电能治理在港口节能降耗中的应用分析

马林英 武猛

摘要：基于微磁场电工原理、电磁平衡原理、感抗与容抗交互作用的“三大原理”相结合，通过促进三相平衡、提高功率因数、消除和抑制氧化性碳膜的滋生、双向阻隔谐波、瞬流、浪涌等电能污染，稳压稳流，以达到清洁电网的目的，从而使得因电能污染带来的多余的损耗（铜损、铁损、发热、震动等），减少电能浪费。

关键字：电能质量;平衡三相电压;谐波治理;节能节电;

背景

随着对生态文明建设的重视，新工艺、新技术广泛应用于工业生产和人民生活的各个方面，推进节能增效、提高资源利用率成为了新趋势，企业电力用户对电能质量的要求在不断提高。目前变电所低压配电房Ⅰ段1600kVA 变压器是企业范围内用电负荷最大、负载率最高的变压器，主要承担综合楼、侯工楼以及装船流程配套低压设备，主要负载包括空调、照明、电机等设备，单台功率大，电机使用比较普遍，具有一定的冲击性，电能质量领域的技术需要不断充实和完善。

1三相不平衡原因及对策

1.1原因

1#变电所低压配电房 1段 2#1600KVA 变压器配电系统现场调研，进行电能质量数据分析如下：

（1）三相电流不平衡率 26.4 %。

（2）三相电压不平衡率 1.2 %。

（3）电流波动：最大值 421 A，最小值 310 A，波动范围约 111 A。

（4）电压波动：最大值 239 V，最小值 236.2 V，波动范围约 2.8 V。

（5）无功功率波动：最大值 114.6 KVAR，最小值 96 KVAR。

（6）零序过电流，电流值达 23 A。

（7）电流畸变率达 12.4 %，电压畸变率达 1.9 %。

三相电力不平衡的危害将引起电机定子、转子铜损和转子铁损的增加，会引起电机发热、发烫，并大幅缩短线缆绝缘寿命;负荷波动容易引起瞬流、浪涌对用电设备产生电能冲击，增加设备的故障率和缩短设备的寿命;功率因数低、谐波污染严重、三相电力不平衡、零线过电流等问题最终会导致配电系统无功损耗加大，成本增加、电机使用寿命缩短及系统安全率降低等危害。

1.2新型装置研究及应用

针对上述现有技术中存在的缺陷，为了能够降低设备的故障率、使用寿命长，能够降低配电系统的无功损耗、安全性能好。在1#变压器后端加装一个节电保护装置，如图1所示，该装置中的电源信号采集单元的输出端与中央处理器的输入端电连接，三相电压平衡单元的输入端、三相电流平衡单元的输入端、稳压单元的输入端及功率因数控制单元的输入端均与中央处理器的输出端电连接，分别通过三相电压平衡单元、三相电流平衡单元、稳压单元、功率因数控制单元及中央处理器促进三相平衡、提高功率因数、消除和抑制氧化性碳膜的滋生、双向阻隔谐波、瞬流、浪涌等电能污染，稳压稳流，以达到清洁电网的目的，从而使得因电能污染带来的多余的损耗（铜损、铁损、发热、震动等），减少电能浪费，实现减少因电能污染而造成的电能浪费，良好的电能质量能延长设备使用寿命，最终实现节能节电，减少电能污染，保护设备及提高效益有机结合。

2 改善效果分析

2.6功率因数波形图分析

安装节电保护装置前的功率因数平均值为 0.92 ，安装后的功率因数通过控节电工程师的评估平均值为 0.94 。

安装前功率因数波形图（节电前）

2.8 I-THD 电流谐波综合畸变率波形图分析

安装节电保护装置前的电流谐波失真量，平均值为 12.1 %，安装后的电流谐波失真量通过节电工程师的评估为 11.1 %，平均值下降 8.2 %。

安装前三相电流谐波波形图（节电前）

2.9 U-THD电压谐波综合畸变率波形分析

安装节电保护装置前的电压谐波失真量，平均值为 1.8 %，安装后的电压谐波失真量通过节电工程师的评估平均为 1.7 %，平均值下降 5.6 %。

安装前三相电压谐波失真波形图（节电前）

2.10三相电压、电流不平衡率

设备所存在的三相电压、电流不平衡问题，导致零序电流产生，造成电能的浪费。通过节电工程师的评估，安装节电保护装置后的三相电流不平衡率下降 4.3 %，电流平衡程度得以提高。

3结论

经测算，1#变电所低压配电房1段2#1600KVA 变压器配电负载系统以及其它相似负载系统，安装与之匹配的节电保护装置，能节约电能、节省电费，节电率达 7.6% -10.4%，平均年节省电费约14.1万元，另外节电装置还可以保护用电设备，达到综合提高经济效益之目的。同时，也是响应国家坚持“节约优先”，“环境保护优先”的大政方针，为企业发展创造良好社会效益。

参考文献：

[1] 武猛; 李怀瑾; 夏文浩.一种节电保护装置.中国专利，CN111009897A. 2020-04-14

[2] 陳聪.电能质量有源治理技术在港口用电系统中的应用.港口科技.2015（01）：第37-40.