鄒廣友

(唐山首鋼馬蘭莊鐵礦有限責(zé)任公司)

高壓智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng)的應(yīng)用

鄒廣友

(唐山首鋼馬蘭莊鐵礦有限責(zé)任公司)

某鐵礦三相電壓達(dá)426 V，超出《供電電壓允許偏差》GB 12325-90規(guī)定的±7%的要求，為使其工作在經(jīng)濟(jì)合理的電壓范圍內(nèi)，采用智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng)調(diào)整電壓偏差，平衡了電壓波動(dòng)，由此每年至少節(jié)約電費(fèi)510萬元，1.6 a內(nèi)可回收投資成本，產(chǎn)品壽命在20 a以上，產(chǎn)生的節(jié)能效益巨大。

電壓偏差 智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng) 節(jié)能改造

根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)油節(jié)電工作的通知》(國發(fā)[2008]23號)的要求，從電業(yè)計(jì)量點(diǎn)開始，通過普查、統(tǒng)計(jì)、測試、計(jì)算等手段，揭示礦山企業(yè)用電設(shè)備在整個(gè)生產(chǎn)過程中運(yùn)行狀況、電能使用情況和損耗情況，掌握企業(yè)用電水平及設(shè)備管理中的薄弱環(huán)節(jié)，分析挖掘企業(yè)用電系統(tǒng)的節(jié)電潛力，制定切實(shí)可行的節(jié)電措施[1]。

1 智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng)

智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng)是集無動(dòng)補(bǔ)償、穩(wěn)壓器、新型節(jié)能智控、自動(dòng)控制等先進(jìn)技術(shù)的綜合性應(yīng)用型產(chǎn)品，是以智能高壓節(jié)電系統(tǒng)和智能調(diào)壓節(jié)電控制柜為主要節(jié)能設(shè)備的高科技節(jié)能產(chǎn)品，是對變壓器側(cè)的集中補(bǔ)償及節(jié)能。

1.1 智能節(jié)電控制系統(tǒng)

智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng)包括智能電能控制系統(tǒng)、高(低)壓通用型智能節(jié)電器、諧波通道(根據(jù)現(xiàn)場需要單選)、負(fù)荷電壓鉗制系統(tǒng)(軟件)、旁路系統(tǒng)。智能節(jié)電控制系統(tǒng)接線原理如圖1。每相的串聯(lián)電抗線圈、并聯(lián)調(diào)壓線圈和電磁平衡補(bǔ)償線圈共同繞制在同一個(gè)三柱式鐵芯上。并聯(lián)調(diào)壓線圈能按設(shè)定的電源在最低電壓值時(shí)由控制器自動(dòng)控制其投入或退出，以保證用電設(shè)備能在安全電壓上運(yùn)行；電磁平衡補(bǔ)償線圈采用閉合三角形接線法，可使各相電磁平衡，取得輸出電壓的基本對稱，消除各相不對稱中的負(fù)序分量和零序分量，同時(shí)具有消除三次電力高次諧波分量效能，使節(jié)電效果更為顯著。

圖1 接線原理

智能節(jié)電控制柜為主要功率器件，采用最新的電磁平衡技術(shù)。其原理結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)串聯(lián)電抗器并聯(lián)接入自耦調(diào)壓器，和外加獨(dú)立相位調(diào)整兼消除高次諧波的線圈，共同(或分別)固定在同一個(gè)(或3個(gè))三柱式鐵蕊上的混合體。先進(jìn)的控制算法，通過電力電子開關(guān)元器件控制機(jī)內(nèi)3個(gè)自動(dòng)檔位(3%、5%、7%)調(diào)整電壓幅值，給負(fù)載提供合適的電壓，達(dá)至最有效的節(jié)能。通過節(jié)電設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的循環(huán)電流，吸收系統(tǒng)回路中高次諧波份量，凈化供電回路的高次諧波污染。

