济源中宏特钢电网净化节能方案(第二次)

1、泰 坦 自 动 化TA3000电网净化节能系统（济源市中宏特钢有限公司）方案书珠 海 泰 坦 自 动 化 技 术 有 限 公 司地址: 珠海市石花西路泰坦科技园 TELFAX-mail： HYPERLINK mailto:titans titans http：/ P.C ：519015目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc198010606 一、项目投资分析 PAGEREF _Toc198010606 h 3 HYPERLINK l _Toc198010607 二、配电网电能质量分析 PAGEREF _T

2、oc198010607 h 5 HYPERLINK l _Toc198010608 三、设备选型及安装 PAGEREF _Toc198010608 h 15 HYPERLINK l _Toc198010609 四、工程施工、验收及售后服务 PAGEREF _Toc198010609 h 19 HYPERLINK l _Toc198010610 五、电网净化及节能设备清单 PAGEREF _Toc198010610 h 22一、项目投资分析本系统通过对电网谐波治理及无功补偿达到节能的效果和理想的投资效益。1.1、项目投资直接效益本项目投资预算：163.8万元（详见方案书五）本项目直接投资效益：1

3、29万元/年 （详见下述分析）投资年回报率：=129/163.8=79%结论：一年半即可回收投资。1.2、项目投资辅助效益1.高节电率可使工厂每月节省可观的电费开支，可免受供电局罚款。2.提升变压器等用电设备的运行效率。3.减少启动时电流对设备的冲击4.降低用电设备的运行温度,减少电能热损耗,延长设备使用寿命5.降低设备维护成本1.3、系统节能详细分析A、电网谐波治理及无功补偿综合节能最小10%系统运行平均功率因数为0.86（电网抄表数据），安装珠海泰坦自动化技术有限公司无功补偿装置后，系统功率因数提高到0.96以上。实测电网参数：功率因数：0.66；有功功率：1250kVA；视在功率：185

4、0kVA；安装无功补偿装置后视在功率：1316 kVA.节能效率 = 投运前视在功率-投运後视在功率/投运前视在功率（投运前负荷电流-投运後负荷电流）x系统电压x24小时x30天=每月节能量安装节能净化设备后电流有效值可减少30.8A，则电网系统每小时可节电534KW，每月可节电384480KW；以上计算均为按照变压器全负荷运行计算，考虑到用户平时运行过程中错峰用电及交班间歇、节假日休息等因素，对以上节约损耗按70%计算，则每月可节电269136KW。（投运前负荷电流-投运後负荷电流）x系统电压x24小时x30天=每月节能量以每度电0.4元计算，则月平均节省电费2306880.4107654元

5、；全年电网可节省电费约129万元。消除系统谐波电流后，可以减小变压器的铜损、铁损及发热；电线电缆的发热；增大电机的有功出力，提高电机的工作效率；同时增力用设备的使用寿命，减少用电设备的维护费用。二、配电网电能质量分析2.1、基本情况2.1.1 客户信息Customer：客户名称：济源市中宏特种钢有限公司Contact: Mr./Ms.联系人（先生/女士）：Address:联系地址：Post Code：邮政编码：Tel：电话：Cell：Phone：Fax:传真：E_mail:电子邮件：Date：日期：2008-03-27In-power Engineer：检测人：2.1.2 被测配电系统用于：工

6、业生产（Manufacture application），建筑（Building），计算机中心（Computer ystem）2.1.3 配电室系统简化示意图第一部分，基本情况（供电系统简化示意图）第二部分，检测记录一电渣炉测试数据分析检测点1#：电渣炉总进线，检测图号1变压器数据：变压器编号变压器容量短路比联接组别变压器类型短路容量红色1050/101050KVAYd11电炉变压器电压: 电流: 500：5频率:50Hz有效值101.2V358A功率:3150kA峰值总有功功率:270DC 偏移总视在功率:390峰值系数1.0可补无功功率:280THD Rms0322.1平均率因数:0.70

