時繼林

（佛山市順德區(qū)駿華機電安裝工程有限公司，廣東，佛山，528300）

企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能系絆設計

時繼林

（佛山市順德區(qū)駿華機電安裝工程有限公司，廣東，佛山，528300）

給出了企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣脧肚整體方案，以滿足大型工業(yè)企業(yè)電氣脧肚需要。同時給出了HVHQC和HVC的系統(tǒng)結構圖，為下一步檢測與控制子系統(tǒng)設計、監(jiān)控子系統(tǒng)設計提供了基礎。

高低壓配電網(wǎng)；電氣脧肚；脧肚方案；系統(tǒng)設計；控制

一、引言

大型工業(yè)企業(yè)作為國民經(jīng)濟的主體部門，對社會經(jīng)濟的發(fā)展起到了巨大的促進作用，特別是一些冶金、化工、鋼鐵等企業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。它們在提供大量工業(yè)產(chǎn)品的同時，也帶來了一些不利因素，特別是這些高能耗企業(yè)電能消耗過多，電能損失嚴重。如何降低企業(yè)能耗，具有極大的經(jīng)濟和社會效益。本文在前人研究的基礎上，首先建立了企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能整體方案，包括企業(yè)高壓配電網(wǎng)節(jié)能系統(tǒng)、企業(yè)低壓配電網(wǎng)節(jié)能系統(tǒng)，并通過管理系統(tǒng)對運行情況進行監(jiān)控和管理。

二、企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能方案

建立企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能整體方案如圖1所示。

圖1 企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能整體方案圖

圖 1所建立的企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能整體方案是一個涵蓋信息采集、數(shù)據(jù)分析與傳輸、諧波動態(tài)治理、無功功率動態(tài)補償?shù)榷囗椆δ茉趦鹊母叨瓤煽俊⑴渲渺`活、可擴展的綜合性電氣節(jié)能系統(tǒng)。以相關技術為依據(jù)，高低壓電氣節(jié)能裝置相搭配，解決了配電網(wǎng)多層次、全方位綜合節(jié)能的難題，實現(xiàn)全方位的節(jié)能。同時利用現(xiàn)場總線和網(wǎng)絡傳輸將各個節(jié)點的信息傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)綜合電氣節(jié)能管理系統(tǒng)，從而對整個企業(yè)配電網(wǎng)的電能質量和電能消耗進行全方位的管理。整個方案可分為三個層面:企業(yè)高壓配電網(wǎng)即10kV側、企業(yè)低壓配電網(wǎng)即380V側、監(jiān)控和管理層面。

在10kV側，主要放置的電氣節(jié)能裝置為HVHQC，它集諧波治理和無功補償于一體，是整個高壓側電氣節(jié)能的核心，實際上在進行諧波治理時，一般都會投入一定數(shù)量的無源濾波器，它既能進行諧波治理，還能補償無功，但無源濾波器受系統(tǒng)阻抗等方而的影響，參數(shù)變化時，濾波效果受到影響，對于本文來說，主要是新技術的研究，對于無源濾波器的研究較為成熟，因此小作過多的描述。

將諧波動態(tài)治理放到高壓配電網(wǎng)進行治理主要是基于以下考慮:

1、在低壓側進行諧波治理時，山于低壓負載較多，造成低壓側的諧波過大，受電力電子器件的容量限制，諧波過大時，造價將變得很高，同時可能得小到很好的治理，放到高壓側進行集中治理時，有利于對其進行有效治理。

2、低壓配電網(wǎng)山高壓配電網(wǎng)通過降壓變壓器供電，對于低壓側的多脈波整流負載來說，當變壓器采用小同的連接方式組合進行供電時，可以消除一定次數(shù)的諧波，從而使高壓側的諧波含量降低。

3、本文所提的HVHQC系統(tǒng)中諧波治理部分采用的是注入式結構，這種結構的優(yōu)點在于它使有源部分小承受基波電壓，其有源部分的容量將大大降低，同時，對于諧波來說，其注入大小跟注入電容有較大的關系，當選取合適的值時，能對諧波進行有效的治理。

4、HVHQC系統(tǒng)中含有TCR，其觸發(fā)角在調節(jié)過程中，會產(chǎn)生附一加諧波，為了保障調節(jié)過程中的電能質量，需要濾波裝置對其產(chǎn)生的諧波進行治理。

在配電網(wǎng)中，無功補償主要有以下三種方式:

（1）集中補償，將無功補償裝置裝設在企業(yè)或地方總降壓變壓器的6~10kV母線上，用來提高整個變電所的功率因數(shù)，使該變電所的供電范圍內無功功率基本平衡。采用這種方式時可減少高壓線路的無功功率損耗，而且能夠提高本變電所的供電電壓質量。

