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1项目情况介绍
某钢厂有10KV/0.4KV,2000KVA轧机专变1台。轧机负荷为直流电机,它们最大的一个特点就是工作周期较短,速度快,属于冲击性负荷,无功波动大。直流电机运行时平均功率因数为0.7,冲击负荷1400KW左右。由于功率因数低于0.9而造成企业电力罚款数额巨大,需增加无功补偿装置。
2方案概述
直流轧机采用的是六脉动整流技术,所以在整流变压器低压绕组侧产生的谐波主要以5,7,11,13 次为主。为了保证设备正常运行、供电系统可靠供电和节约电能,需要对该设备采取抑制谐波电流的技术措施,同时考虑补偿无功功率。普通的电容器组补偿,根本无法实时跟踪负荷变化进行有效的补偿,机械触点因频繁投切易损,且对电网的冲击较大。低压动态无功补偿装置具有动态跟随负荷的变化的特性,能有效提高电网的电能质量、功率因数和节约电能,同时提高整个用电系统运行的可靠性及设备运行效率,降低运行成本和设备维护费用,延长设备的使用寿命,给用户带来明显的经济效益。
本方案用于低压0.4kV轧机补偿,其安装容量为1100kvar,共分22路,每路50kvar。选用0.48kV,50Hz,50kvar三相并联电容器,采用等容共补的补偿方式;采用三相干式铁芯电抗器,额定电抗率为7%;采用快速可控硅开关进行投切(响应速度小于20ms),实时跟踪负荷的快速变化;在系统电压0.4kV时实际输出容量约为821kvar(容性)。
3补偿容量计算
按其冲击负荷1400KW,功率因数从0.7补到0.9计算。
计算公式: Q ≥ P*(tanα1—tanα2)
式中:α1= arccosα1
α2= arccosα2
cosα1:补偿前功率因数
cosα2:目标功率因数
P:有功功率
Q:所需无功补偿容量
代入数据进行计算后得:需补偿的无功功率容量为750Kvar。
补偿容量750 Kvar时安装容量Qc为
=Q
U:系统电压(取0.4KV)
Uc:电容器额定电压(取0.48KV)
K:电抗器电抗率(7%)
代入数据可计算出安装容量Qc=1005,其实际安装容量肯定要比它大。为了成本着想,我们安装容量选择1100Kvar.
4性能说明
4.1提高功率因数,降低无功电流,节电效果明显,减少电费开支;
4.1.1提高功率因数到COS(arctg()),最大可降低0.4kV系统母线的无功电流
注:P-用电负荷额定功率 -用电负荷额定平均功率因数
-用电负荷电网电压 -电容器额定容量
K-电抗器的额定电抗率 -电容器额定电压
故:1100kvar可降低0.4kV系统母线的无功电流=1185.5A
4.1.2节电效果可采用无功经济当量法来进行计算
采用无功补偿经济当量来计算无功补偿的经济效益,即每安装1kvar的补偿电容,相当于降低了多少kW的有功损耗。查有关资料知,各种电压等级的无功补偿经济当量和该用户补偿后的降损功率如下所示:
各电压等级下的无功补偿经济当量
电压等级(kV) | 0.38 | 6 | 10 | 35 |
经济当量(kW/kvar) | 0.150 | 0.090 | 0.060 | 0.017 |
故各0.4kV系统可分别节电:
1100kvar最多可节电:ΔP=1100×0.15=150kW
4.2改善供电质量,提高电气设备的正常出力,增加供配电系统的带负荷能力;
假如电网系统有功负荷不变
I2=P/(COS(arctg()))
增加ΔS=P/-P /COS(arctg())
4.3降低线路及变压器损耗;
假如电网系统有功负荷不变
P=I1,I1=P/
补偿后I2=P/(COS(arctg( ))
此时线路损耗降低为
I12R-I22R=R P/ (1/ -1/ COS(arctg( )))
(R为电源至电容器组安装点的线路电阻)
4.4降低线路的感性电流,改善开关的断流条件,从而延长其使用寿命。
5一次电气原理图
6结束语
以上是针对轧机补偿的分析和概述,在负荷变化比较快的场合(行吊,电焊机等)同样适合。
本文由全球电气资源电气工程师徐工编写
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