7、THD V/I基波功率因数谐波有效值图片附件: 电压、电流波形图 电网有功功率、无功功率电压畸变率、频谱图电压频谱图电流畸变率、频谱图电流频谱图电能质量评估（GB/T 14549）：1. 系统自然功率因数为0.70，有功功率为270kVA，无功功率为280Kvar.2. 系统主要谐波源为电渣炉，系统总电流有效值为389A，总谐波电流畸变率为22.1%（总谐波电流为86A），由于系统非线性负荷（电渣炉）偏大，所以，系统总的谐波电流畸变率很大。 3. 由波形图和电流谐波柱状图，我们可以清晰的看到电压波形、电流波形的畸变情况，及各次谐波的谐波分量。二中频炉测试数据分析检测点2#：中频总进线，检测图号

8、2变压器数据：变压器编号变压器容量短路比联接组别变压器类型短路容量红色hs7-2500/102500KVAYd11电炉变压器电压: 电流: 频率:50Hz有效值672V1374A（max）功率:2500kA峰值总有功功率:546DC 偏移总视在功率:550峰值系数1.0可补无功功率:61THD Rms3424.3平均率因数:0.99THD V/I基波功率因数谐波有效值图片附件: 电压、电流波形图 电网有功功率、无功功率电压畸变率、频谱图电压频谱图电流畸变率、频谱图电流频谱图电能质量评估（GB/T 14549）：1. 系统自然功率因数为0.99，有功功率为546kVA，无功功率为61Kvar.2

9、. 系统主要谐波源为中频炉，系统大电流时有效值为1374A，总谐波电流畸变率为24.3%（总谐波电流为333A），由于系统非线性负荷（电弧炉）偏大，所以，系统总的谐波电流畸变率很大。 3. 由波形图和电流谐波柱状图，我们可以清晰的看到电压波形、电流波形的畸变情况，及各次谐波的谐波分量。三系统高压侧进线端试数据分析检测点：10kV总进线，检测图号3电压: 100：1电流: 50：1频率:50Hz有效值10.2kV106A容量:4250kVA峰值总有功功率:1250DC 偏移总视在功率:1850峰值系数1.0可补无功功率:1400THD Rms0523.7瞬时率因数:0.66THD V/I基波功率

10、因数谐波有效值图片附件:电压、电流波形图 电网有功功率、无功功率电压畸变率、频谱图电流畸变率、频谱图电流频谱图电能质量评估（GB/T 14549）：1. 系统瞬间功率因数为0.66，有功功率为1250kVA，无功功率为1400Kvar.2. 企业电网系统主要负载有电渣炉、电弧炉、中频路、电动机、配电等设备，谐波源主要为中频路、电渣炉及电弧炉，10kV母线瞬时电流有效值为108A，总谐波电流畸变率为23.7%（总谐波电流为25.6A），由于系统非线性负荷（电炉）偏多，所以，系统总的谐波电流畸变率很大。 3. 由波形图和电流谐波柱状图，我们可以清晰的看到电压波形、电流波形的畸变情况，及各次谐波的谐

11、波分量。 跟据以上数据分析：10kV母线电压、电流波形不稳定，系统谐波电流大，同时，由于系统功率因数低，达到国家允许标准0.92，所以对系统进行无功补偿，同时需要防止谐波电流的放大及电容器与系统电抗产生并联谐振，使电容器发热、烧毁电容，危及用电设备安全。 三、设备选型及安装3.1、高压电网净化及节能配置系统容量：4250kVA；用电信息：总有功电度：892560；总无功电度：510880；实际力率：0.868；上述电量为春节放假期间用电，实际正常用电按变压器负荷率75%计算；3.1.1、静止同步补偿装置及混合有源电力滤波器设备选型：10kV配电网瞬时功率因数为0.66，视在功率为1850kW，

