高 低压动态无功补偿装置

高 低压动态无功补偿装置 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 动态无功补偿滤波装置 说明及使用经济效益#说明# 本装置特点: 对于装机容量在2千-3万KVA左右的冷轧、热轧带钢、型钢、线材等轧钢厂投资只需要在20-100万元即可实现全厂高低压设备的就地、动态无功补偿(包括6、10KV电机)。动态功率因数在?0.97其投资额是常规动态补偿设备的50%不到。本设计主要设备电容选用西容产品、电抗器可以根据用户要求选用铜 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 或铝、控制器采用ABB产品。特别是在开坯机上应用，只需10多万元，无功几乎一动不动。运行2年多，表现良好。百闻不如 一见，欢迎参观洽谈。 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 刘??兆 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 2 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 目 录 1 无功补偿和谐波治理设备技术简介 ............................................................................... 4 1.1 简介 .................................................................................................................... 4 2 本系统完成的功能 ......................................................................................................... 5 3 装置特点 ....................................................................................................................... 6 3.1 TDC系列动态无功补偿装置系统框图 ................................................................ 6 3.2 TDC系列动态无功补偿装置系统特点 ................................................................ 6 3.3 DVT数字控制系统特点 ...................................................................................... 7 3.4 TDC动态无功补偿及滤波装置的DYS投切单元 ............................................. 10 3.4.1 简介 ....................................................................................................... 10 3.4.2 主回路原理 ............................................................................................ 11 3.4.3 特征与用途 ............................................................................................ 11 3.4.4 使用环境................................................................................................ 11 3.4.5 适用范围................................................................................................ 12 4 动态无功补偿装置现场使用简单经济效益分析 ........................................................... 12 5 动态无功补偿装置现场使用案例分析 .......................................................................... 13 6 结论 ............................................................................................................................. 16 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 3 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 1 无功补偿和谐波治理设备技术简介 随着社会的进步技术的发展，大量的电力电子设备被投入到电网中广泛使用，使得动态无功补偿(快速跟踪无功补偿)与谐波治理的问日益突出，配电系统中常常会出现含有谐波、且负荷变化较大的工况，传统的静态无功补偿及静态无源滤波装置无法满足这一需求。 针对于此，公司推出-----TDC 系列智能型动态无功补偿滤波成套装置: 控制器DVT是基于国外配电综合测控仪的先进硬件及软件平台开发的DVT动态无功控制器。它应用先进的电力电子技术、信息技术，智能控制技术，采用科学、有效、经济的技术手段，一方面有效的解决了谐波无功干扰并联电容器投切补偿的问题，另一方面可根据用户实际要求抑制或治理谐波，清洁电网环境为新一代智能化动态无功补偿及谐波治理的成套装置 1.1 简介 TDC系列动态无功补偿滤波成套装置，根据配电系统的负荷情况实时在线投切LC滤波器组，实现实时快速跟踪补偿系统基波无功，同时滤除谐波无功。 , 应用: 广泛应用于电力、冶金、铁道、军工、石油、机械、化工、港口、轻工、建材、矿山、造船等供配电系统中,要求动态无功补偿且同时需要抑制或治理谐波的场合;尤其适用有谐波、负荷较大且变化的工况。 , 作用: , 提高供配电系统利用率，增容效果显著; , 有效支撑系统电压、确保系统正常运行; , 保障功率因数达标，避免罚款，同时有效提高设备利用率; , 有效抑制或治理谐波; , 降损节能。 , 特点: , 零电流投切------先进的大功率晶闸管电流过零点投切技术，实现零 电流投入、零电流切除，无涌流、无冲击; , 快速动态响应----快速跟踪系统负荷无功变化，实时动态响应投切， 系统响应时间?20ms; , 智能化----------配置智能监控终端，将动态无功补偿滤波成套装置与 配电自动化系统有机结合起来，实现瞬时投切控制，相关电能质量、 配电参数的现场在线监控，同时具备过流、过压、欠压、三相不平 衡、温度等多种数字化保护功能。 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 4 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 2 本系统完成的功能 无功补偿及谐波治理的作用是利用动态无功补偿装置的容性无功功率实时地动态抵消负载产生的感性无功功率，并且抑制谐波不产生放大。使供配电系统向负载提供有功功率外尽可能减少提供无功功率，从而达到提高功率因数，减少由感性无功产生的电网电压降落，增加供配电系统的带载能力，提高供配电设施的可靠性，降低供配电损耗。 普通静态的无功补偿投切速度慢，不适合负载变化频繁的场合，容易产生欠补或者过补偿，造成电网电压波动，损坏用电设备;并且有触点投切设备寿命短，噪声大，维护量大，影响电容器使用寿命。 动态无补补偿可对任何负载情况进行实时快速补偿，并有稳定电网电压功能，提高电网功率因数，无触点零电流投切技术增加了电容器使用寿命，减小对电网的冲击。 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 5 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 3 装置特点 3.1 TDC系列动态无功补偿装置系统框图 3.2 TDC系列动态无功补偿装置系统特点 , DVT全数字控制单元; , 全数字控制DYS投切控制单元; , AKMJ系列自愈式电容器; , 容量偏差:0~+3%; , 介质损耗:不大于0.0008 (100Hz 20?检验); , 试验电压:极间 2.15Un 2s;极壳间 3.6kv 2s; , 额定频率:50Hz/60Hz; , 允许过电流: 2In; , 环境温度:-10?~ +50?; , 密封性能:80??2?，2h 无渗漏。 , 损耗角正切值:tgδ?0.0020; ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 6 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? , 滤波电抗器; , 额定电流运行时温升不超过80?; , 根据用户要求线圈材质选用铝或铜; , 平衡度:0-3%; , 线性度:1.8Ie运行时，L值减小不超过1.5%; , 噪音:额定电流运行?65DB; , 精度:0-3%。 , 选用半导体保护熔断器; 3.3 DVT数字控制系统特点 , 所有的控制参数能够进行自动和手动设定; , 自动设定:根据自动设定程序及动态无功补偿装置硬件参数，自动设定 单步补偿容量、投切步长等参数; , 手动设定:根据自动设定程序及动态无功补偿装置硬件参数，手动设定 单步补偿容量、投切步长等参数; , 目标功率因数可自由设定; , 控制模式包括以下模式: , 开环控制模式; ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 7 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? , 闭环控制模式; , 外部触发控制模式; 基于外部触发信号; , 外部触发+开环控制模式; , DVT测量值显示 , 基波电流值 , 有功功率 , 无功功率 , 视在功率 , 进线电压 , 电流谐波棒状图显示，最高显示到49次谐波 , 电流谐波表格图显示，最高显示到49次谐波 , 电压谐波棒状图显示，最高显示到49次谐波 , 电压谐波表格图显示，最高显示到49次谐波 , 参数保护: 在DVT控制单元背面有一保护开关，在自动运行模式及手动运行模式将参数加 锁，禁止修改。 , 事件日至功能 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 8 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 记录(系统电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率等)超出设定值最大值 的周期时间，可自由设定系统值得大小，可进行复位重新记录。 , 测量值打印 将测量值输出至打印机，可以一次或者重复(选定重复打印功能及在设定间隔时 间的情况下)打印测量值。 , 诊断功能 可以列表显示每组电容器自运行以后的投切次数。 , 报警功能 可以记录最后五次报警信息及报警时间。 欠电压:切掉所有电容器 过电压:报警信息显示 谐波:报警继电器输出 投切功率单元超温保护，并提示报警信心 , 投切单元功率体温度保护功能 , 投切顺序可以按照线性投切方式，见下图 , 投切顺序可以按照循环投切方式，见下图 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 9 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 3.4 TDC动态无功补偿及滤波装置的DYS投切单元 3.4.1 简介 DYS投切单元是一个高性能的无触点开关，是由全数字控制板(DYN-C+DYN-P)控制的两组反并联的晶闸管控制的。 投切单元是由DVT控制器发出投切命令来执行工作的。 它的简单工作原理是通过监测电容器组上的残余电压，使之在没有任何延时时间的前提下快速将电容器组投入到系统中。 7 2 3 4 8 6 1 5 序号 结构部件 晶闸管 1 冷却风机 2 过热保护器件 3 投切控制板 4 安装固定件 5 阻容吸收装置 6 风机电源端子 7 输入/输出端子 8 从DVT控制器发出的投切信号，被投切单元DYS的控制板接收后，以最快的响应速度使投切单元的晶闸管导通(响应时间?20ms)。 投切单元的控制板具有检测单元温度的功能，在投切单元的散热器过热时，强制投切单元退出工作状态，自动关断晶闸管。投切单元的控制板还具有接收DVT控制器的投切控制信号功能。同时投切控制板具有手动与自动投切功能的转换，在某些工作状态下，可实现手动投入与切除功能。 