港口机械特性及谐波治理技术的应用方案和说明

年4月19日港口机械特性及谐波治理技术的应用方案和说明文档仅供参考，不当之处，请联系改正。港口机械特性及谐波治理技术的应用方案和说明.txt两个人吵架，先说对不起的人，并不是认输了，并不是原谅了。她只是比对方更珍惜这份感情。港口机械特性及谐波治理技术的应用方案和说明TSC可控硅动态无功补偿与传统电容柜补偿技术性能比较序号项目传统电容柜补偿柜TSC可控硅动态无功补偿1工作原理采用接触器作为开关投切电容器，当供电系统功率因数滞后或超前到一定值后，接触器动作，三相平均投入或切除一组或多组电容器，一般见于补偿稳定负荷的功率因数。采用可控硅投切电容器。当无功电流增大（减小）到定值时，调节器对指定的晶闸管输出（或）停了触发脉冲使之导通（或截止），而将电容器投入（退出）运行。分别独立监测各相功率因数并对各相进行独立实时补偿。一般见于冲击性三相不对称负荷。2电容器切换装置有火花：有过电流、过电压、污染电源；触点易烧毁，寿命短，需经常维护；不能补偿变动负荷、冲击负荷；不能实时跟踪负载变化进行补偿，不能分相补偿无火花；无过电流过电压，不污染电源；无触点，不存在触点烧毁，寿命长，免维护；特别适合变动负荷、冲击负荷；能实时跟踪负载变化进行补偿，能分相补偿，消除三相不平衡。3投切方式手动、半自动，需人职守；循环投切速度慢，控制系统复杂，易出故障全自动，不需职守；一次性投切，速度快，控制简单，故障率低4补偿方式接触器动作，阶段性三相同时补偿可控硅导通，对三相独立实时动态补偿；无触点控制，动态跟踪负载无功电流实现三相、分相动态补偿5投切时间时间长，大于300s小于20ms6电压波动大波动小7功率因数出现过补和欠补COSΦ=0.9以上8接线方式三相综合接线,适用于补偿三相对称稳定负荷三角形接线\星型接线,与系统连接时,不需考虑交流系统相序,不会因为相序连接错而带来烧坏可控硅或其它器件现象9节能效果电容器切除后再投时需放电数分钟,这期间补偿不起作用,无功失去控制;对变化负荷\冲击负荷及闪变负荷无能力。重复投切电容器不需放电,无功始终受控;对变化负荷冲击负荷及闪变负荷能完全补偿五、采用TSC系列可控硅动态补偿装置效益分析1.提高功率因数后的直接经济效益：1.1、减少利率电费，由于功率因数的提高受到电力部门的奖励节约电费，解决利率电费问题。如表1功率因数超过0.9以上会受到电业局的奖励；功率因数低于0.9以下电业局多收电费，且功率因数越低，电费数额越大。安装补偿器后，能够大幅度提高功率因数。减少电业局电费，甚至受到奖励。减收电费实际功率因数0.900.910.920.930.940.95~1.00月电费减少（%）00.150.300.450.600.75增收电费实际功率因数0.890.870.850.830.810.790.770.750.73月电费增收（%）0.51.52.53.54.55.56.57.58.5实际功率因数0.710.700.680.660.640.620.600.580.56月电费增收（%）9.520.022.024.026.028.030.032.034.0表1以0.90为标准的功率因数数调整电费表说明:表1中,功率因数自0.9及以下，每降低0.01，电费增加0.5%，功率因数自0.7以下，每降低0.01，电费增加1%。由于缺乏用电系统实际数据，以使用TSC补偿器为例，进行说明。补偿前电网自然功率因数为0.6，电业局增加电费为总电费的30%，补偿后功率因数上升到0.95，电业局奖励的电费为总电费的0.75%。