12、有功功率为1250kVA，无功功率为1400KVAr谐波畸变率偏大，含有5次、7次及3次谐波，系统补偿容量：QC = P(tan1一tan2)= 1250*(tg cos-1(0.66)- tg cos-1(0.95)=1250(1.138-0.329)=1011kvarQC： 补偿电容器的容量(KVAR)P：系统的有功功率(Kw) 1和2 功率因数改善前和后的相角 设备选型：静止同步补偿装置，THMVG/SVG-1500/10Kv；混合有源电力滤波器，THMVG/HMAPF-50/10kV；补偿容量：无源补偿容量：1500kVAr；有源滤波容量：50A；补偿位置：高压母线3.1.2、安装方式

13、：3.1.3、TMVG/SVG静止同步补偿装置TMVG/SVG技术采用全控型IGBT作为主要器件，运用DSP、FPGA和CPLD技术以及PWM技术组成主要控制系统，实现快速跟踪和响应时间小于3ms。不仅能够发出无功功率，而且可以根据需要吸收无功功率。高压SVG装置更是采用功率模块化设计，运用链式技术实现对高压系统的及时调节。A、TMVG/SVG工作原理：装置的基本原理就是将自换相桥式电路通过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位或者直接控制其交流侧电流就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。图：TMVG/SVC工作原理示意图运行模式波形和

14、相量图说明空载运行模式UI = Us，IL = 0，SVC+不吸发无功。容性运行模式UI Us，IL为超前的电流，其幅值可以通过调节UI来连续控制，从而连续调节SVC+发出的无功。感性运行模式UI Us，IL为滞后的电流。此时SVC+吸收的无功可以连续控制。B、TMVG/SVG安装后在电力系统具有如下作用：1）维持或控制节点电压，消除闪变；2）向电力系统提供或从电力系统中吸收有功功率；3）向电力系统提供或从电力系统中吸收无功功率；4）通过控制功率变化，阻尼系统振荡；5）改变电力系统的动态特性；6）提高电力系统的静态稳定性；7）快速可控的并联补偿可以提高电力系统的暂态稳定性；8）改变系统的阻抗特

15、性；9）提高系统的电能质量；本套装置为柜体式结构，安装在10KV高压室内，共有三面柜。整套装置的控制和保护由DSP、FPGA和CPLD 组成的控制器组成，执行部分由大功率IGBT功率模块组成。控制系统安装在SVG中柜内，采用非常先进的人机交互界面，可根据需要显示系统参数和运行状态。并提供自举电路进行自我诊断，当装置出现异常时能自动报警。装置通过对三相电压和三相电流的采集、运用瞬时无功理论和先进的算法，快速比较系统的电压和无功功率变化，并进行实时跟踪调节。C、主要达到的技术指标：1）电压波动率：12）无功调节容量：1.7MVA3）响应时间：3ms4)系统的闪变：满足国标GB123262000要求

16、5）系统功率因素COS:0.946）系统谐波畸变率（THD）：满足国标GB14549-1993要求D、安装了SVG的好处：1）运行方式灵活，动态快速跟踪补偿，不受生产线行运和投运的影响；2）性价比高，投资少，维护方便，当其中某个功率模块出现问题时，不影响套装装置的运行。更换模块只需10分钟，备品需要少；3）保持母线电压稳定。电压波动率1；4）COS0.94；5）提高了产品品质和系统的输送容易；6）达到改善电能质量节约能源的目的。3.1.4、TMVG/HMAPF高压混合有源电力滤波器近年来，谐波污染是电能质量中较为突出的问题，对其进行有效治理对电力系统和电力用户具有重要意义。对于高电压、大容量谐

17、波源，目前国内外主要采用LC无源滤波器(Passive Filter，PF)进行补偿，尽管它具有初期投资小、结构简单等优点，但其滤波性能对系统阻抗、频率等参数变化要求极其敏感，难以达到预期的滤波效果。有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)虽然能克服PF存在的缺陷，但其安装容量则受开关器件水平的限制。将PF和APF相结合组成的混合型有源电力滤波器(Hy-brid Active Power Filter，HAPF)则可以弥补两者的不足，降低谐波补偿系统的初期投资，提高性价比，并实现了APF实用化及抑制谐波的目的。图：THMVG/HMAPF混合型有源电力滤波器原理A、TMV

