韓 冬

（國網(wǎng)山東省電力公司 東營供電公司，山東 東營 257000）

1 港口配電所基本情況說明

東營港口配電所電力來源由所在地110kV 變電站10kV 兩條回路提供，由變電所到岸邊計(jì)量柜為10km 架空母線，岸邊計(jì)量柜用作供電公司計(jì)量專用。由岸邊計(jì)量柜到港口配電所為10km 高壓電纜。港口配電所電力系統(tǒng)配置分為I、II 段10kV 母線供電。其中I 段母線負(fù)載為四臺門機(jī)設(shè)備；其中三臺裝機(jī)容量為650kW，一臺裝機(jī)容量為750kW；II 段母線負(fù)載為兩臺門機(jī)設(shè)備和一臺生活變；其中兩臺門機(jī)裝機(jī)容量分別為650kW，一臺生活變?yōu)镾CB10-800 型800kVA 變壓器，此變壓器用于港口上生活照明低壓系統(tǒng)供電。每臺門機(jī)均由港口配電所10kV 直接供電。每臺門機(jī)上配有上述容量的變壓器，將10kV變?yōu)?.4kV 供給整套門機(jī)內(nèi)設(shè)備用電。

2 現(xiàn)場測試情況及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2.1 測試現(xiàn)場基本情況

因II 段母線上的兩臺門機(jī)還未安裝完畢，負(fù)載只有一臺800kVA生活變；僅對I 段母線進(jìn)行了測試，測試位置（電流、電壓信號取樣）為I 段母線進(jìn)線柜，負(fù)載運(yùn)行情況為：啟動三臺門機(jī)，其中兩臺門機(jī)帶載運(yùn)行，通過抓斗抓貨物進(jìn)行上下提升作業(yè)，一臺因沒有抓斗空載運(yùn)行；通過對現(xiàn)場人員的了解此種運(yùn)行方式以基本接近此港口正常工作時(shí)狀態(tài)。

2.2 測試相關(guān)數(shù)據(jù)及分析

1）電壓、電流、有功功率、視在功率、功率因數(shù)測試數(shù)據(jù)分析：從檢測相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出一段母線的電流、有功功率、視在功率、功率因數(shù)的幅值和頻率都變化非常快，電流最大值為：26.5A，最小值為：3.1A；有功功率最大值為：0.472MW，最小值為：－0.239MW；視在功率最大值為：0.510MW，最小值為：0.038MW；功率因數(shù)最大值為：0.925，最小值為：－0.578；另外從岸邊計(jì)量柜計(jì)量表觀測到功率因數(shù)的0.75～0.99 之間波動；（由于岸邊進(jìn)線柜取不出電壓、電流信號故沒有測試出此處的相關(guān)數(shù)據(jù)）。

另從PT 柜觀測到一段空載時(shí)電壓為A 相：10.53KV B 相：10.52KV C 相：10.57KV 在帶三臺門機(jī)運(yùn) 行時(shí)電壓 為A 相：10.27KV B 相：10.27KV C 相：10.17KV 并沒有太大的壓降，電壓一直比較穩(wěn)定，沒有多大波動。

2）電壓、電流波形及諧波測試數(shù)據(jù)：分析：從檢測相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出總電壓諧波畸變率為：6.7%，其主要成分為5、7 次諧波。5 次諧波為：3.2%；5 次諧波為3.57%。門機(jī)設(shè)備上使用的變頻器設(shè)備比較多，因此可以看出諧波污染情況比較嚴(yán)重。