（2）分組補償，將無功補償裝置分別裝設在功率因數(shù)較低的車間的配電母線上，也稱為分散補償。這種方式具有與集中補償相同的優(yōu)點，僅無功補償容量和范圍相對較小。但是分組補償?shù)男Ч容^明顯，采用也比較普遍。

（3）就地補償，將無功補償裝置裝設在異步電動機或電感性用電設各附一近，就地進行無功補償，也稱為單獨補償或個別補償方式。這種方式既能提高為用電設各供電回路的功率因數(shù)，又能改善用電設各的電壓質量，對中小型設備十分實用。

在以上三種補償方式中，若將三種補償方式統(tǒng)籌考慮，合理布局，將能取得很好的經(jīng)濟效益。

就補償裝置來說，較高壓補償裝置而言，低壓無功補償裝置具各以卜幾個優(yōu)點：

（1）安裝靈活方便，對環(huán)境要求小高，配套設各少，維護維修方便，安全要求一般。

（2）投資少，由于電壓等級低，投資是同容量高壓補償裝置的30%~50%。

（3）投切靈活，這也是它最大的優(yōu)點，可以根據(jù)線路無功電流的變化，自動達到無功的平衡。

相對于高壓補償裝置來說，使用低壓自動補償裝置可以實現(xiàn)迅速補償。因此，在配電網(wǎng)中，為減少線路損耗達到最佳經(jīng)濟效益，應盡量減少有功功率以外的功率流動。無功補償應以隨機就地補償為主，高壓線路中的補償、變電站補償為輔。

三、高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能系統(tǒng)設計

1、HVHQC系統(tǒng)整體結構

在配電網(wǎng)高壓側，HVHQC起著動態(tài)治理諧波和連續(xù)調節(jié)無功的作用，其整個系統(tǒng)如圖2所示。其諧波治理部分主要包括逆變器直流側整流電路、電壓型逆變器、輸出濾波器、禍合變壓器、基波諧振支路等，無功調節(jié)部分主要包括TCR和注入電容等。無功調節(jié)部分對流入高壓母線的無功電流進行補償，達到維持電網(wǎng)母線電壓，改善功率因數(shù)的作用。諧波治理部分對負載及TCR調節(jié)過程中產(chǎn)生的諧波進行動態(tài)治理，降低母線電流畸變率，改善高壓配電網(wǎng)電能質量，兩者結合，實現(xiàn)對高壓配電網(wǎng)諧波和無功的綜合治理，實現(xiàn)高壓高.b.質電氣節(jié)能的目的。

圖2 HVHQC系統(tǒng)圖

2、HVC系統(tǒng)整體結構

在配電網(wǎng)低壓側，HVC起著補償?shù)蛪号潆娋W(wǎng)無功的作用，是整個低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能的核心。HVC補償容量大，能進行無功連續(xù)補償，造價低，利于大規(guī)模應用。HVC系統(tǒng)如圖3所示。主電路包括電壓型逆變器、連接電抗、品閘管模塊、投切電容器組等。圖中的起動電路主要是在DSTATCOM逆變器工作之前，利用整流電路給直流側電容充電，當直流側電容電壓達到參考電壓時再斷開整流電路井網(wǎng)開關。HVC中投切電容器組達到?粗補?的效果，而DSTATCOM根據(jù)所需的無功進行連續(xù)的容性到感性的調節(jié)，實現(xiàn)?精補?的效果。

圖3 HVC系統(tǒng)圖

四、結束語

作為企業(yè)電能損耗的重要組成部分，諧波治理和無功補償對實現(xiàn)企業(yè)電氣節(jié)能起到了很關鍵的作用。但是，要實現(xiàn)企業(yè)全方位的電氣節(jié)能，不僅僅從這兩個方面著手，還包括設各的優(yōu)化配置、管理節(jié)能、無功優(yōu)化等方而，它們對實現(xiàn)電氣節(jié)能同樣起到了不可忽視的作用，因此很有必要對這些方而進行研究，從而實現(xiàn)全局節(jié)能。節(jié)能系統(tǒng)內部和相互之間的影響研究。設各在運行過程中都會產(chǎn)生一定的耦合，從而對控制效果產(chǎn)生負而影響。對于高低壓電氣節(jié)能系統(tǒng)內部相互影響考慮較少。對于系統(tǒng)內部之間的相互影響進行研究，克服相互之間的不利因素，有利于保障裝置的安全穩(wěn)定運行，并可提高裝置的效果。同時，對節(jié)能系統(tǒng)過多分析的是單獨運行時的效果，對于配電網(wǎng)多種節(jié)能系統(tǒng)同時工作時，如何協(xié)調好這些裝置從而獲得最佳節(jié)能效果也是一個值得研究的地方。

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TU144

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1674-3954（2011）02-0102-02