18、G/HMAPF技术参数：可实现大容量的无功补偿和谐波综合治理，治理后电网谐波含量优于国标；额定电压：10kV35kV，频率：5060Hz；谐波检测精度达到1级，可对1-31次谐波进行监视；谐波治理和无功补偿综合容量：1.2MVAR；谐波治理响应时间小于5mS；B、TMVG/HMAPF主要特点：具有过压、过流、欠压、及IGBT过流、过热保护；具有稳压功能，稳压范围20%，稳压精度5%；瞬时动态补偿，通过串联耦合变压器对负载谐波电压和电网电压波动和谐波电压进行补偿；消除电网侧谐波电压和波动对敏感负载的影响。C、TMVG/HMAPF适用范围：冶金、钢铁、金属加工、汽车、港口、石油、化工、医疗、矿山、

19、机房、数据中心等四、工程施工、验收及售后服务4.1、施工技术及安排本工程内容函盖：提供系统所需设备和配套件；提供现场设备之安装、改接线、布线等工程的技术支援；提供系统设定、数据库创建等软件工程提供设备安装后之测试工作；提供教育培训。施工布线采用分散式结构化布线系统，以使系统安装、使用和维护工作更加简单有效，并且提高传输系统的质量和灵活性。在产品的结构化设计方面拥有较强的技术。监控系统的软、硬件采用模块化结构，具有最大的灵活性和扩展性，能适应不同规模监控系统网络和不同数量监控对象。本监控系统的正常监测不会影响被控设备的正常工作。监控系统对被控设备进行控制或参数设定时，其控制值始终保持在安全极限内

20、。被监控设备处于任何工作状态下监控系统应能正常工作，同时监控设备本身不能产生影响被监控设备正常工作的电磁干扰。监控系统内所有部件与连线均有金属屏蔽，监控器与被监控设备采用光电隔离，监控系统具有良好的抗电磁干扰的能力。监控系统的任何监控点接入均不应破坏被监控设备的接地系统。在施工过程中，用户应提供局方设备技术工程咨询，派遣计算机应用人员参与全部系统、软件等的施工、调试和使用，并派遣监工人员及动力设备维护人员参与硬件施工，以助于现场设备的改造以及现场布线，认可施工所必须安置的设备位置、改接线路、布管等。直到工程验收通过时，至少为用户培训出一至两人的软、硬件人才，使用户可以熟练掌握本套系统，以解决各

21、种实际问题，如：监控网上设备的增加与删除的设定、操作人员自定义各类维护报表等。在施工过程中，为能达到此施工进度，用户应提供必要的工程支援：确保设备各种必需部件齐全，可一次施工完成；监控中心应先备好一条电话线，供调试和维护使用；用户并应提供各项设备之技术资料，包含配线图、控制电路图、设备操作说明书、智能型设备连机协定码资料等以利施工；派专职技术人员跟踪工程施工，以便在工程完工后，为用户培训出使用和维护该监控系统的骨干人才。施工技术要求a）当监控设备安装在靠近220kV及以上高压导体附近时（如挂接于母线或线路绝缘子构架上），应考虑系统过电压的影响。b）系统施工应遵循电气综合布线的各种相关规程、规定

22、。c）监控设备位置的选取即要便于观察又要便于日后设备的运行维护。d）电缆敷设应尽量利用现有沟、架，必要时需套用塑料管件进行保护。e）电缆上架要用扎带扎紧，做到直、平、稳。电缆穿墙洞要及时堵上防火材料等。f）电源的防雷应选用质量上乘的知名产品，装设在铁箱中，并采取密封防潮的措施。4.2、系统调试、验收及试运行a) 系统调试及验收整套系统安装完成后，施工人员进行系统整体调试及运行，确保整个系统能正常工作，达到用户预定的要求。用户依据“设备清单”，逐一清点核实设备并做好记录。b）系统硬件施工验收由于硬件安装的工艺,对于系统整体的稳定性非常的重要,检查的重点包括：布线是否符合安全要求(例如：走线是否整

