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電能質(zhì)量
專(zhuān)家診治

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電爐諧波治理與無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇胧┖蛶?lái)的好處

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專(zhuān)家講堂1

諧波治理及無(wú)功補(bǔ)償?shù)年P(guān)系
無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理都與電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量密切相關(guān)，諧波治理本身就屬于改善電能質(zhì)量的范圍，無(wú)功補(bǔ)償在補(bǔ)償無(wú)功功率和負(fù)荷的同時(shí)，特調(diào)節(jié)了系統(tǒng)電壓，如果系統(tǒng)中有諧波的存在，但是不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，可以用一般的補(bǔ)償裝置，對(duì)電能質(zhì)量的提高也有著積極的意義。
諧波對(duì)用戶的影響
電爐作為一種特殊的非線性沖擊負(fù)荷，在冶煉過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量諧波、負(fù)序電流，產(chǎn)生無(wú)功沖擊并導(dǎo)致電壓波動(dòng)和閃變，冶煉功率因數(shù)低等電能質(zhì)量問(wèn)題，降低供電系統(tǒng)的可靠性，危害其他設(shè)備的安全運(yùn)行，也影響電爐自身的產(chǎn)量、質(zhì)量，使電耗、電極消耗增大，從而成為電網(wǎng)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(wǎng)的電能質(zhì)量，達(dá)到國(guó)標(biāo)和電業(yè)管理部門(mén)的規(guī)定，是決定電爐（如LF爐、電弧爐等）是否被允許生產(chǎn)和能否正常安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。
無(wú)功補(bǔ)償對(duì)用戶的影響
當(dāng)系統(tǒng)中缺少無(wú)功功率對(duì)我們本身的系統(tǒng)是沒(méi)有大的影響的，那么沒(méi)有影響我們還是要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償從而提高功率因數(shù)呢，那是因?yàn)?，雖然缺少無(wú)功對(duì)我們系統(tǒng)本身而言沒(méi)有影響，但是對(duì)電網(wǎng)側(cè)的影響就大了，每個(gè)用戶所使用的無(wú)功功率都是有限的，并不是無(wú)限的使用，當(dāng)我們過(guò)多的使用無(wú)功功率，電力部門(mén)就會(huì)對(duì)公司進(jìn)行力調(diào)費(fèi)用的罰款，嚴(yán)重者甚至停業(yè)整頓。
對(duì)電爐進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理的措施
無(wú)功補(bǔ)償方式很多，目前大部分采用并聯(lián)電容器，由于電容器是靜止的，具有無(wú)噪音、消耗量小、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用的比較廣泛。在本行業(yè)大多采用電容器高壓側(cè)補(bǔ)償或在爐前進(jìn)行低壓補(bǔ)償這兩種方式。
高壓集中補(bǔ)償
  高壓集中補(bǔ)償是將電容器安裝在變電所（開(kāi)關(guān)站）的35KV（66KV）或10KV的母線上，這種補(bǔ)償方法只能補(bǔ)償母線電源側(cè)線路的無(wú)功功率，而對(duì)變電所（開(kāi)關(guān)站）及變壓器負(fù)荷側(cè)的無(wú)功得不到補(bǔ)償。其向量分析如下圖所示。
低壓集中補(bǔ)償
  電爐的低壓補(bǔ)償裝置，是將電容器安裝在冶煉變壓器的低壓出線端短網(wǎng)上，這種補(bǔ)償裝置較高壓補(bǔ)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(wú)功功率進(jìn)行了補(bǔ)償。這種補(bǔ)償裝置雖然比高壓補(bǔ)償擴(kuò)大了范圍，對(duì)改善供電質(zhì)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(guò)一個(gè)升壓變壓器升高到上一級(jí)電壓供補(bǔ)償電容器用，這種補(bǔ)償方式需要增加一臺(tái)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(lái)說(shuō)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(dá)幾萬(wàn)安培，從變壓器二次出線端至電爐電極短網(wǎng)的感抗很大，電壓降高達(dá)20伏以上，無(wú)功損耗占的比例也很大，但這一段且未在低補(bǔ)范圍內(nèi)。
爐前低壓補(bǔ)償
  爐前低壓補(bǔ)償是將電容器安裝在短網(wǎng)和電極銅瓦之間，它可以補(bǔ)償銅瓦前所有高低壓線路和變壓器的無(wú)功壓降，從上圖可以看出，它的補(bǔ)償范圍大，效果好，是電爐無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)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(yè)或地方總降壓變電所的低壓母線上或者是諧波負(fù)載分回路進(jìn)行治理，防止因變電所的某臺(tái)設(shè)備產(chǎn)生諧波從而導(dǎo)致整個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)中攜帶諧波。