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 10 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 3.4.2 主回路原理 3.4.3 特征与用途 , 顺应配输电设备行业模块化，单元化潮流， 外形大气，结构紧凑，安装方 便，易于维护; , 投切单元采用全数字控制技术,智能化自动控制， 动态投切; , 具有过流和过温保护，谐波电流,10%时，能有效抑制5-13 次谐波放大; , 系统响应时间小于一个周波(在外部触发条件下响应时间接近于0ms); , 采用电流过零点晶闸管无触点投切技术，确保投切时对电网及电容器不产生 冲击，延长电容器使用寿命; , 不存在切换次数的限制; , 单步投切容量大，最高可达400kvar; , 电容投切开关可选择无触点型、复合开关型，投切电容无涌流，也适用电容 切换接触器。 3.4.4 使用环境 , 温度:周围空气温度上限值是+50?，下限值不低于-10?; , 湿度:在温度+20?时，空气湿度不超过90%， 在较低温度时，允许有较高 的湿度; , 海拔:安装地点的海拔不超过1000M; , 环境条件:无有害气体和蒸气，无导电性或爆炸性尘埃; , 安装地点无剧烈震动及颠簸。 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 11 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 3.4.5 适用范围 适用于低压用电单位、场所以及农、城以及工、业电网线路(如冶金，矿山，水泥，机场、港口、汽车制造等行业)。 动态投切单元电流过零触发技术，电容器组投入时不产生浪涌电流，不会对电容器及电子开关等器件造成损伤，延长了电容器、可控硅模块的使用寿命(十年以上)。同时加快了TDC 动态无功功率补偿装置的响应时间，补偿装置从网络检测、运算(控制器部分)到电子开关触发可控硅模块、直至投切电容器组实现无功补偿，总的响应时间?20ms。产品相互配套，连接技术充分，安全余量大;所用元件系知名品牌，更安全，更可靠，更稳定。 4 动态无功补偿装置现场使用简单经济效益分析 在TDC动态无功补偿装置补偿后，平均损耗及温升大幅度降低在30%以上，根据产品规格不同，且全线满负荷情况下，吨钢节电量4%~8%。完全消除供电局罚款，根据当地供电局实际用电指标奖励政策，每月应有一部分奖励，高压侧功率因数COSφ?0.92。 经济效益分析: 某轧钢厂数据: 年产量:50万吨 吨钢用电量:80度/吨 当地电费:0.75元/度 补偿装置实际容量:6200KVAR ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 12 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 经验经济效益分析: 年电费节约 无功经济当量通常取0.06,0.1kW/kvar 取值 0.09 补偿容量 日生产时间 月生产日数 年生产月数 节电量 电费单价 节约资金 补偿系数 kvar (h) (D) (M) (KWh) (元) (万元) 6200 20 25 10 2790000 0.8 0.75 ,167.40 以上表格可以看出: 从经验数据分析，该厂在增加动态无功补偿装置后，年节约电费约为:167.40 万元 直接分析经济效益 年产量(万吨) 当地电费(元/度) 成品钢材用电量(度/吨) 年用电量(度) 年度电费(元) 50 0.8 85 42500000 34000000 该厂在没有增加动态无功补偿装置之前，年度电费金额为:3400万元。 如增加动态无功补偿装置，按照节电率5%计算，年度节约电费170万元。 由以上可知，在增加动态无功补偿装置后，该厂年节约电费在170万元左右， 给该厂带来的直接经济效益170万元左右，如考虑到由于电网无功含量的减低， 电网质量提高，带来的间接经济效益是无法估算的。 5 动态无功补偿装置现场使用案例分析 以下为天津高盛钢铁公司热轧生产线安装我司TDC动态无功补偿装置后，经 济效益分析案例: 天津高盛钢铁公司热轧生产线现场参数: 整流变压器及负载参数: 变压器变压器容变压器电压等级 负载设备 数量 备注 代号 量 数量 T1 1600KVA 6KV/0.66KV 1 1250KW/660V 1 JP1轧机 T2 1250KVA 6KV/0.66KV 1 1250KW/660V 1 JP2轧机 T3 1250KVA 6KV/0.66KV 1 1000KW/660V 1 JP3轧机 T4 1250KVA 6KV/0.66KV 1 800KW/660V 1 JP4轧机 T5 1250KVA 6KV/0.66KV 1 800KW/660V 1 JP5轧机 T6 1250KVA 6KV/0.66KV 1 800KW/660V 1 JP6轧机 T7 1250KVA 6KV/0.66KV 1 800KW/660V 1 JP7轧机 T8 1500KVA 6KV/0.66KV 1 800KW/660V 1 JP7轧机 JL1、JL2轧机，夹送辊，卷取机、蛇T9 1250KVA 6KV/0.4KV 1 振等。 T10 1250KVA 6KV/0.4KV 1 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 13 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 补偿装置供货范围及数量(补偿实际容量:7650KVAR): 谐波滤变压器安装基波补设备运柜体尺寸谐波滤除除提高利功率因数柜体序 号 容量偿容量行后节补偿装置 (深×宽×路数 率 用控制范围 数量 kvar kvar 电率 % 高) % 率 % 1#整流变800×2800×1600KVA 1418 1100 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-660/50-1100-L054-C03 ?80 ?30 3 2200 6000/630 2#整流变800×2800×1250KVA 1418 1100 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-660/50-1100-L054-C03 ?80 ?30 3 2200 6000/630 3#整流变800×1800×1250KVA 1031 800 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-660/50-0800-L054-C03 ?80 ?30 2 2200 6000/630 4#整流变800×2000×1250KVA 838 650 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-660/50-0650-L054-C03 ?80 ?30 2 2200 6000/630 5#整流变800×2000×1250KVA6838 650 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-660/50-0650-L054-C03 ?80 ?30 