。
自動(dòng)控制:配總開(kāi)關(guān)，接觸器，可以頻繁投切。
手動(dòng)控制:配總開(kāi)關(guān)，滿足濾波和節(jié)電要求。