  分項(xiàng)諧波治理：將濾波器安裝在諧波負(fù)載電源進(jìn)線處進(jìn)行直接治理，是針對(duì)帶有負(fù)載的設(shè)備進(jìn)行諧波治理，是具有針對(duì)性的治理，哪里產(chǎn)生諧波就治哪里。
諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償帶來(lái)的好處
  綜合補(bǔ)償后主要效能：噸產(chǎn)品平均降低電耗1%～3%;在一次電流減小的同時(shí)提高有功功率，增加產(chǎn)量8%～10%;消除冶煉系統(tǒng)電流諧波和三相功率不平衡，優(yōu)化冶煉系統(tǒng)電能質(zhì)量;提高功率因數(shù)，月功率因數(shù)罰款改變?yōu)樵陋?jiǎng)勵(lì);提高產(chǎn)品合格率;增大爐前變壓器出力和過(guò)負(fù)荷能力。
經(jīng)濟(jì)效益
  降低變壓器的占有率。通過(guò)低壓濾波無(wú)功補(bǔ)償裝置可降低變壓器的占有率，變壓器的電流下降，擴(kuò)充變壓器容量，充分發(fā)揮投資效率，減輕變壓器長(zhǎng)期超負(fù)荷的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)了變壓器的使用壽命，減少了日常維護(hù)費(fèi)用。為企業(yè)創(chuàng)造了較大的效益。
降低有功損失。電爐變壓器通過(guò)加裝低壓濾波補(bǔ)償裝置后線路中的無(wú)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(shí)際運(yùn)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(jié)省了線路損失，減少了系統(tǒng)中的有功損失，節(jié)省了電能。
  治理諧波所產(chǎn)生的效益。濾除諧波，改善用電環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保了設(shè)備正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)存在諧波時(shí)：會(huì)增大有功損耗。諧波使設(shè)備絕緣強(qiáng)度降低，減少設(shè)備的使用壽命。諧波是變壓器產(chǎn)生噪音的重要來(lái)源。諧波會(huì)增大變壓器、電動(dòng)機(jī)的渦流損失。由于集膚效應(yīng)，諧波會(huì)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(yè)造成了浪費(fèi)。通過(guò)諧波治理，給企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。
改善電壓質(zhì)量。在線路中電壓損失△U的計(jì)算如下：△U=（P*R+Q*X）/1000U，當(dāng)線路中的無(wú)功功率Q減少以后，電壓損失△U也就減少了，從而穩(wěn)定了線路電壓，提高電壓質(zhì)量。
  消除力率電費(fèi)。電爐變壓器未投用濾波及補(bǔ)償裝置前功率因數(shù)平均為0.8左右，功率因數(shù)沒(méi)有達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。功率因數(shù)小于0.8時(shí)罰款比例為直接電費(fèi)的5%，通過(guò)安裝濾波補(bǔ)償裝置可消除力率電費(fèi)。功率因數(shù)超過(guò)0.9，還會(huì)產(chǎn)生獎(jiǎng)勵(lì)電費(fèi)。
諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?/span>
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(wǎng)中檢測(cè)出諧波電流，經(jīng)內(nèi)部芯片快速計(jì)算、分析、比較，控制主功率單元產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波成分。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。該有源電力諧波濾波裝置, 引進(jìn)美國(guó) TMS320F2812 芯片，根據(jù)最新的瞬時(shí)無(wú)功功率理論，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP），脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM），智能化功率單元技術(shù)（IPM），觸摸屏技術(shù)（GP）等前沿科技，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)消除諧波，平衡三相負(fù)荷，是一種高技術(shù)含量，濾波效率最理想諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償產(chǎn)品。

無(wú)功補(bǔ)償
靜止無(wú)功發(fā)生器SVG
靜止無(wú)功發(fā)生器（Static VAR Generator,簡(jiǎn)稱(chēng) SVG）是柔性交流輸電技術(shù)的主要裝置之一，屬于并聯(lián)型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。它能夠發(fā)出或吸收無(wú)功功率，并且輸出可以變化以控制電力系統(tǒng)中的特定參數(shù)。在配電網(wǎng)中，將小容量的 SVG 安裝在某些特殊負(fù)荷（如電弧爐、地鐵等沖擊性和整流性負(fù)荷等）附近，可以顯著地改善負(fù)荷與公共電網(wǎng)連接點(diǎn)處的電能質(zhì)量，主要功能是提高功率因數(shù)、克服三相不平衡，消除電壓閃變和電壓波動(dòng)等。

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