在電力系統(tǒng)中,諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線性負(fù)載所致。由于棉紡企業(yè)的絕大部分設(shè)備大量使用電子設(shè)備、變頻器、整流器等,因此會(huì)產(chǎn)生大量諧波電流。我公司環(huán)錠紡細(xì)紗、絡(luò)筒車(chē)間配電設(shè)備受諧波影響,造成低壓總進(jìn)線斷路器燒損、電氣設(shè)備運(yùn)行溫度超標(biāo)使絕緣老化、用電量電損增加等問(wèn)題,影響配電設(shè)備的正常運(yùn)行。為根本解決諧波治理、消除用電安全隱患、節(jié)約電能,結(jié)合行業(yè)相關(guān)棉紡企業(yè)諧波治理經(jīng)驗(yàn),邀請(qǐng)相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行論證,確定諧波治理方案。
車(chē)間供電現(xiàn)狀。棉紡企業(yè)各車(chē)間大量的非線性負(fù)載(整流器、變頻器、開(kāi)關(guān)電源等)投運(yùn)后,電網(wǎng)諧波及無(wú)功含量日益嚴(yán)重,大量諧波的存在會(huì)使用電設(shè)備的附加損耗增加,其中5次、7次、11次、13次諧波分量嚴(yán)重超標(biāo)。與此同時(shí),有害諧波源已經(jīng)污染到外部供電電網(wǎng)中,對(duì)工業(yè)園區(qū)110 kV變電站的供電設(shè)備也造成了嚴(yán)重的威脅,造成兩次變電站的電壓互感器損壞。
對(duì)比目前常用的幾種諧波治理方案,確定使用有源濾波器(APF)作為諧波治理的主要手段。APF可有效治理2次~51次諧波,且不會(huì)產(chǎn)生諧振和放大諧波電流。
首先,用專(zhuān)門(mén)的精密儀器實(shí)際測(cè)量變電室的運(yùn)行負(fù)荷量和各種諧波源的實(shí)際占比情況,根據(jù)測(cè)得的實(shí)際數(shù)據(jù)確定各個(gè)變電室是否需要加裝有源濾波設(shè)備。以我們公司環(huán)錠紡2#配電室為例,測(cè)試時(shí)電流2 880 A左右,電流波形發(fā)生明顯的畸變,諧波電流畸變率24.5%、電壓畸變率10.1%;主要以5次和7次諧波電流為主,其中5次諧波電流達(dá)到664 A。諧波嚴(yán)重,需要及時(shí)治理。
諧波治理裝置投運(yùn)后,系統(tǒng)功率因數(shù)提升到0.95以上;后紡供電系統(tǒng)運(yùn)行電流從2 500 A(最大運(yùn)行電流)減小至2 400 A左右,單相最大可減小100 A電流,電壓、電流波形均有很好的改善;諧波含量減小,諧波電壓畸變率由9.1%降至4.6%、諧波電流畸變率由18.7%減至5.0%,在容量范圍內(nèi)很好地改善了系統(tǒng)的諧波含量值;所在配電室中振動(dòng)、噪聲以及無(wú)功諧波引起的溫度均有良好的改善。
有源濾波裝置不但能凈化供電質(zhì)量,確保供電設(shè)備的良好運(yùn)行,還有一定的節(jié)電效果,每個(gè)變電室節(jié)約電流在100 A左右。如果按照60 A的節(jié)約量計(jì)算,每年可節(jié)約電量1.732×380 V×60 A×0.95×24 h×30天×12月/1 000≈324 130 kW·h。按照0.4元/(kW·h)計(jì)算,每個(gè)變電室每年可節(jié)約電費(fèi)約12.97萬(wàn)元,6個(gè)配電室每年可節(jié)約電費(fèi)77.82萬(wàn)元。有源濾波設(shè)備總投資216.36萬(wàn)元(含18個(gè)有源濾波柜、備品備件、專(zhuān)用工具、安裝調(diào)試、運(yùn)保費(fèi)等),保守估計(jì)3年內(nèi)可以收回成本。
此項(xiàng)目在2022年6月份進(jìn)行全面實(shí)施,通過(guò)3個(gè)月實(shí)際測(cè)量統(tǒng)計(jì),電網(wǎng)諧波數(shù)據(jù)得到較大改觀,公司供電質(zhì)量得到很大的改善,保證了供電設(shè)備的可靠運(yùn)行。經(jīng)3個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行,估算年節(jié)約電費(fèi)可達(dá)100余萬(wàn)元,節(jié)能效果較好。