某冶煉廠配電系統(tǒng)功率因數(shù)提高的節(jié)能分析

摘要:由于感性負(fù)載的比例大以及負(fù)荷偏低，造成配電系統(tǒng)的功率因數(shù)低、損耗增加。本文分析和實(shí)際測(cè)量及計(jì)算加裝無(wú)功補(bǔ)償節(jié)電裝置后配電系統(tǒng)的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞:功率因數(shù)無(wú)功補(bǔ)償EAGLE節(jié)電器

中圖分類號(hào):TM7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2011)02(b)-0136-01

一般冶煉廠多屬老企業(yè)，建廠早、發(fā)展歷程長(zhǎng)，低效高能耗設(shè)備多，用電負(fù)荷匹配不合理，造成配電系統(tǒng)的功率因數(shù)低、損耗增加。2008年企業(yè)電能消耗15284.047萬(wàn)kWh，折標(biāo)煤61748噸，占總能耗的62.09%，其中輸、變、配電設(shè)施本身的損耗占總耗電量的15%左右。如采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造措施和技術(shù)管理手段，按降低一個(gè)百分點(diǎn)，那么每年就減少153萬(wàn)kWH電能消耗，約為55萬(wàn)元的純效益。因此企業(yè)為降低輸變配電設(shè)施的能耗，提高功率因數(shù)采取集中無(wú)功補(bǔ)償和就地?zé)o功補(bǔ)償相結(jié)合的方式，來(lái)達(dá)到降低損耗，節(jié)約能源的目的，同時(shí)也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 提高功率因數(shù)的方式

1.1 利用同步電動(dòng)機(jī)的過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行方式

將同步電動(dòng)機(jī)接入用電系統(tǒng)，通過(guò)增大勵(lì)磁電流，可以使電動(dòng)勢(shì)E0增大，使同步電動(dòng)機(jī)處于過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)，這時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的定子電流超前端電壓(即為容性)，反電動(dòng)勢(shì)-E0比較大，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)中吸收容性電流和容性無(wú)功功率，從而減少了電網(wǎng)損耗，降低能源浪費(fèi)。但這種方式投資比較大。

1.2 利用調(diào)相輸出無(wú)功功率電流

同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。在過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性無(wú)功功率而起無(wú)功電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓;在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸取感性無(wú)功功率而起無(wú)功負(fù)荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。但是同步調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，小容量的調(diào)相機(jī)的投資費(fèi)用也較大。

1.3 異步電動(dòng)機(jī)同步化

異步電動(dòng)機(jī)同步化指繞線式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，達(dá)到亞同步狀態(tài)再利用外部裝置即投勵(lì)裝置，使其變成同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式，為了達(dá)到同步化的要求，需要將一附加電阻Ｒ↓［ｆ］串入轉(zhuǎn)子中的一相，再將一勵(lì)磁裝置串入轉(zhuǎn)子中，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子電壓波形，實(shí)現(xiàn)順極投勵(lì)。這種裝置即經(jīng)濟(jì)實(shí)用又簡(jiǎn)便，而且可以提高該機(jī)的自身的功率因數(shù)，還可以向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)。

1.4 采用電力電容器做為補(bǔ)償裝置

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)載，感性負(fù)載是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。它們?cè)谀芰哭D(zhuǎn)換過(guò)程中建立交變磁場(chǎng)，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫無(wú)功功率。電網(wǎng)在感性負(fù)載運(yùn)行過(guò)程中需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無(wú)功功率。若在系統(tǒng)中增加電容器可以容性電流抵消感性電流，使相位角前移，功率因素得以提高，從而減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供的無(wú)功功率，由于減少了無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低線路和變壓器因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，這就是無(wú)功補(bǔ)償。

采用無(wú)功補(bǔ)償可以提高功率因數(shù)，是一項(xiàng)投資少，收效快的節(jié)能措施。并聯(lián)補(bǔ)償電容器原理簡(jiǎn)單、使用方便、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、投資省、可以分組投切保證電壓合格率和合理的功率因數(shù)。