假设此时负荷功率大约为300KW。电费的价格按每度0.4元计算，于是只一月节省的电度电费约为（假设设备月工作日为30天，每天工作10小时）：(300×0.4+300×0.4×30%)×10×30-300×0.4×10×30=10800元/月补偿前一月30天应交电度电费-补偿后一月30天应交电度电费=节省电度电费，投入TSC系列可控硅动态无功功率补偿器后节省电度电费占交付电度电费的百分比：10800/46800=23%总结：使用TSC补偿器后，和投入补偿器之前比较，仅减少力调电费一项，一月节省电度电费10800元，节省了总电度电费的23%。1.2、功率因数提高到0.95后，电力部门奖励电度电价7.5‰。依然以如上举例7月份负荷进行估算：300×0.4×7.5‰×10×30＝270元/月此两项费用合计10800+270＝11070元/月（实际上，根据有些企业的生产特点，设备每天工作时间要多余10小时，因此带来的经济效益将更大。）1.3、降低功率损耗、实现节能效益：?补偿后减少线路损耗：无功功率在网络中传输将会产生很大的功率损耗，TSC系列可控硅动态无功功率补偿器可快速跟踪负荷无功率功率自动投切，大大减少功率损耗。由于在工业领域中，大量的用电设备属于阻感性设备，这些电气设备在工作过程中，既要消耗大量的有功功率，同时还要还要消耗大量的无功功率。为了保证电气设备的正常运行，必须满足其对有功和无功功率的需求。可是如果这部分无功功率都由发电部门经过输电线路远距离进行供给的话，一方面造成发电和输、变点设备容量的浪费，另一方面大量的无功功率在网络中传输也要造成有功功率的损耗（如下式）：因此，需要对用电设备的无功功率进行就近补偿。补偿后，无功功率造成的线路损耗将大为减小（如下式）：补偿后线路的电流减少，从而降低了用电量。这部分需根据具体线路进行计算。电网的焦尔损失与1/COS2ф成正比，因此提高电网的功率因数，做到电网少向用户或不向用户输送无功电力，会减少电网线损△P1以及变压器铜损△Pd，达到节能的目的。线损的计算较复杂、根据有关资料指出，中国电网平均线损LP；为用电容量的10％左右（见《电网线损的理论计算与分析》水电出版社，1985）。若采用TSC系列可控硅动态无功功率补偿器，无功线损可大大降低，因此进行无功功率补偿是节能降耗的重要手段。补偿后线路降低的百分值大约为：?/P>例如设备功率因数为0.6，假设使用补偿器其功率因数补偿到0.9以上，则节约线损近56％，非常可观。?减少变压器损耗：变压器本身存在短路损耗，补偿后系统电流降低，因变压器的实际铜损耗与电流成正比，故减少的变压器损耗，此节能情况需要根据变压器具体参数才能计算。以上几项综合起来，可算出补偿后产生的直接经济效益。（待续）2.提高功率因数后的间接经济效益：2.1、改进电能质量，提高产品质量。TSC系列可控硅动态无功功率补偿器可实现对非线性负荷进行动态补偿无功功率，提高企业的经济效益。2.2、稳定系统电压、减少线路损失。在低压侧补偿，可在较长的线路上减少电压降，稳定系统电压，提高电压水平，提高用电设备的效率及生产工艺质量。可见，补偿后线路的电压损失明显减小；特别当XL=XC时，线路电压损失减为最小，此时成为全补偿。2.3、提高变压器带载容量，增加变压器有功输出，实现增产效益。安装TSC系列可控硅动态无功功率补偿器之后，能够增加变压器供电能力裕量。