动态无功补偿, 高压无功补偿, 低压无功补偿,无功补偿装置
阀门厂中频炉
用户基本情况

河北某阀门铸造企业主要生产各种阀门产品,企业生产设备有2吨中频炉一套,使用2000KVA(10KV/0.75KV)专业变压器供电,配备电容补偿柜两台容量为600KVAR,1吨中频炉一套,使用800KVA(10KV/0.4KV)专业变压器供电,配备电容补偿柜1台容量为300KVAR,。供电系统图如下:

供电系统图


实际运行数据


2000KVA变压器所带中频炉视在功率700KVA-2100KVA,有功功率为P=280KW-1930KW,无功功率为Q=687KAR-830KAR,功率因数为PF=0.4-0.92,工作电流I=538A-1660A,800KVA变压器所带中频炉视在功率200KVA-836KVA,有功功率为P=60KW-750KW,无功功率为Q=190KAR-360KAR,功率因数为PF=0.3-0.9,工作电流I=288A-1200A。由于电容补偿柜不能投入运行(自动补偿不工作,手动投入使用时电容器出现噪音异响,断路器跳闸,电容器出现鼓肚、漏油、炸裂现象,所以无法使用),故使月综合功率因数为PF=0.78,月利率调整电费3.2万元。


电力系统情况分析

中频电炉整流电源主要负荷为6脉动整流,整流设备在工作中在把交流变为直流的同时产生大量的谐波,属典型谐波源;谐波电流注入电网,在电网阻抗上产生谐波电压,引起电网电压电流畸变,影响供电质量及运行安全,使线路损耗及电压偏移增加,对电网和工厂本身电气设备均会产生不良的影响。

当无功补偿电容器组投入时,由于电容器组的谐波阻抗小,大量的谐波注入电容器组,使电容器电流迅速增大,严重影响其使用寿命,另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感抗相等而发生谐振时,引起谐波电流严重放大(2-10倍)使电容器过热而损坏,同时,谐波使工频正弦波形发生畸变,产生锯齿状尖顶波,易在绝缘介质中引发局部放电,长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化,而容易导致电容器损坏。因此,电容无功补偿柜不能应用于中频炉的补偿,应选用具有抑制谐波功能的滤波无功补偿装置。


无功补偿治理方案
治理目标

滤波补偿装置设计满足抑制谐波及无功功率的管理规定。

0.75KV及0.4KV系统运行方式下,滤波补偿设备投运后,谐波得到抑制月平均功率因数0.95以上。

不因为投入滤波补偿支路而引起谐波的谐振或谐振过电压、过电流。


设计遵循标准

电能质量  公用电网谐波    GB/T14519-1993

电能质量  电压波动和闪变   GB12326-2000

低压无功功率补偿装置总技术条件 GB/T 15576-1995

低压无功就地补偿装置       JB/T 7115-1993

无功补偿技术条件;JB/T9663-1999《低压无功功率自动补偿控制器》

低压电气及电子设备发出的谐波电流限值   GB/T 17625.7-1998  

电工术语 电力电容器  GB/T 2900.16-1996

低压并联电容器     GB/T 3983.1-1989

电抗器            GB10229-88

电抗器          IEC 289-88

低压无功补偿控制器定货技术条件 DL/T597-1996

低压电器外壳防护等级  GB5013.1-1997

低压成套开关设备和控制设备  GB7251.1-1997


设计思路

根据企业实际情况,我公司针对中频炉滤波无功补偿设计了整套方案,综合考虑负荷功率因数、谐波抑制,在企业变压器0.75KV、0.4KV低压侧安装一套滤波无功补偿装置对谐波进行抑制,补偿无功功率提高功率因数。

中频炉工作过程中整流装置产生6K+1次谐波,采用傅立叶级数对电流进行分解变换,即产生5次250HZ、7次350HZ及以上高次谐波。故在设计中频炉滤波无功补偿时要针对250HZ、350HZ及以上频率设计,保证滤波补偿支路在有效抑制谐波的同时补偿无功功率,提高功率因数。


设计分配

   2000KVA变压器对应的2吨中频炉综合功率因数从0.78补偿到0.95以上滤波补偿装置需要安装容量为820KVar,分6组容量进行自动投切,分别对应变压器低压侧的绕组进行补偿,分级调节容量为60KVAR,能够适应中频炉的各种功率要求;800KVA变压器对应的1吨中频炉综合功率因数从0.78补偿到0.95以上滤波补偿装置需要安装容量为360KVar,分6组容量进行自动投切,分级调节容量为50KVAR,能够适应中频炉的各种功率要求。此设计充分保证了调节功率因数在0.95以上。

安装滤波补偿后效应分析

安装滤波补偿后效应分析


2010年6月初中频炉滤波无功补偿装置安装投运,装置自动跟踪中频炉负荷变化情况,事实补偿无功功率,提高功率因数。情况如下:

滤波补偿装置投入后功率 

滤波补偿装置投入后功率因数变化曲线图0.97左右(凸起部分为切除滤波补偿装置时功率因数0.8左右)


负载运行情况

2000KVA变压器使用电流从1530A降为1210A,降幅为21%;800KVA变压器使用电流从1140A降为920A,降幅为19.3%,相当于变压器运行容量降低了20%,即560KVA容量,补偿后功率损耗减少值为WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=24×{(0.78×2800)/2800}2×0.4≈15(kw·h)式中Pd为变压器短路损耗,为24KW,月节省电费开支15*8*30*0.7=2520元(按每天工作8小时,每月30天,每度电0.7元钱)。


功率因数情况

企业当月综合功率因数从0.78提高到0.97,月无功利率电费调整为0,由罚款变为奖励4680元,且以后每月功率因数都保持在0.97-0.98,每月都奖励3000-5000元不等。


结论

综上所述中频炉滤波无功补偿装置具有很好的抑制谐波和补偿无功的能力,解决了企业长时间承受利率电费罚款的难题,增强了变压器的输出能力,为企业带来了显著的经济效益,用户投资不到一年就收回了投资。因此企业对我公司生产的中频炉滤波无功补偿非常满意,并在以后给介绍了不少客户。


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