3 解決方案分析

通常情況下港口門機(jī)供電方式為由一臺容量較大的變壓器將10kV 變?yōu)?.4kV，變壓器安裝在港口配電所內(nèi)，再由低壓電纜供電統(tǒng)一向各臺門機(jī)供電。而東營港口設(shè)計(jì)為每臺門機(jī)上都安裝有一臺變壓器，港口配電所向每臺門機(jī)送10kV 高壓，由各臺門機(jī)上的變壓器降壓后向本臺門機(jī)供電。此種方式因在每臺門機(jī)變壓器選擇上都預(yù)留有余量，因每臺門機(jī)都留有余量，并且所有門機(jī)也不會同時(shí)工作，但每臺門機(jī)變壓器都是要長期供電的，這樣就造成了總的供電裕量很大，無功消耗也很大。

由于門機(jī)工作在不同的工作方式下，有時(shí)需要提升，有時(shí)需要釋放，有時(shí)需要旋轉(zhuǎn)移動，這就造成了負(fù)載變化非常頻繁，相應(yīng)的無功，有功，電流，功率因數(shù)有快速的較大的變化，所以在系統(tǒng)的補(bǔ)償反應(yīng)速度上必須滿足要求。

門機(jī)設(shè)備使用的變頻器比較多，產(chǎn)生諧波比較嚴(yán)重，在做補(bǔ)償設(shè)備時(shí)要求進(jìn)行諧波的重點(diǎn)考慮。盡量能吸收部分諧波，并避免系統(tǒng)的諧振和自身諧波的放大。

3.1 解決方案

對于本系統(tǒng)的實(shí)際工況和配電情況，在10kV 側(cè)作改造是不適用的，在如此快的負(fù)載變化過程中，比較經(jīng)濟(jì)的10kV 補(bǔ)償裝置是無法到達(dá)的。

此外從岸邊計(jì)量柜到港口配電所的電力輸送為10kM 高壓電纜完成，高壓電纜充電功率比較大，對10kV 線路已經(jīng)做了很大的補(bǔ)償。電網(wǎng)空載電壓比較高，電壓比較穩(wěn)定，如果在10kV 側(cè)做無功補(bǔ)償將會大大抬高系統(tǒng)電壓，特別是負(fù)荷較低的情況下，對整個(gè)系統(tǒng)上所有設(shè)備的絕緣是一個(gè)破壞，特別是電纜。（根據(jù)實(shí)際現(xiàn)在了解，系統(tǒng)的保護(hù)措施是比較弱的。）

根據(jù)實(shí)測情況，系統(tǒng)中門機(jī)大多時(shí)間在中低功率容量運(yùn)行。從每個(gè)月的實(shí)際用電量和此次測試的運(yùn)行電流最大值（26.5A）來看，門機(jī)變壓器的裝機(jī)容量顯然有大量剩余，負(fù)載率非常低。變壓器所要消耗的無功功率非常之大。為了達(dá)到最好解決方案，建議在每臺門機(jī)變壓器低壓側(cè)做無功補(bǔ)償改造。

3.2 具體方案要求

1）在門機(jī)的低壓變壓器側(cè)作無功補(bǔ)償改造，根據(jù)現(xiàn)場情況提出具體的改造方案，補(bǔ)償設(shè)備要經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)安裝在門機(jī)上。

2）考慮到諧波的因素，補(bǔ)償裝置必須可以抑制3 次以上諧波。

3）系統(tǒng)使用低壓模塊式混合型快速去諧補(bǔ)償裝置，基本的低壓變壓器的空載無功損耗由一般的投切補(bǔ)償完成，負(fù)載快速變化部分由快速晶閘管投切完成。

4）結(jié)構(gòu)方案可以參考選用某品牌的LM 系列低壓模塊式無功功率去諧補(bǔ)償裝置，完成本項(xiàng)目的改造。

3.3 采用方案設(shè)備配置說明

1）型號說明

圖1

2）LM 系列低壓模塊式無功功率去諧補(bǔ)償裝置簡介

LM 系列低壓模塊式無功功率去諧補(bǔ)償裝置廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，冶金，煤礦、石油化工、輕工、建材、鐵道、公路交通、軍工、造船、建筑等低壓供配電系統(tǒng)中，要求動態(tài)無功補(bǔ)償且同時(shí)需要抑制諧波的工況場合。

