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    保定市北电电气科技有限公司

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    污水处理厂
    用户基本情况


    河北某污水处理企业主要生活污水等,企业污水处理线上的动力部分均采用变频驱动电机,有1000KVA两台、630KVA变压器1台。供电系统图如下:

    供电系统图

    实际运行数据


    1000KVA变压器所带变频器大功率860KVA,平均功率因数为PF=0.83,工作电流1250A,630KVA变压器所带变频器大功率530KVA,平均功率因数为PF=0.87,工作电流770A。使综合功率因数只有0.84。


    电力系统情况分析


    变频器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。

    可编过程控制器(PLC)对供电电压的谐波畸变很敏感,通常要求总谐波电压畸变率(THD)小于5%,且个别谐波电压畸变率低于3%,较高的畸变量可导致控制设备误动作,进而造成生产或运行中断,导致较大的生产责任事故。

    因此,应选用具有抑制谐波功能的滤波无功补偿装置对系统谐波进行抑制,补偿无功功率,提高功率因素。


    滤波无功补偿治理方案



    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。

    0.4KV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,我公司针对变频器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0.4KV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。

    变频器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


       1000KVA变压器对应的变频器生产线综合功率因数从0.8补偿到0.95以上,滤波补偿装置需要安装容量为380KVar,分4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45KVAR,能够适应生产线的各种功率要求;630KVA变压器对应的变频器生产线综合功率因数从0.8补偿到0.95以上,滤波补偿装置需要安装容量为310KVar,分4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26KVAR,能够适应生产线的各种功率要求;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8月变频器滤波无功补偿装置安装投运,装置自动跟踪变频器负荷变化情况,时实抑制高次谐波补偿无功功率,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


    1000KVA变压器使用电流从1250A降为1060A,降幅为15%;630KVA变压器使用电流从770A降为620A,降幅为19%。补偿后功率损耗减少值为WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=24×{(0.85×2000)/2000}2×0.4≈16(kw·h)式中Pd为变压器短路损耗,为24KW,年节省电费开支16*20*30*10*0.7=6.7万元(按每天工作20小时,每月30天,全年10个月,每度电0.7元钱)。


    功率因数情况


    企业当月综合功率因数从0.8提高到0.95,且以后每月功率因数都保持在0.96-0.98,每月都多奖励3000-5000元不等。


    结论


    综上所述变频器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,解决了企业无功罚款问题,增强了变压器的输出能力,降低了有功附加损耗,提升了产量,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变频器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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