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1、电能质量综合治理和电机系统节能改造来源：轮胎工业董兆清随着社会经济发展和高科技设备的广泛应用及用户对供电质量要求提高,电能质量问题日益突出,其已成为当前国际、国内电力行业和电能用户关注的热点问题。随着电能短缺时代的逐渐远去,电能作为特殊商品,其不可摆脱的一般商品属性———“电能质量”问题逐渐被提出来了。谐波污染和电压暂降是较突出的两个方面,由此带来的电能损失和国民经济损失巨大。成山集团有限公司是用电大户,日用电量为150万kW·h以上,电机系统用电量约占总用电量的95%以上,其中炼胶设备、压延挤出设
2、备和动力设备用电量分别占总用电量的35%,20%和30%。由于电能谐波、电压暂降、供配电系统不合理、电动机和拖动设备效率低以及系统调节方式落后等原因,造成的电能损失巨大,因此,节能改造非常必要。成山集团有限公司2007年8月开始进行节能改造,并于2008年9月完成此项目,下面对其做简单介绍。1 存在的问题及原因分析1.1 谐波污染炼胶设备和压延挤出设备的耗电量一般占公司总用电量的55%,这些设备均采用可控硅直流调速装置,这些典型的6脉冲晶闸管整流的直流电动机会产生大量谐波,其谐波电流比例达到30%以
3、上。电网谐波含量大幅度提高,使电网功率因数大幅度降低(甚至降低到不足016),造成电气元件和线路电能损耗严重。电网谐波包括电源质量不高产生的谐波、供配电系统产生的谐波和用电设备产生的谐波三个方面。谐波污染主要来自以下用电设备。(1)晶闸管整流设备。晶闸管整流设备产生的谐波高达40%,是最大的谐波源。(2)变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中,由于采用相位控制,谐波成分很复杂,除含有整数次谐波外,还含有分数次谐波,这类装置的功率一般较大,随着变频调速的发展,对电网造成的谐波也越来越多。电子
4、电压调整设备、电弧炉、电应炉以及控制使用的电力电子设备、家用电器、照明设备等也会产生谐波。谐波主要会产生以下危害。(1)对供配电线路的危害。在谐波的影响下,保护装置不能全面有效地起到保护作用,容易受谐波影响,产生误动作或拒动,将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。另外,谐波将浪费电网容量,增加电能损耗。(2)对电力设备的危害。导致无功补偿装置因过电流或过电压而损坏,严重情况下引起爆炸;增大变压器、电机等的损耗,缩短使用寿命;对自动控制、机电保护装置和计算机产生干扰和误动作;造成电能计量误差;对通讯设
5、备产生干扰,对人体也会产生有害影响。经测试,成山集团有限公司的电能谐波主要来自GK400N和GK270型密炼机、双复合和三复合挤出机、内衬层生产线、钢丝压延生产线等设备,这些设备均采用可控硅直流调速装置,其用电负荷占系统总用电负荷的50%以上,这些典型的6脉冲晶闸管整流的直流电机传动主要产生5,7,11和13次谐波,尤以5次谐波含量最高,比例可达30%以上。占用电总量30%的钢丝帘布生产线中,95%以上用电设备采用变频调速装置和PLC控制系统,也会产生大量谐波,1条电镀线谐波比例高达70%。由于大量
6、谐波注入电网,严重干扰了自动控制系统的可靠运行,引起停机停产造成严重损失。另外,谐波含量大幅度提高,使电网功率因数大幅度下降,甚至降低到不足0.6,每月交付的力调电费高达72万元。1.2 电压暂降(1)现状和危害电压暂降或下跌是指供电电压有效值在短时间内突然下降又回升恢复的现象。在电网中这种现象的持续时间一般为0.5～1.5s。电压瞬时降低、升高、闪变等造成的危害最为普遍。统计表明,大型电力用户,幅度超过20%的电压暂降年发生率为10～20次。许多高度自动化连续生产过程,每次电压暂降造成的经济损失达
7、数十万至数百万美元之多。可见,减少或减缓电压波动的发生及其造成的危害是提高供电质量的重要内容。(2)产生原因引起电压暂降的原因很多,但主要是雷击、短路故障和大型异步电动机启动等。雷击引起的绝缘子闪络或线路对地放电是造成系统电压暂降或供电中断的主要原因之一。电力系统暴露在大自然中,在雷雨季节的多雷地区极易受到雷击干扰。有资料介绍,因雷击而引起的电压暂降次数部分地区约占总次数的60%,且持续时间一般超过5个周波,因此在方圆几千平方千米内的任意处的雷击都将会影响到该区域内的任一敏感负荷的正常、安全运行。系
8、统故障是引起电压暂降或供电中断的另一主要原因。目前配电系统中的线路主保护一般采用电流保护,该保护最大的缺陷是线路中相当大部分区域上的故障不能无延时地予以切除。此外即使无延时保护,从监测故障到断路器开断故障,目前最快也需要3～6个周波。在故障期间,故障线路及其邻近线路上接有敏感负荷时,将会因电压暂降而跳闸退出工作。另外,当保护动作后伴随着重合闸时会引起电压暂降次数成倍增多。规定时间间隔的连续跳闸是造成瞬时供电中断的主要原因之一。大型异步电动机全电压启动时,启动电流一般比
