電能治理在港口節(jié)能降耗中的應(yīng)用分析

馬林英 武猛

摘要：基于微磁場(chǎng)電工原理、電磁平衡原理、感抗與容抗交互作用的“三大原理”相結(jié)合，通過促進(jìn)三相平衡、提高功率因數(shù)、消除和抑制氧化性碳膜的滋生、雙向阻隔諧波、瞬流、浪涌等電能污染，穩(wěn)壓穩(wěn)流，以達(dá)到清潔電網(wǎng)的目的，從而使得因電能污染帶來的多余的損耗（銅損、鐵損、發(fā)熱、震動(dòng)等），減少電能浪費(fèi)。

關(guān)鍵字：電能質(zhì)量;平衡三相電壓;諧波治理;節(jié)能節(jié)電;

背景

隨著對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的重視，新工藝、新技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)方面，推進(jìn)節(jié)能增效、提高資源利用率成為了新趨勢(shì)，企業(yè)電力用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求在不斷提高。目前變電所低壓配電房Ⅰ段1600kVA 變壓器是企業(yè)范圍內(nèi)用電負(fù)荷最大、負(fù)載率最高的變壓器，主要承擔(dān)綜合樓、侯工樓以及裝船流程配套低壓設(shè)備，主要負(fù)載包括空調(diào)、照明、電機(jī)等設(shè)備，單臺(tái)功率大，電機(jī)使用比較普遍，具有一定的沖擊性，電能質(zhì)量領(lǐng)域的技術(shù)需要不斷充實(shí)和完善。

1三相不平衡原因及對(duì)策

1.1原因

1#變電所低壓配電房 1段 2#1600KVA 變壓器配電系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，進(jìn)行電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析如下：

（1）三相電流不平衡率 26.4 %。

（2）三相電壓不平衡率 1.2 %。

（3）電流波動(dòng)：最大值 421 A，最小值 310 A，波動(dòng)范圍約 111 A。

（4）電壓波動(dòng)：最大值 239 V，最小值 236.2 V，波動(dòng)范圍約 2.8 V。

（5）無功功率波動(dòng)：最大值 114.6 KVAR，最小值 96 KVAR。

（6）零序過電流，電流值達(dá) 23 A。

（7）電流畸變率達(dá) 12.4 %，電壓畸變率達(dá) 1.9 %。

三相電力不平衡的危害將引起電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子銅損和轉(zhuǎn)子鐵損的增加，會(huì)引起電機(jī)發(fā)熱、發(fā)燙，并大幅縮短線纜絕緣壽命;負(fù)荷波動(dòng)容易引起瞬流、浪涌對(duì)用電設(shè)備產(chǎn)生電能沖擊，增加設(shè)備的故障率和縮短設(shè)備的壽命;功率因數(shù)低、諧波污染嚴(yán)重、三相電力不平衡、零線過電流等問題最終會(huì)導(dǎo)致配電系統(tǒng)無功損耗加大，成本增加、電機(jī)使用壽命縮短及系統(tǒng)安全率降低等危害。

1.2新型裝置研究及應(yīng)用

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，為了能夠降低設(shè)備的故障率、使用壽命長(zhǎng)，能夠降低配電系統(tǒng)的無功損耗、安全性能好。在1#變壓器后端加裝一個(gè)節(jié)電保護(hù)裝置，如圖1所示，該裝置中的電源信號(hào)采集單元的輸出端與中央處理器的輸入端電連接，三相電壓平衡單元的輸入端、三相電流平衡單元的輸入端、穩(wěn)壓?jiǎn)卧妮斎攵思肮β室驍?shù)控制單元的輸入端均與中央處理器的輸出端電連接，分別通過三相電壓平衡單元、三相電流平衡單元、穩(wěn)壓?jiǎn)卧⒐β室驍?shù)控制單元及中央處理器促進(jìn)三相平衡、提高功率因數(shù)、消除和抑制氧化性碳膜的滋生、雙向阻隔諧波、瞬流、浪涌等電能污染，穩(wěn)壓穩(wěn)流，以達(dá)到清潔電網(wǎng)的目的，從而使得因電能污染帶來的多余的損耗（銅損、鐵損、發(fā)熱、震動(dòng)等），減少電能浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)減少因電能污染而造成的電能浪費(fèi)，良好的電能質(zhì)量能延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)電，減少電能污染，保護(hù)設(shè)備及提高效益有機(jī)結(jié)合。

2 改善效果分析

2.6功率因數(shù)波形圖分析

安裝節(jié)電保護(hù)裝置前的功率因數(shù)平均值為 0.92 ，安裝后的功率因數(shù)通過控節(jié)電工程師的評(píng)估平均值為 0.94 。

安裝前功率因數(shù)波形圖（節(jié)電前）

2.8 I-THD 電流諧波綜合畸變率波形圖分析

安裝節(jié)電保護(hù)裝置前的電流諧波失真量，平均值為 12.1 %，安裝后的電流諧波失真量通過節(jié)電工程師的評(píng)估為 11.1 %，平均值下降 8.2 %。

安裝前三相電流諧波波形圖（節(jié)電前）

2.9 U-THD電壓諧波綜合畸變率波形分析

安裝節(jié)電保護(hù)裝置前的電壓諧波失真量，平均值為 1.8 %，安裝后的電壓諧波失真量通過節(jié)電工程師的評(píng)估平均為 1.7 %，平均值下降 5.6 %。

安裝前三相電壓諧波失真波形圖（節(jié)電前）

2.10三相電壓、電流不平衡率

設(shè)備所存在的三相電壓、電流不平衡問題，導(dǎo)致零序電流產(chǎn)生，造成電能的浪費(fèi)。通過節(jié)電工程師的評(píng)估，安裝節(jié)電保護(hù)裝置后的三相電流不平衡率下降 4.3 %，電流平衡程度得以提高。

3結(jié)論

經(jīng)測(cè)算，1#變電所低壓配電房1段2#1600KVA 變壓器配電負(fù)載系統(tǒng)以及其它相似負(fù)載系統(tǒng)，安裝與之匹配的節(jié)電保護(hù)裝置，能節(jié)約電能、節(jié)省電費(fèi)，節(jié)電率達(dá) 7.6% -10.4%，平均年節(jié)省電費(fèi)約14.1萬元，另外節(jié)電裝置還可以保護(hù)用電設(shè)備，達(dá)到綜合提高經(jīng)濟(jì)效益之目的。同時(shí)，也是響應(yīng)國(guó)家堅(jiān)持“節(jié)約優(yōu)先”，“環(huán)境保護(hù)優(yōu)先”的大政方針，為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 武猛; 李懷瑾; 夏文浩.一種節(jié)電保護(hù)裝置.中國(guó)專利，CN111009897A. 2020-04-14

[2] 陳聰.電能質(zhì)量有源治理技術(shù)在港口用電系統(tǒng)中的應(yīng)用.港口科技.2015（01）：第37-40.