例如一台1000KVA的变压器补偿前的功率因数为0.6，则该变压器在满载状态下只能提供600KW的有功功率；安装补偿器后，功率因数提高到0.9，则一台700KVA的变压器就可满足该负载要求，这就相当于增加了变压器而不用额外花费增容费用。2.4、TSC系列可控硅动态无功功率补偿器响应速度快，在一个周波内可跟上补偿，使无功补偿始终受控，对各种负荷具有良好的补偿效果，而且无操作过电压，可减少用电设备由于高次谐波损耗，提高用电质量。2.5、TSC系列可控硅动态无功功率补偿器免维护。全自动快速投切，且保护措施齐全，自动化程度高，在外部故障或停电时自动退出，送电后自动恢复运行，实现无人值守，可降低变电所工作人员的劳动强度及相关费用支出。综上所述。TSC系列可控硅动态无功功率补偿器运用电力电子技术领域的最新理论成果，采用可控硅组成无触点交流开关，实现了电容器的无过渡投切。该产品能够实时监测负载无功电流及系统运行电压的变化，同时运用先进的控制模拟理论，对多级电容器进行快速而频繁地投切。响应速度小于20ms。因此，对于龙穴造船项目负载端电压大范围、频繁波动，影响电气设备正常运行的场合，能够有效稳定负载端电压、抑制系统谐波、提高功率因数、保证用电设备运行。并在良好的工况下，大幅度提高产品质量和企业生产效率，带来显著经济效益。六、TSC系列可控硅动态无功功率补偿器技术说明TSC动态无功功率补偿器是我公司研制开发的新型动态无功补偿器，采用可控硅投切电容器组，克服了一般的补偿器对于电容冲击大的缺点。特别焊接型动态无功功率补偿器，创造性的采用三相独立控制技术，实现分相补偿，这就解决了三相不平衡、不对称负荷补偿的技术难题，填补了国内空白。当前为客户提供的TSC动态无功功率补偿器已经属于成熟产品，主要元件参数配合合理，系列化生产，实际投入运行累计数千套，深受客户好评。对于补偿器关键技术特作以下说明：1、TSC无功功率补偿器工作原理TSC无功功率补偿器采用大功率无触点开关作为电容器组的投切开关，开关合闸后对电力电容器预先充电，使装置处于准备工作阶段；当无功电流IQ值增大到超过定值时，调节器对指定的晶闸管输出触发脉冲，使之导通而将电容器投入运行；当负载无功电流IQ值下降到低于定值时，调节器停发触发脉冲而将电容器退出工作。当系统电压超过设定电压值或低于设定电压值时补偿器退出工作。以上工作状态完全自动运行，无需人工干预。2、TSC可控硅触发采用光电触发技术TSC可控硅触发采用光控技术，实现一次系统和二次系统隔离，解决了谐波干扰问题，保证准确、可靠的触发可控硅。由于投切电容的可控硅其控制部分与驱动部分的工作电源没有直接联系，控制部分电源取自系统，驱动部分取自可控硅。两部分的信号完全由光电驱动隔离，后级不会对前级产生影响，保证了可控硅过零投切，不会发生误触发，避免了对电容器的投切冲击、最大限度的延长了电容器使用寿命。一般厂家采用脉冲变压器的触发方式，以模拟信号触发，干扰信号经过脉冲变压器反馈，无法保证过零触发。特别电网存在谐波干扰时，干扰信号耦合，容易导致触发不准确，不能实现真正意义上的过零投切，滤波器不能正常使用。3、响应时间小于20ms由于电容器的投切过程中，从采集到补偿信号到触发可控硅导通，经过控制系统和驱动系统两个部分来同时配合完成，只要满足电容器投切时需要的先决条件，即可快速投入，从采集补偿信号到可控硅触发导通一个周期内完成，即20ms响应，这就适应了快速变化负荷的动态跟踪补偿。4、电容器投入实现过零投切答：过零投切就是电流的瞬时值在过零时投切电容器组。电容器在经过交流电时，它的电压和电流在相位上相差90o,就是说电压达到峰值时，电容上电流为零。