冶金企业配电网的无功补偿
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添加时间:2012-07-24

yzc66亚洲城官网,yzc699亚洲城,yzc777亚洲城,yzc777亚洲城官网 www.nuepian.cn     据统计,冶金企业是电网中最大的电能用户,随着经济的发展和生活水平的提高,电能质量已愈来愈为人们所关注,分析冶金企业配电网的特点,对无功补偿与高次谐波治理方法进行研究,对提高企业供电可靠性、降低损耗、提高用电设备出力等具有重要意义。
  冶金企业负荷具有容量大、冲击大、起制动频繁、工作连续性等特点。轧机、电焊设备、炼钢电弧炉等冶金设备的运行会引起无功发生波动、功率因数低、三相不平衡、谐波含量超标;大型风机、轧机主传动等较多应用大功率变流、变频装置,容量有的达上万kW,是冶金企业的主要负荷。这些设备在调速过程产生的谐波干扰将直接影响配电系统的电能质量,尤其是在这些传动设备的加、减速阶段,谐波干扰特别严重,而交-交变频调速系统产生的谐波不仅含有一般变流装置中的整数次谐波,而且含有基频和特征次谐波的旁频成分,频率分布广、含量较高,不仅会造成电网电压畸变,还可能造成电网在某些频率下的谐振,这些问题必须加以治理。
  基本措施
  造成电力系统的无功冲击、电压闪变、波形畸变及谐波危害的根源主要来自用电负荷,因此解决电力系统的无功补偿及谐波治理应首先从源头抓起,改善用电设备的自然功率因数和减小用电负荷的谐波发生量是根本措施,主要方法有:
  (1)合理选择电动机、变压器等设备容量,使其尽量经济运行;
  (2)限制用电设备的空载运行;
  (3)避免电动机的直接起动,采用软起动;
  (4)使用带续流晶闸管的直流调速调压装置。在传统的六脉波整流器上增加续流晶闸管来改善功率因数,减少无功冲击,降低无功功率损耗。
  (5)并联相位控制变流器。采用并联相位控制就是交叉控制两个并联回路晶闸管的相位角和,同时控制直流输出电压和无功功率,可提高功率因数和消除谐波成分,适用于直流传动和直流电弧炉供电。
  (6)交交变频器采用晶闸管和GTO、IGBT、IGCT等自关断元件直接并联的混合式电路。晶闸管与GTO同时给控制脉冲,晶闸管以电源的自然换流为滞后功率因数,GTO以自身换流为超前功率因数,解决交交变频器存在的电源功率因数低、谐波大的问题,使功率因数接近1,输出波形接近正弦波。谐波小,可提高交交变频器的输出频率,该装置适用于轧机、提升机等大容量传动设备。
  (7)变流器采用多重化技术。变流器是电力系统的主要谐波源。采用多重化、多电平控制是减小变流器谐波的有效方法。众所周知,对三相桥式整流电路理论上所产生的特征谐波次数为N=6K±1,K=1,2,3,…。存在5,7,11,13…次谐波,若采用12相、24相、36相等多相整流的多重化结构,将整流变压器二次侧绕组构成星、角接线,使相位差30°,15°,…,可使高次谐波含量大大减小。目前在轧钢机和电冶金、电解整流电源工程中多数采用12相、24相整流技术,对特大容量的也采用36相、48相整流。
  对大容量交流变频装置采用多电平电路结构,实现多重化,改善输出波形,抑制力矩脉动,降低谐波,提高功率因数,目前在企业中、高压大容量变频装置中应用较多。
  无功补偿方式
  集中补偿将配电系统所需的无功补偿容量全部集中于变电所或配电变压器的馈电汇流母线上,对无功进行统一补偿。这种补偿方式较适合负荷集中、离母线较近、无功补偿较大的场合。其优点主要有:可提高变压器的有功输出容量,增大供电能力;可通过无功补偿自动控制装置,实现电容器组自动投切,避免过补偿;设备利用率较高,便于管理等。其缺点主要是:在高压侧补偿,设备一次性投资较大,投切容量大,合闸冲击电流较大,切除和轻载时易产生过电压,对系统稳定运行会有一定的影响。
  分散补偿将配电系统所需的无功补偿容量按局部负载大小分配,这种补偿方式适合负荷较分散的补偿场合。其优点有:有利于实行无功分区控制,分区平衡,减少网络中无功电流引起的损耗和电压损失,体现“分散补偿、就地平衡”的原则,被补偿网络能较经济运行;且补偿方式灵活,电容器投切冲击电流较小。缺点是:只能减少高压配电线路和变压器无功负荷,不能减少低压配电线路的无功损耗;补偿设备的利用率较集中补偿方式低;安装分散,维护管理不便。
  就地补偿将电容器直接安装于用电设备附近,与电动机的供电回路相并联,对系统最末端的电动机所消耗的无功功率进行就地补偿,以提高配电系统的功率因数,这是一种彻底的补偿方式。其优点主要是:当大中型电机比重较大,利用小时数又较高时,单机补偿节能效果最佳,无功电流仅仅与附近的用电设备相互交换,既对系统补偿,也对用户内部无功损耗补偿,大大减少了电能损失,被补偿网络运行最经济,在配电设备不变的情况下,可增加网络的供电容量,导线截面可相应减少,电器元件的容量也可减少;而且适应性好;缺点主要是:对年利用小时数较低的设备补偿时利用率较低,补偿容量选择不当时,有可能产生自励磁过电压,损坏电动机;
  可见,集中、分散和就地补偿三种方式各有利弊,在冶金企业中都有应用,所以应根据网络补偿需要合理选用,使其优势互补,以达到最佳的补偿效果。 

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