王蘭
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:化工企業(yè)用電設(shè)備功率大、耗能高,并隨著各項(xiàng)擴(kuò)產(chǎn)、技改等活動(dòng)的開展,導(dǎo)致用電設(shè)備增多、負(fù)荷量不斷加大以及負(fù)荷的性質(zhì)也發(fā)生變化,再加上線損及變壓囂損耗等因素。整個(gè)企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)也隨之下降。
關(guān)鍵詞:功率因數(shù);無功補(bǔ)償;經(jīng)濟(jì)效益;集中補(bǔ)償;分組補(bǔ)償
0背景
某氯堿集團(tuán)用電電源取自110KV東郊變電所和35KV螺絲崗交電所,經(jīng)集團(tuán)公司主變電所11萬主變和4萬主變共同為公司各生產(chǎn)分公司供電。集團(tuán)公司二級(jí)供電均為10KY/6KV線路經(jīng)二級(jí)變壓器轉(zhuǎn)化為380V/220V供生產(chǎn)照明使用。根據(jù)公司所在地電力局相關(guān)規(guī)定,對(duì)于公司用電費(fèi)用的結(jié)算采用以功率因素為結(jié)算依據(jù),并以0.9為標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)?shù)陀?.9時(shí),按每低于0.01,增收電費(fèi)總額的0.5%,當(dāng)高于0.9時(shí),按每高于0.01,減收電費(fèi)總額的0.15%。由于公司建成于上世紀(jì)50年代,經(jīng)過多次擴(kuò)容、改造,但功率因數(shù)一直較低,企業(yè)每年用電總量達(dá)到2~3億度,由此可見采取無功補(bǔ)償?shù)闹匾?。在目前?shí)踐中多采取并聯(lián)電容器的電容補(bǔ)償方式,安裝補(bǔ)償電容器有如下好處:(1)節(jié)能,減少損及;(2)減少供電路及變壓器內(nèi)的電壓降;(3)加變和供電路等電氣設(shè)備的電流備用量。
1無功補(bǔ)償?shù)闹饕愋?/strong>
無功補(bǔ)償可以改善電壓質(zhì)量,提高功率因數(shù),是電網(wǎng)采用的節(jié)能措施之配電網(wǎng)中常用的無功補(bǔ)償方式有就地補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、集中補(bǔ)償?shù)确绞?,另外某些場合需根?jù)要求進(jìn)行調(diào)容補(bǔ)償。
(1)集中補(bǔ)償。
變電站內(nèi)的無功補(bǔ)償,主要是補(bǔ)償主變對(duì)無功容的需求,結(jié)合考慮供電壓區(qū)內(nèi)的無功潮流及配電線路和用戶的無功補(bǔ)償水平來確定無功補(bǔ)償容量。35KV變電站一般按主變?nèi)萘康?0%-15%來確定:110KV變電站可按15%-20%來確定。氯堿集團(tuán)的集中補(bǔ)償主要是對(duì)總變電所分出的9條10KV/6KV供電線路進(jìn)行補(bǔ)償。
分組補(bǔ)償與自動(dòng)調(diào)容。
當(dāng)各用戶終端距主變較遠(yuǎn)時(shí),宜在供電末端裝設(shè)分組補(bǔ)償裝置,結(jié)合用戶端的低壓補(bǔ)償,可以使線損大大降低,同時(shí)可以兼顧提升末端電壓的作用。分組補(bǔ)償通常在深入到生產(chǎn)現(xiàn)場的變壓器母線出線側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償,又稱“隨器補(bǔ)償"。氯堿集團(tuán)各分廠約有17個(gè)二級(jí)變電所及40多個(gè)配電室,分布零散、數(shù)量眾多,因此補(bǔ)償?shù)囊饬x也非常重大。經(jīng)過數(shù)年的改造,現(xiàn)已對(duì)大部分變電所低壓母線側(cè)進(jìn)行了分組補(bǔ)償??紤]到實(shí)際生產(chǎn)時(shí)負(fù)荷時(shí)不斷變化的,因此在電容補(bǔ)償柜上采用了自動(dòng)補(bǔ)償控制器以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)容。
以氯堿集團(tuán)電化分廠氯變電所為例,氯變電所主要為處理工段生產(chǎn)供電,由一臺(tái)容量2500KVA變壓器將集團(tuán)公司主變10KV6#線,氯氫處理工段實(shí)際用電總負(fù)荷量約為2400KW,因此在低壓母線側(cè),我們安裝兩臺(tái)無功補(bǔ)償控制柜,每臺(tái)包含6組自愈式低壓并聯(lián)電容(型號(hào)為BSMJ04-20-3,額定電容:398.00uF,額定電壓:04KV,額定電流:28.9A),無功功率柜自身裝備自動(dòng)補(bǔ)償控制器,具備自動(dòng)投切功能,能根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)荷量自動(dòng)增減補(bǔ)償電容的投用數(shù)量。
就地補(bǔ)償。
對(duì)于大型電機(jī)或者大功率用電設(shè)備宜裝設(shè)就地補(bǔ)償裝置。就地補(bǔ)償又稱“隨機(jī)《電動(dòng)機(jī))補(bǔ)償",就地補(bǔ)償是經(jīng)濟(jì)、簡單以及見效的補(bǔ)償方式。在就地補(bǔ)償方式中,把電容器直接接在用電設(shè)備上,中間只加申熔斷器保護(hù),用電設(shè)備投入時(shí)電容器跟著一起投入,切除時(shí)一塊切除,實(shí)現(xiàn)了很方便的無功自動(dòng)補(bǔ)償,切除時(shí)用電設(shè)備的線圈就是電容器的放電線圈。
2償量計(jì)算
2.1用諾模圖求各低配的補(bǔ)償容量。
根據(jù)補(bǔ)償前后的功率因素cos1和cos中2在左右兩座標(biāo)軸上取其相應(yīng)的兩點(diǎn),兩點(diǎn)連線與系數(shù)K的座標(biāo)軸相交于第三點(diǎn),此點(diǎn)為系數(shù)K的數(shù)值,補(bǔ)償容量Qc=K*Ppj。
2.2變器補(bǔ)償。
我們可以根據(jù)《工與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》提供的公式對(duì)補(bǔ)償量進(jìn)行計(jì)算。
2.3就地補(bǔ)償。
就地補(bǔ)償容量的選擇可按電動(dòng)機(jī)所帶機(jī)械負(fù)荷軸慣性的大小分別確定。