23、齐；走线位置是否正确；是否有使用信号隔离线；每一个点的布线、工艺是否大致相同等等)。设备安装是否符合安全要求（例如：设备安装位置是否正确；连接线处是否牢固可靠；是否便于人员操作和维护等等）。c）系统软件调试验收用户应运行整套系统软件，逐一使用每部分的功能，看是否达到预计的要求，有无死机的情况或不兼容的情况出现，以便软件人员调试解决。各种数据量的采集、传输、保存是否准确、及时、便于查看。对于模拟量，应使用电量表测量现场数据，做好记录，并与实际数据比对，即可了解之间的误差值便于调整。对于开关量，应模拟实际报警，做好时间与事件的记录，再查看操作终端是否也有一样的告警，并将告警的事件和时间与记录比对。

24、系统以性能稳定、数据准确迅速 、资料库齐全等为验收基准，保证建成一套性能稳定、实用方便、数据反应迅速准确、资料具备的完整的动力及环境集中监控系统。验证通过后,系统连续试运行二个月,证明系统稳定可靠后,视为完工。d）、验收资料和图纸全部设备的技术说明书、包括型号、技术特点和性能参数等。所有主要部件和连接电缆的接线图。设备和机柜的布置和连线图。与买方设备连接的详细端子图。所有软件的说明书、使用手册等。培训的教材或资料。设备等的出厂合格证或检验报告。e）、技术培训与支援系统完成验收后,在安装现场,对用户有关人员进行专业培训（内容包括各种设备的基本构造与原理、安装技术、维护技术等）,使用户技术人员能够

25、较充分掌握集中监控综合管理软件的各项功能, 能独立对新增局所、新增设备进行正确设定和软件流程编辑。系统初验后将举办高阶培训工作。4.3、产品保修及服务承诺 设备维护：设备维护是指整个产品生命周期的技术支持与服务。设备维护可分为设备的保修期及后运行期二个阶段。前一个阶段为免费服务期，后一阶段为有偿服务期。 保 修 期：全部设备全新出品。珠海泰坦设备提供15天内免费更换，使用之日起一年内免费保修，终身维护。应用层部分软件开发源码，并提供免费升级。对使用的PC/服务器做免费优化、修复和升级。保修期内，指定专人负责，在接到用户服务申请后在1小时内给予用户相应明确的电话答复和适当的技术指导。如未能排除请

26、求维修报告中的故障，双方书面确定需要现场服务的则在8小时内派专业技术人员赶赴现场，进行所述故障的有偿现场维修。 后运行期：保修期外的延续运行期，设备出现故障并对设备进行的更换或维修，本公司均即时响应并以不高于产品投标价提供优惠的维修配件，并继续免费提供系统软件升级。上门响应时间为24小时以内，48小时修复。 服务时间：服务时间主要是针对设备运行过程中发生故障时的响应时间。在试运行期和保修期内，当设备发生故障时，由专项负责人立即作出答复，如有必要即时安排工程师到现场判断和解决故障，处理时间不超过24小时。4.4、 质量保证计划 珠海泰坦自动化技术有限公司作为ISO9001：2000国际质量管理体

27、系认证企业，保证产品的生产、服务等将严格按照体系规定执行。4.5、 售后服务电话和电邮售后服务倾听电话13380602638河南办咨询传真：询邮件： 4.6、 现场技术支持服务 本公司还对客户提供上门技术支持服务。针对客户在系统运行中出现的故障，工程师认为通过电话热线无法解决问题，就会根据客户的要求提供现场技术支持。现场技术支持包括故障诊断、提交解决方案、系统参数恢复、重装系统等服务。五、电网净化及节能设备清单5.1、中宏特钢电网节能改造设备表： 单位：万元序号名称型号数量单位单价总价备注1静止同步补偿装置TMV