2 2200 000/630 6#整流变800×2000×1250KVA 838 650 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-660/50-0650-L054-C03 ?80 ?30 2 2200 6000/630 7#整流变800×2000×1250KVA 838 650 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-660/50-0650-L054-C03 ?80 ?30 2 2200 6000/630 8#整流变800×2000×1250KVA 838 650 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-660/50-0650-L054-C03 ?80 ?30 2 2200 6000/630 9#动力变800×2000×1250KVA 902 700 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-400/50-1100-L054-C03 ?80 ?30 2 2200 6000/400 10#动力变800×2000×1250KVA 902 700 5/7/11/13 6~10 0.9~0.96 TDC-400/50-1100-L054-C03 ?80 ?30 2 2200 6000/400 经验经济效益分析: 年电费节约 无功经济当量通常取0.06,0.1kW/kvar 取值 0.09 补偿容量 日生产时间 月生产日数 年生产月数 节电量 补偿系数 电费单价 节约资金 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 14 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? kvar (h) (D) (M) (KWh) (元) (万元) 7650 24 25 10 4131000 0.8 0.6231 ,205.92 以上为在没有增加补偿装置简单经济效益分析，年度节约电费205.92万元。 以下为天津高盛钢铁公司直接经济效益分析: 一、电费计算: 目前高盛钢铁公司低压部分月平均用电量为2400000kwh，平均功率因数0.75。取变压器基本电价为17元/KVA，电度电价为0.6231元/度，功率因数调整电费(功率因数为0.75月增加电费7.5%，功率因数为0.95月减少电费0.75%)。 根据工业电费计算公式: 总电费=基本电费+电度电费+功率因数调整电费 电容器补偿前: 基本电费=12850*17=21.85万元 电度电费=2400000*0.6231=150万元 功率因数调整电费=(21.85+150)*7.5%=12.89万元 总电费1=21.85+150+12.89=185万元 电容器补偿后: 基本电费=12850*17=21.85万元 电度电费=2400000*0.95*0.6231=142万元 功率因数调整电费=(21.85+142)*(-0.75%)= -1.23万元 总电费2 =21.85+142-1.23=163万元 那么每个月减少电费支出为: 总电费1-总电费2=185-163=22万元 二、提高设备的利用率 对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要;如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力;对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。 三、降低系统的能耗 补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为分析问题方便，可认为U2?U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,这样线损 P减少的百分数为: ΔP%= (1-I22/I12)×100%=(1- COS2φ1/ COS2φ2) × 100% 当功率因数从0.70,0.85提高到0.95时，由(2)式可求得有功损耗将降低20%,45%。 四、改善电压质量 无功补偿能改善电压质量(一般电压稳定不宜超过3%)。对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用，但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的。 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 15 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 五、增加变压器的容量 三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量。 、提高轧制速度、保证轧制质量 六 设备安装后，轧制速度得到进一步的提高，原来轧制到接近每秒11.5米时速度出现不稳定，现在轧制接近13米时还没有问题，特别是轧制薄带(1.0毫米)时效果特别明显。 七、结论 经过上述分析，天津高盛钢铁公司目前300万度用电量推算，保守估计每月节省电费支出30万元以上，另外还可以增加变压器带载能力25%左右，稳定电压减少谐波损害。 6 结论 在增加节能产品TDC动态无功补偿装置补偿后，变压器平均损耗及温升大幅度降低在30%以上，吨钢节电量4%~8%。完全消除供电局罚款，根据当地供电局实际用电指标奖励政策，每月应有一部分奖励，高压侧功率因数COSφ?0.95 给广大用户单位带来相当可观的直接经济效益。 本装置特点: 对于装机容量在2千-3万KVA左右的冷轧、热轧带钢、型钢、线材等轧钢厂投资只需要在20-100万元即可实现全厂高低 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 16 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 压设备的就地、动态无功补偿(包括6、10KV电机)。动态功率因数在?0.97其投资额是常规动态补偿设备的50%不到。本设计方案主要设备电容选用西容产品、电抗器可以根据用户要求选用铜或铝、控制器采用ABB产品。特别是在开坯机上应用，只需10多万元，无功表几乎一动不动。运行2年多，表现良好。百闻不如 一见，欢迎参观洽谈。 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 17 页 共 18 页 ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? ?? 壹叁柒?三一五?三三?捌七七 ?? 第 18 页 共 18 页