1.2 通用型智能節(jié)電裝置

安裝在變壓器高(低)壓側(cè)的通用型智能節(jié)電裝置主回路如圖2所示，能夠降低線鐵損耗、銅損，提高功率因數(shù)，減少電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及工作電流，自動(dòng)跟蹤電流、電壓，根據(jù)不同的電壓輸入值、不同的用電情況自動(dòng)調(diào)整輸出匹配的經(jīng)濟(jì)電壓，使所有設(shè)備始終處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電壓范圍內(nèi)，節(jié)電空間8%～25%。

圖2 主回路工作器件原理

通用型智能節(jié)電裝置能夠自動(dòng)帶載調(diào)整電壓、自動(dòng)適量平衡三相電流、濾除無效電壓、濾除雜波和電壓、平衡相位角、提高功率因數(shù)。以現(xiàn)有電力的傳輸與使用的缺點(diǎn)為改善要點(diǎn)，使供應(yīng)于設(shè)備上的電流、電壓、相位得到平衡，并且能自動(dòng)調(diào)整電器設(shè)備的耗電功率，減少無用功率消耗，達(dá)到最佳節(jié)電效果，節(jié)電器同時(shí)具有缺相保護(hù)，短路保護(hù)，接地保護(hù)，欠壓保護(hù)等功能。

1.3 智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng)

智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng)和其他節(jié)電設(shè)備比較如表1所示。

表1 節(jié)電設(shè)備比較

2 企業(yè)運(yùn)行狀況與節(jié)能分析

2.1 企業(yè)運(yùn)行狀況

某礦區(qū)共配備4 000 kVA變壓器3臺(tái)，一次側(cè)電壓35 kV，二次兩個(gè)電壓等級分別是6 kV、400 V。企業(yè)主要大負(fù)荷為電機(jī)等感性負(fù)載一次側(cè)額定電壓35 kV，實(shí)際電壓可以達(dá)到35.4～36.7 kV，二次實(shí)際電壓400～426 V，沒有工作在經(jīng)濟(jì)電壓范圍內(nèi)，整體具有較大的節(jié)能空間。

2.2 節(jié)能分析

應(yīng)用3臺(tái)TX-GY-4000/6高壓智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng)，對變壓器及其配電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算，只考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電壓的節(jié)電效果，計(jì)算節(jié)電率為13%,單臺(tái)4 000 kVA年節(jié)電費(fèi)為170萬元，3臺(tái)節(jié)約電費(fèi)510萬元/a。成本回收購置費(fèi)為800萬元，回收周期為1.6 a。

根據(jù)24 h 觀察、測量數(shù)據(jù)，測繪出電力系統(tǒng)日負(fù)荷曲線，如圖3所示。

圖3 調(diào)整前后有功功率比較

3 結(jié) 語

發(fā)達(dá)國家先進(jìn)企業(yè)的節(jié)電潛力約20%，我國約為40%，個(gè)別可達(dá)50%，節(jié)電潛力非常巨大。

應(yīng)用高壓智能動(dòng)態(tài)電能平衡系統(tǒng)對變壓器及其配電系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，每年至少節(jié)約電費(fèi)510萬元，1.6 a內(nèi)回收投資成本，產(chǎn)品壽命在20 a以上，節(jié)能效益巨大。同時(shí)，還可以增強(qiáng)系統(tǒng)短路阻抗，提高過電流能力和配電系統(tǒng)穩(wěn)定性，保障用電安全；均衡三項(xiàng)電流，減少零序電流及環(huán)流損耗；自動(dòng)鉗制系統(tǒng)運(yùn)行電壓，使用電設(shè)備工作在經(jīng)濟(jì)電壓運(yùn)行范圍內(nèi)，減少鐵損及銅耗。

[1] 王化南，時(shí)貴玉，仝慶華.電能平衡在企業(yè)節(jié)能降耗工作的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2013(3)：138-139.

2015-04-28)

鄒廣友(1981—)，男，副處長，能源管理師，助理工程師，064400 河北省唐山市遷安馬蘭莊鎮(zhèn)。