有源濾波在某棉紡企業(yè)低壓配電室節(jié)能實(shí)踐與選型

李明君

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0引言

在電力系統(tǒng)中，諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。由于棉紡企業(yè)的絕大部分設(shè)備大量使用電子設(shè)備、變頻器、整流器等，因此會(huì)產(chǎn)生大量諧波電流。我公司環(huán)錠紡細(xì)紗、絡(luò)筒車間配電設(shè)備受諧波影響。造成低壓總進(jìn)線斷路器燒損、電氣設(shè)備運(yùn)行溫度超標(biāo)使絕緣老化、用電量電損增加等問題。影響配電設(shè)備的正常運(yùn)行。為根本解決諧波治理、消除用電安全隱患、節(jié)約電能結(jié)合行業(yè)相關(guān)棉紡企業(yè)諧波治理經(jīng)驗(yàn)邀請(qǐng)相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行論證，確定諧波治理方案。

1車間供電現(xiàn)狀

棉紡企業(yè)各車間大量的非線性負(fù)載(整流器變頻器、開關(guān)電源等)投運(yùn)后。電網(wǎng)諧波及無功含量日益嚴(yán)重，大量諧波的存在會(huì)使用電設(shè)備的附加損耗增加，其中5次、7次、11次、13次諧波分量嚴(yán)重超標(biāo)。與此同時(shí)，有害諧波源已經(jīng)污染到外部供電電網(wǎng)中，對(duì)工業(yè)園區(qū)110kV變電站的供電設(shè)備也造成了嚴(yán)重的威脅甚至引起變電站的電壓互感器損壞。

對(duì)比目前常用的幾種諧波治理方案,確定使用有源濾波器(APF)作為諧波治理的主要手段APF可有效治理2次~51次諧波，且不會(huì)產(chǎn)生諧振和放大諧波電流。

首先,用專門的精密儀器實(shí)際測(cè)量變電室的運(yùn)行負(fù)荷量和各種諧波源的實(shí)際占比情況，根據(jù)測(cè)得的實(shí)際數(shù)據(jù)確定各個(gè)變電室是否需要加裝有源濾波設(shè)備。以我們環(huán)錠紡2#配電室為例：測(cè)試時(shí)電流2880A左右，電流波形發(fā)生明顯的畸變，諧波電流畸變率24.5%、電壓畸變率10.1%；主要以5次和7次諧波電流為主，其中5次諧波電流達(dá)到664A，諧波嚴(yán)重，需要及時(shí)治理。

2諧波裝置投運(yùn)

諧波治理裝置投運(yùn)后，系統(tǒng)功率因數(shù)提升到0.95以上；后紡供電系統(tǒng)運(yùn)行電流從2500A(量大運(yùn)行電流)減小至2400A左右，單相*大可減小100A電流，電壓、電流波形均有很好的改善；諧波含量減小，諧波電壓畸變率由9.1%降至4.6%、諧波電流畸變率由18.7%減至5.0%，在容量范圍內(nèi)很好地改善了系統(tǒng)的諧波含量值：可在配電室中振動(dòng)、噪聲以及無功諧波引起的溫度均有良好的改善。

3有源濾波使用效果

有源濾波裝置不但能凈化供電質(zhì)量確保供電設(shè)備的良好運(yùn)行，還有一定的節(jié)電效果。每個(gè)變電室節(jié)約電流在100A左右，如果按照60A的節(jié)約量計(jì)算，每年可節(jié)約電量1.732*380V*60A*0.95*24h*30天*12月/1000=324130kw·h。按照0.4元/(kw·h)計(jì)算，每個(gè)變電室每年可節(jié)約電費(fèi)約12.97萬元，6個(gè)配電室每年可節(jié)約電費(fèi)77.82萬元。有源濾波設(shè)備總投資216.36萬元(含18個(gè)有源濾波柜、備品備件工具、安裝調(diào)試、運(yùn)保費(fèi)等),保守估計(jì)3年內(nèi)可以收回成本。

4安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型

4.1產(chǎn)品特點(diǎn)

(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(cè)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(zhǎng)，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

此項(xiàng)目在2022年6月份進(jìn)行全面實(shí)施，通過3個(gè)月實(shí)際測(cè)量統(tǒng)計(jì)，電網(wǎng)諧波數(shù)據(jù)得到較大改觀。公司供電質(zhì)量得到很大的改善。保證了供電設(shè)備的可靠運(yùn)行。經(jīng)3個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行，估算年節(jié)約電費(fèi)可達(dá)100余萬元，節(jié)能效果較好。

參考文獻(xiàn)

[1]成衛(wèi)東,薛梅,程衛(wèi)平，張洪衛(wèi).棉紡企業(yè)低壓配電室增設(shè)有源濾波設(shè)備節(jié)能實(shí)踐[J].棉紡織技術(shù),2023,51(02):24.

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

作者簡(jiǎn)介

李明君，男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。