2節(jié)電器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2.1 補(bǔ)償前各條回路的有功和無(wú)功分布情況

我公司冶煉廠干燥車間750kVA配電系統(tǒng)功率因數(shù)為0.67，嚴(yán)重偏低，應(yīng)針對(duì)系統(tǒng)每個(gè)回路不同功率因數(shù)情況進(jìn)行集中和分散就地補(bǔ)償，因此在總系統(tǒng)中并聯(lián)一個(gè)節(jié)電器，然后在每個(gè)大容量回路并聯(lián)一個(gè)節(jié)電器，其中對(duì)單機(jī)負(fù)荷大的采取就地補(bǔ)償，這樣可以使整個(gè)系統(tǒng)的電能損耗降低。從每條回路測(cè)量的結(jié)果上分析，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷比額定負(fù)荷嚴(yán)重偏低，致使用電設(shè)備功率因數(shù)偏低，這是造成系統(tǒng)功率因數(shù)偏低的主要原因。另外，也存在一起老型號(hào)、淘汰設(shè)備還在運(yùn)行，其本身的功率因數(shù)就偏低，而且鐵損和銅損耗也非常大。

2.2 補(bǔ)償后的節(jié)電效果

針對(duì)冶煉廠干燥車間750kVA配電系統(tǒng)功率因數(shù)分布情況，對(duì)每條回路進(jìn)行無(wú)功測(cè)量和計(jì)算，采用單系統(tǒng)或個(gè)別分支系統(tǒng)做就地補(bǔ)償，對(duì)總配電系統(tǒng)做集中補(bǔ)償，利用吉林祥云測(cè)控設(shè)備有限公司的EAGLE無(wú)功補(bǔ)償節(jié)電器，采用的手段是在750kVA配電室總母線上安裝一塊三相電度表，做測(cè)試前后電量計(jì)量(保持工況相同的情況下測(cè)量)。通過(guò)一月的測(cè)試運(yùn)行，其節(jié)電效果非常明顯，其節(jié)電率42%。詳見表1。

從表1中，得出安裝吉林祥云測(cè)控設(shè)備有限公司的節(jié)電器后，其功率因數(shù)提高0.29，其節(jié)約電量(15天)39600kWh，其節(jié)電率為42.8%，年節(jié)電費(fèi)為39600(kWh/15天)×2(倍)×10(個(gè)月/年)×0.36元/kWh＝285120元/年，按15個(gè)月節(jié)電電費(fèi)做為投資費(fèi)用，此項(xiàng)工程總投資應(yīng)為285120元/年×1.5個(gè)月≈42萬(wàn)，其投資回收期為14.7個(gè)月。

3結(jié)語(yǔ)

采用無(wú)功補(bǔ)償器，它不僅能合理的降低電網(wǎng)的無(wú)功功率損耗，還能提高負(fù)載的端電壓，以及用電設(shè)備的效率，使電氣設(shè)備運(yùn)行更安全、更可靠，同時(shí)對(duì)延長(zhǎng)使用壽命也有一定的效果。但無(wú)功補(bǔ)償器不能補(bǔ)償過(guò)高，如果補(bǔ)償過(guò)高會(huì)使投資過(guò)大，而且會(huì)造成無(wú)功倒送，同樣消耗電能。一般無(wú)功補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)在0.95左右為宜。同時(shí)應(yīng)合理選擇配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)，對(duì)負(fù)荷較大的用電設(shè)備應(yīng)盡量就地補(bǔ)償，以提高配電變壓器的出力，只有這樣才能達(dá)到投資省、節(jié)電效果好的目的。因此，采用無(wú)功補(bǔ)償器是企業(yè)尤其是老企業(yè)實(shí)施節(jié)約能源的重要途徑之一，它不僅投資低，回收期短，而且節(jié)電明顯，是理想的能源技改項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

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