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電爐諧波治理與無功補償的措施和帶來的好處
發表于:2018-06-28 10:40 分享至:
諧波治理及無功補償的關系
無功補償和諧波治理都與電力系統中的電能質量密切相關,諧波治理本身就屬于改善電能質量的范圍,無功補償在補償無功功率和負荷的同時,特調節了系統電壓,如果系統中有諧波的存在,但是不超過標準,可以用一般的補償裝置,對電能質量的提高也有著積極的意義。
諧波對用戶的影響
電爐作為一種特殊的非線性沖擊負荷,在冶煉過程中,會產生大量諧波、負序電流,產生無功沖擊并導致電壓波動和閃變,冶煉功率因數低等電能質量問題,降低供電系統的可靠性,危害其他設備的安全運行,也影響電爐自身的產量、質量,使電耗、電極消耗增大,從而成為電網的主要公害之一。因此必須采取綜合治理措施,提高供電電網的電能質量,達到國標和電業管理部門的規定,是決定電爐(如LF爐、電弧爐等)是否被允許生產和能否正常安全生產的關鍵因素。
無功補償對用戶的影響
當系統中缺少無功功率對我們本身的系統是沒有大的影響的,那么沒有影響我們還是要對系統進行無功補償從而提高功率因數呢,那是因為,雖然缺少無功對我們系統本身而言沒有影響,但是對電網側的影響就大了,每個用戶所使用的無功功率都是有限的,并不是無限的使用,當我們過多的使用無功功率,電力部門就會對公司進行力調費用的罰款,嚴重者甚至停業整頓。
對電爐進行無功補償及諧波治理的措施
無功補償方式很多,目前大部分采用并聯電容器,由于電容器是靜止的,具有無噪音、消耗量小、安裝方便等優點,因此應用的比較廣泛。在本行業大多采用電容器高壓側補償或在爐前進行低壓補償這兩種方式。
高壓集中補償
高壓集中補償是將電容器安裝在變電所(開關站)的35KV(66KV)或10KV的母線上,這種補償方法只能補償母線電源側線路的無功功率,而對變電所(開關站)及變壓器負荷側的無功得不到補償。其向量分析如下圖所示。
低壓集中補償
電爐的低壓補償裝置,是將電容器安裝在冶煉變壓器的低壓出線端短網上,這種補償裝置較高壓補償范圍向后移到變壓器的二次出線端,把變電所母線至變壓器之間的線路和冶煉變壓器的無功功率進行了補償。這種補償裝置雖然比高壓補償擴大了范圍,對改善供電質量起到了一定作用,但是目前常用的方法是將電爐變的二次低壓通過一個升壓變壓器升高到上一級電壓供補償電容器用,這種補償方式需要增加一臺升壓變壓器,電容室,電抗器,放電線圈,冶煉變壓器至升壓變壓器之間的銅管和維修工作量。
電爐變壓器的二次電壓一般來說只有120伏~200伏左右,但某些電爐變壓器的二次電壓在240伏~390伏之間,而電流則高達幾萬安培,從變壓器二次出線端至電爐電極短網的感抗很大,電壓降高達20伏以上,無功損耗占的比例也很大,但這一段且未在低補范圍內。
爐前低壓補償
爐前低壓補償是將電容器安裝在短網和電極銅瓦之間,它可以補償銅瓦前所有高低壓線路和變壓器的無功壓降,從上圖可以看出,它的補償范圍大,效果好,是電爐無功補償的優選方案。
諧波治理
集中式諧波治理:將濾波器集中安裝在企業或地方總降壓變電所的低壓母線上或者是諧波負載分回路進行治理,防止因變電所的某臺設備產生諧波從而導致整個地區的電網中攜帶諧波。
分項諧波治理:將濾波器安裝在諧波負載電源進線處進行直接治理,是針對帶有負載的設備進行諧波治理,是具有針對性的治理,哪里產生諧波就治哪里。
諧波治理和無功補償能帶來哪些好處
補償后效能
綜合補償后主要效能:噸產品平均降低電耗1%~3%;在一次電流減小的同時提高有功功率,增加產量8%~10%;消除冶煉系統電流諧波和三相功率不平衡,優化冶煉系統電能質量;提高功率因數,月功率因數罰款改變為月獎勵;提高產品合格率;增大爐前變壓器出力和過負荷能力。
經濟效益
降低變壓器的占有率。通過低壓濾波無功補償裝置可降低變壓器的占有率,變壓器的電流下降,擴充變壓器容量,充分發揮投資效率,減輕變壓器長期超負荷的負擔,延長了變壓器的使用壽命,減少了日常維護費用。為企業創造了較大的效益。
降低有功損失。電爐變壓器通過加裝低壓濾波補償裝置后線路中的無功電流大大減少,從而大大減少了有功損失,降低了變壓器有功損失(銅損)及降低線路損失。變壓器的損耗中的銅損和實際運行電流的平方成正比,所以電流的降低,變壓器的有功損耗一定隨之下降。線損降低率與變壓器銅損降低率是29%,大大節省了線路損失,減少了系統中的有功損失,節省了電能。
治理諧波所產生的效益。濾除諧波,改善用電環境,提高產品質量,確保了設備正常運行。當系統存在諧波時:會增大有功損耗。諧波使設備絕緣強度降低,減少設備的使用壽命。諧波是變壓器產生噪音的重要來源。諧波會增大變壓器、電動機的渦流損失。由于集膚效應,諧波會增大線路、變壓器的阻值,變成√h倍,這樣大大增加了線路損耗,給企業造成了浪費。通過諧波治理,給企業創造了經濟效益。
改善電壓質量。在線路中電壓損失U的計算如下:U=(P*R+Q*X)/1000U,當線路中的無功功率Q減少以后,電壓損失U也就減少了,從而穩定了線路電壓,提高電壓質量。
消除力率電費。電爐變壓器未投用濾波及補償裝置前功率因數平均為0.8左右,功率因數沒有達到國家標準。功率因數小于0.8時罰款比例為直接電費的5%,通過安裝濾波補償裝置可消除力率電費。功率因數超過0.9,還會產生獎勵電費。
諧波治理和無功補償的方法
諧波治理
有源濾波器
有源電力濾波裝置的基本原理是從電網中檢測出諧波電流,經內部芯片快速計算、分析、比較,控制主功率單元產生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流,從而使電網電流只含基波成分。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償,且補償特性不受電網阻抗的影響。該有源電力諧波濾波裝置, 引進美國 TMS320F2812 芯片,根據最新的瞬時無功功率理論,應用數字信號處理技術(DSP),脈寬調制技術(PWM),智能化功率單元技術(IPM),觸摸屏技術(GP)等前沿科技,可實現動態消除諧波,平衡三相負荷,是一種高技術含量,濾波效率最理想諧波治理和無功補償產品。
無功補償
靜止無功發生器SVG
靜止無功發生器(Static VAR Generator,簡稱 SVG)是柔性交流輸電技術的主要裝置之一,屬于并聯型動態無功補償裝置。它能夠發出或吸收無功功率,并且輸出可以變化以控制電力系統中的特定參數。在配電網中,將小容量的 SVG 安裝在某些特殊負荷(如電弧爐、地鐵等沖擊性和整流性負荷等)附近,可以顯著地改善負荷與公共電網連接點處的電能質量,主要功能是提高功率因數、克服三相不平衡,消除電壓閃變和電壓波動等。

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