(1)電動(dòng)機(jī)所帶機(jī)械負(fù)性小時(shí)(如風(fēng)機(jī)一),償容應(yīng)按不超過電機(jī)空載無功負(fù)荷選擇
(2)電動(dòng)機(jī)所帶機(jī)械負(fù)軸性較大時(shí)(如用水等),補(bǔ)償容量可按大于電機(jī)空載無功負(fù)荷Qo,在空載與負(fù)載額定無功負(fù)荷Qe之間選擇,即Qo<Qc<Qe0式中Q0=1.73UeIo,173UIssin中e,I為電機(jī)的額定電流,sin中為電機(jī)上的額定功率因數(shù)角的正弦值。
在實(shí)際應(yīng)用時(shí)因考慮到可采用無功功率自動(dòng)補(bǔ)償控制器進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償因此補(bǔ)償電容容量應(yīng)略大于實(shí)際需求補(bǔ)償量,或者留有一定裕量,以備擴(kuò)容之需。
3無功補(bǔ)償方案的經(jīng)濟(jì)分析
2009年度氯堿集團(tuán)總共用電量為266X10萬度,按照合肥市工業(yè)用電平均價(jià)格0.6元/度計(jì)算,則:
(1)補(bǔ)償前功率因?yàn)?.87,每年多收電費(fèi)(僅以目前實(shí)際計(jì)算,尚未考慮今后增加的用電量),2.66X104萬度X06元X1.5%=239.4萬元;(2)低配補(bǔ)償?shù)?.98,1.0,總進(jìn)線補(bǔ)償后功率因素為0.92,0.93時(shí),每年減收電費(fèi)(僅以目前實(shí)際計(jì)算,尚未考今后增加的用電),266X104萬度X0.6元X0.3%=47.88萬元,2.66X104萬度X0.6元X045%=71.82萬元。
4 安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型
(1)DSP+FPGA控制方式,響應(yīng)時(shí)間短,全數(shù)字控制算法,運(yùn)行穩(wěn)定;
(2)一機(jī)多能,既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無功,可對(duì)2~51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償;
(3)具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能;
(4)模塊化設(shè)計(jì),體積小,安裝便利,方便擴(kuò)容;
(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,使用方便,易于操作和維護(hù);
(6)輸出端加裝濾波裝置,降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響;
(7)多機(jī)并聯(lián),達(dá)到較高的電流輸出等級(jí);
4.2型號(hào)說明
4.3尺寸說明
4.4產(chǎn)品實(shí)物展示
ANAPF有源濾波器
5 安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型
5.1產(chǎn)品概述
AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元,晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,線路保護(hù)單元,兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成??商娲R?guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。具有體積更小,功耗更低,維護(hù)方便,使用壽命長,可靠性高的特點(diǎn),適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>
AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器,可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,自動(dòng)尋找適宜投入(切除)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)過零投切,具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。
5.2型號(hào)說明
AZC系列智能電容器選型:
AZCL系列智能電容器選型:
5.3產(chǎn)品實(shí)物展示
AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊
安科瑞無功補(bǔ)償裝置智能電容方案
6結(jié)束語
由上文分析可見,采用無功補(bǔ)償方式提高企業(yè)電網(wǎng)功率因數(shù),成本低投資回收速度快,具有非常強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益,因此值得大力推廣。但是在無功補(bǔ)償過程中,應(yīng)該對(duì)電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)補(bǔ)償特點(diǎn)有所了解,這樣才能分清主次,使補(bǔ)償效果更佳。
另外,還要根據(jù)負(fù)荷的特征來判定究竟需要采取何種補(bǔ)償方式。常見的負(fù)荷特征劃分為;三相平衡靜態(tài)負(fù)荷、三相不平衡靜態(tài)負(fù)、三相平衡頻第變化負(fù)荷和三相不平衡頻繁變化負(fù)荷,在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)針對(duì)不同的特性來選擇三相共補(bǔ)、分相補(bǔ)償以及混合補(bǔ)償?shù)姆绞?。還有常見的情況就是在電容回路中串聯(lián)6%或12%非調(diào)諧濾波電抗用于破壞電容與系統(tǒng)的并聯(lián)諧振,部分吸收系統(tǒng)中的3、57次及上,從而使補(bǔ)償更加面合
參考文獻(xiàn):
中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院組編,工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)《第三版),北京:中國電力出版,2005.
孔令杰.淺談無功補(bǔ)償在化工企業(yè)的應(yīng)用[J].硅谷,2010(23):151.
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版