28、G/SVG 1500-10kV1套82822高压混合有源电力滤波器TMVG/HMAPF 50-10kV1套81.881.83技术支持及服务费1套免费免费总价 = 1638000 * CHINESENUM2 壹佰陆拾叁万捌仟元整163.81）静止同步补偿装置分项 表 单位：万元序号名称型号数量单位单价总价备注1SVG系统控制器TMVG/SVG-MCU1套32.032.0珠海泰坦2IGBT功率模块TMVG/SVG-IGBT1套38.038.0珠海泰坦3FC滤波系统TMVG/SVG-FC1套6.06.0珠海泰坦4安装附件1套6.06.0珠海泰坦合计 = 820000 * CHINESENUM2 捌拾

29、贰万元整82.02）高压混合有源电力滤波器分项表 单位：万元序号名称型号数量单位单价总价备注1有源滤波器TMVG/HMAPF-MCU1套58.058.0珠海泰坦2耦合变压器TMVG/HMAPF-BT1套11.811.8珠海泰坦3FC滤波系统TMVG/SVG-FC1套6.06.0珠海泰坦4安装附件1套6.06.0珠海泰坦合计 = 818000 * CHINESENUM2 捌拾壹万捌仟元整81.83）技术支持及服务费 单位：万元序号名称型号数量单位单价总价备注1技术支持1套免费免费珠海泰坦2工程安装服务费1套免费免费珠海泰坦附件：并联谐振原理：InnXsXc/nIsnIcn谐波源In为恒流源，通常

30、系统中R很小，可忽略当谐波次数n为某个值时，有可能使为零In这称为系统并联谐振这时，Z将无限大，而UIZ，U将迅速增大，使电容器击穿甚至发生电容器爆炸附件：谐波简介及其危害随着工业经济的迅猛发展，供电系统非线性负荷的大量增加，对电网造成的干扰愈加严重和复杂，导致电网供电质量下降。目前电力系统谐波污染与功率因数降低、电磁干扰已并列为电力系统的三大公害。1、 谐波、谐波产生和标准所谓谐波是指一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。谐波主要由谐波电流源产生：当正弦基波电压施加于非线性设备时，设备吸收的电流与施加的电压波形不同，电流因而发生了畸变，由于负荷与电网相连，故谐波电流注入到电网

31、中，这些设备就成了电力系统的谐波源。系统中的主要谐波源可分为两类：（1）含半导体的非线性元件，如各种整流设备、变流器、交直流换流设备、PWM变频器等节能和控制用的电力电子设备；（2）含电弧和铁磁非线性设备的谐波源，如日光灯、交流电弧炉、变压器、发电机组及铁磁谐振设备等。随着电力电子技术的发展及其在工业、交通及家庭中的广泛应用，谐波问题日趋严重，从而引起世界各国的高度重视。各种国际学术组织如电气与电子工程师协会（IEEE）、国际电工委员会（IEC）和国际大电网会议（CIGRE）相继各自制定了包括供电系统、各项电力和用电设备以及家用电器在内的谐波标准。我国国家技术监督局于1993年颁布了国家标准G

32、BT1454993电能质量公用电网谐波，标准给出了公用电网谐波电压、谐波电流的限制值；GB17625.1低压电气及电子设备发出的谐波电流限值规定电气（电子）设备送出的谐波电流限值。2、谐波的危害（1）增加输、供和用电设备的额外附加损耗，使设备的温度过热，降低设备的利用率和寿命： 电力谐波对输电线路的影响： 谐波对供电线路产生了附加损耗。由于集肤效应和邻近效应，使线路电阻随频率增加而提高，造成电能的浪费；由于中性线正常时流过电流很小，故其导线较细，当大量的三次谐波流过中性线时，会使导线过热，损害绝缘，引起短路甚至火灾。当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时，对输电线路和电力电缆线路会造成绝缘击穿。 电力谐波对变压器的影响： 谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度，谐波电流的存在增加了铜损。对带有非对