我们在电压瞬时值最大时，即检测可控硅两端电压为零，投入电容器组，就保证了电流的过零投切；在电容器切除时撤销触发信号，靠自然过零来切除。5、先进的产品设计理念，保证使用寿命影响设备使用寿命的一个比较重要的器件是电容器，可控硅动态无功功率补偿器采用的是光电触发的方式，不会产生误触发，实现了真正的过零投切，这就保证了不产生过渡过程，从而实现无冲击、无涌流、无过渡投切，最大限度延长了电容器的使用寿命。6、高品质的电抗器设计现在工业企业中的非线性用电设备（中频炉、变频器、整流器、软启动等）的广泛使用，在运行中产生大量谐波，给电气环境带来极大的影响。因此现在的电网已经不同于以往电气环境，是一个非线性供电网络。谐波的出现导致纯补偿时代的结束，要杜绝纯补偿所引起的谐波放大的恶劣作用，就是配备适当电抗率的电抗器。如无足够电抗率的电抗器，势必造成谐波电流放大，瞬时过电压谐振将会烧毁补偿设备或损坏电容器。TSC中所配电抗器是我公司根据多年的现场经验及负荷的主频带设计，自己研发、生产，保证质量，为补偿装置的长期安全运行提供了保障。由于与电容器组实现最佳参数配合，无论投切几组电容器都不会与系统发生谐振，抑制系统谐波对电容器的危害，保证了补偿装置的可靠工作。7、合理的电容器匹配在实际现场，由于非线性供电网络的影响，谐波分量过大，会引起电容器过流、过压，降低使用寿命。另外补偿装置加装电抗器会提高电容器所承受的电压。这样为保证补偿装置正常运行，电容器额定电压的设计必须要考虑系统谐波及电抗器作用的影响。我公司TSC动态无功功率补偿器所采用的电容器是经特殊设计的单相电容器，电容器参数的选择经过精确的计算，要求较高，由国内专业生产电容器的厂家设计制造，完全能够保证质量和使用寿命，有效避免电容器爆炸，造成的总闸跳闸等事故。8、对三相不平衡负荷补偿的独立控制技术焊接型动（W型）态无功功率补偿器主回路电容器、电抗器的设计均采用单相产品，分相独立控制技术，即每相补偿信号分别采集，根据负荷的变化投切，对各项独立实时补偿，相与相之间互不影响，这就解决了采用对称补偿所带来的另外一相过补或欠补的现象。9、抑制谐波，保护设备安全运行此产品在系统设计上和控制器的控制策略上对谐波有很强的抑制作用，保障了系统运行的安全性与可靠性；光控和谐波抑制技术上具有国内领先水平，光电触发技术实现一次系统和二次系统隔离，解决了谐波干扰问题，能够改进电压畸变率，抑制谐波主频带；光电触发方式和特殊的控制技术，实现过零投切，动态抑制谐波，突破了传统的补偿技术；内部主回路采用角接方式，对主要元件进行了特殊设计，无论投切几组电容器都不会于系统发生谐振，保证补偿器的可靠工作。10、完善的保护措施答：过压、欠压、短路、速断、防雷击及操作过电压等保护，保护措施齐全，自动化程度高，能在外部故障或停电时自动退出工作，送电后自动恢复运行。当前国内外的一些低压动态无功功率补偿装置在触发控制电路的设计上过于复杂，同时触发电路的工作也易受到电源畸变和电网电压波动的影响。近年来，在国内的使用情况表明自身固有的缺陷限制了它的发展。主要缺陷如下：?可控硅触发采用脉冲变压器触发方式，传输信号经过变压器从一次侧反馈到二次，在系统存在谐波等干扰信号时，容易出现误触发，造成装置投切不准确；?补偿装置在触发控制电路的设计上均设有与主电路的电压同步环节，因此需要鉴相电路，在工程中，如果相序接反，可能烧毁可控硅，增加了调试难度；?上述设计思想常使得装置的控制触发电路过于复杂，同时触发电路的工作也易受到电源畸变和电网电压波动的影响；?在大谐波负载下，电容器电