LM 系列低壓模塊式無功功率去諧補(bǔ)償裝置引用先進(jìn)核心PFC技術(shù)和核心元器件，并且采用優(yōu)異的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)成各種具有去諧功能、不同補(bǔ)償容量的模塊單元，用戶可根據(jù)電網(wǎng)、工礦定制組合成所需要的去諧補(bǔ)償容量。

LM 系列低壓模塊式無功功率去諧補(bǔ)償裝置包括：LMFC、LMFC（E）、LMTSC、LMTSC（M）系列，LM 各系列裝置在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)平臺上，采用模塊式結(jié)構(gòu)，規(guī)范設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理。各系列具有統(tǒng)一的控制方案、技術(shù)規(guī)格，安裝尺寸，通用性能強(qiáng)。

3）LM 系列低壓模塊式無功功率去諧補(bǔ)償裝置技術(shù)特點(diǎn)

裝置在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)平臺上，采用補(bǔ)償支路模塊式結(jié)構(gòu)。模塊組合拼裝，擴(kuò)展自如，可按照用戶需要組合出各種補(bǔ)償容量和投切方案。

各系列去諧補(bǔ)償模塊標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，易于安裝，通用性強(qiáng)。

在單母線分段接線的配電系統(tǒng)中，兩組補(bǔ)償裝置分別工作在的兩段母線上，兩組補(bǔ)償裝置可實(shí)現(xiàn)耦合控制。

可記錄每個(gè)支路投切次數(shù)和工作時(shí)間?？梢燥@示故障支路，并且在不影響系統(tǒng)運(yùn)行下屏蔽故障支路。

實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示進(jìn)線側(cè)V、I、P、Q、COSΦ 及THD-V、THD-I 和高達(dá)19 次電網(wǎng)諧波分量。

裝置可以符合各類低壓配電柜尺寸，可與各類型柜體并柜安裝。結(jié)構(gòu)緊湊，單柜容量較傳統(tǒng)的固定式安裝增加近一倍。

裝置使用安全，檢修方便，散熱合理，壽命長。

4 取得成效

歷經(jīng)兩個(gè)月的技術(shù)改造，2013年12月16日東營港口配電所及港口門機(jī)等設(shè)備上的低壓模塊式無功功率去諧補(bǔ)償裝置安裝完畢。經(jīng)過1、2月份設(shè)備運(yùn)行和電量電費(fèi)情況分析，確定東營港口用電設(shè)備功率因數(shù)偏低、諧波污染嚴(yán)重情況，已治理完畢。

首先我們利用電能質(zhì)量測試儀現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)了港口用電設(shè)備功率因數(shù)偏低、諧波污染嚴(yán)重情況，然后通過技術(shù)改造，在低壓側(cè)加裝低壓模塊式無功功率去諧補(bǔ)償裝置，從而達(dá)到提升負(fù)載的功率因數(shù)目的，最有效地提高了電能利用率。一是提高用電質(zhì)量，減少電力線路的電壓損失，改善設(shè)備運(yùn)行條件，可保證設(shè)備在正常條件下工作，有利于安全生產(chǎn)。二是節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)的電費(fèi)開支。例如：當(dāng)cos?=0.5 時(shí)的損耗是cos?=1 時(shí)的4 倍。三是減少電網(wǎng)無功功率的輸入，降低系統(tǒng)的能耗，提高企業(yè)用電設(shè)備的利用率，充分發(fā)揮用電設(shè)備潛力，增長企業(yè)效益。四是有效減少線路功率損失和輸送同容量的有功電流，提高電網(wǎng)輸電效率。五是把諧波抑制在允許的安全范圍之內(nèi)，提高計(jì)量裝置的正確性，確保繼電保護(hù)和自動裝置的快速性、準(zhǔn)確性、靈敏性、安全性和可靠性。