浅析智能有源滤波动态补偿装置的应用效益
2018-12-06王松敏
王松敏
电连机电安装工程有限公司 辽宁大连 116000
电容柜在投运过程中,由于系统存在大量谐波,没有滤波以及消谐功能,导致电容柜柜内电容器过早衰老,出现臌胀、漏液现象,无法正常补偿无功,出现低压配电系统功率因数远低于0.9,远低于国家规定的标准值0.90,每月产生大量的力率电费,每月承受供电公司很高的力率电费罚款。无功功率过多有以下几点危害:首先,将使电网的供电效率降低;其次,造成电网频率波动,将会干扰通信讯号;再次,使运行电流增大,从而增加了线路、变压器和设备的电能浪费;第四,造成电压降低,危及用电设备的使用寿命;第五,将会降低变压器的使用容量;最后,将会产生大量的力率罚款电费。因此,为了节约能源,降低电力损耗,电力用户必须安装功能完备、有效的无功功率补偿装置。
1 功率因数及意义
工业用户的电费基本由四部分组成,其中一项叫力率电费。力率电费与电力用户每月的功率因数值有关,功率因数值的大小,决定了每月力率电费的多少。国家规定功率因数标准值为0.90,大于标准值时,供电公司减免部分电费(力率奖励),力率电费为负值,最高奖励比例不超过0.75%;低于标准值时,供电公司追加部分电费(力率罚款),力率电费为正值,功率因数越低则罚款比例越高,最高罚款比例为145%。功率因数是变压器实际输出功率中有功功率所占的百分比。功率因数越高,表示变压器供电效率高,电能损耗低,通过高压公共电网的电流小,公共电网线路损耗低;反之,变压器供电效率低,电能损耗高,流经公共电网的电流大,线路损耗高,由此产生的电力损失必须由电力用户补偿,这就是力率电费的真正意义。提高功率因数的方法就是安装带智能有源滤波动态补偿装置的电容器,通过电力电容器输出的负向无功补偿由用电设备(电感性负载)产生的正向无功,使得变压器输出功率中有功功率的比例高,无功功率的含量小,显著提高功率因数值,降低电能损耗。智能有源滤波动态补偿装置后,能够滤除系统中存在的大量谐波,使系统稳定,不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险,不仅能治理谐波,而且能补偿无功、提高功率因数。实现了一机多能的功能。
2 设备优势
智能有源滤波动态补偿装置具有谐波滤除效率高;灵活补偿方式,滤波、补偿无功兼顾;先进的功率变换技术;全数字控制,对负载的动态变化迅速响应,确保谐波检测和补偿控制精确;可动态跟踪补偿单相和三相系统谐波;不存在过补现象,当负载谐波电流较大时,仍能可靠运行;滤波效果不受系统阻抗变化影响,不发生谐振与谐波电压放大;操作简单,维护方便;具有超温报警系统,高温时可切断已投回路并发出报警,安全性能好。
3 使用效果
智能有源滤波动态补偿装置的应用效果可以达到功率因数始终在0.95以上;提高变压器带载能力;提高电压质量以及电压敏感产品的生产质量和产量,增加产品的附加值;降低系统电流,降低线路损耗;提高无功补偿装置和用电设备的安全性、用电效率;消除电容器组投入和切除过程对电网的过电流和过电压冲击污染;提高输变电设备的利用率;谐波得到了治理,使系统内各元件损坏率降低、设备绝缘化减缓,故障率下降,延长设备寿命,从而提高了企业整体用电的安全性[1]。
4 效益分析
4.1 直接经济效益
消除力率电费。例如功率因数0.88时,根据国家功率因数调整电费规定,罚款比例为1%。安装补偿设备后,功率因数达到0.95,根据国家功率因数调整电费规定,奖励比例为0.75%。力率电费=(基础费+电度电费)*(罚款比例+奖励比例)=(基础费+电度电费)*1.75%根据公式计算,综述,安装补偿设备后,每月可节省电费为月电费的1.75%,假设月电费为16万元,补偿后可节省电费为160000*1.75%=2800元。
4.2 间接经济效益
(1)相对增加变压器容量,降低了变压器的损耗。通过补偿装置,可降低变压器的无功容量占有率,扩充变压器有功容量,充分发挥投资效率,减轻变压器长期超负荷的负担,延长变压器寿命,减少了日常维护的费用,为企业创造了较大的效益。变压器等电气设备由于过大的谐波电流而产生附加损耗,从而引起过热,使绝缘介质老化加速,导致绝缘损坏。正序和负序谐波电流同样使变压器铁芯产生磁滞伸缩和噪声,电抗器产生振动和噪声。变压器的铜损耗和铁损在随着功率因数的提高而下降,随着谐波含量的下降而下降。(2)降低系统电流。提高功率因数,以功率因数从0.89提高到0.95计算,根据1-cosΦ1/cosΦ2,下降接近6.3%,其中无功电流大大减少,从而大大减少了有功损失,降低了变压器有功损失,节省了电能。(3)电缆使用的寿命提高;因为中频炉工作时谐波过大,使电缆的介质损耗增大,泄露电流上升,温升增大及干式电缆的局部放电增加,引发单项接地的故障可能性增加,因此,滤除谐波能使电缆的使用寿命增长。(4)让电容柜的正常使用;电容因为谐波过大造成鼓包,爆炸,燃烧,影响企业的用电功率因数,形成并联谐振的条件,存在安全隐患。(5)电动机的使用寿命增长;谐波电流通过交流电动机,其附加损耗明显增加,引起电动机的过热,机械振动,噪声加大,可能诱发谐振,会使电动机造成损坏。(6)使中频炉的效率增加;因为谐波影响,导致电缆的阻抗增加,变压器的损耗增加,电压的下降增大,使炉温上升较慢,谐波的滤除,提高了炉温,缩短了熔炼时间(也减少了热能既电能损失),提高了生产效率。
5 结语
效益来源于无功补偿和滤波:无功补偿是显而易见以电费票据体现,而滤波带来的效益是隐形的,不可计算的间接经济效益,只能评估。谐波治理后,可以大大减轻电动机震荡,减少变压器的铜损耗铁损耗以及电缆的介质损耗,降低电容柜安全隐患等等。系统内电容柜,电动机等各元件损耗降低、设备绝缘化减缓,故障率下降,不但提高了企业整体用电的安全性,更能产生长远的经济效益,它是隐形不可计算。