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    鑄造企業(yè)是耗能大戶，其中以中頻爐耗電最多，同時也存在巨大的節(jié)能潛力。鑄造企業(yè)對中頻爐進行無功補償和諧波治理具有較高經(jīng)濟效益，中頻爐增加無功補償 兼濾波裝置不但對提高企業(yè)生產(chǎn)效率、設(shè)備可靠性有積極的作用，而且還有節(jié)省電能、環(huán)保等經(jīng)濟效益和社會效益。     

    1. 前言     

    保定市北電電氣有限公司主要從事電能質(zhì)量問題的成套裝置的研究開發(fā)與生產(chǎn)制造，供應(yīng)快速投切無功補償裝置，業(yè)務(wù)涵蓋無功補償、諧波治理和變頻節(jié)能。低壓電容補償柜兼濾波裝置，為你解決功率因素不達標、提高供配電系統(tǒng)的利用率、穩(wěn)定網(wǎng)壓，改善運行條件、濾除諧波，凈化電網(wǎng)、自動補償，實現(xiàn)無人值守、減低供配電損耗，獲得節(jié)能效益、減少變壓器溫升和損耗。承接低壓電容補償柜、諧波治理、變頻節(jié)能相關(guān)的成套方案設(shè)計。     

    2. 企業(yè)供電系統(tǒng)簡況     

    使用中頻爐熔煉金屬液，鑄件年產(chǎn)量為5萬噸。該公司變壓器總?cè)萘繛?650kVA； 5000kVA（10kV/0.75kV）專用變壓器一臺，對應(yīng)負荷為12噸中頻爐；3150kVA（10kV/0.75kV）專用變壓器一臺，對應(yīng)負荷 為5噸中頻爐和15噸中頻保溫爐；500kVA（10kV/0.4kV）配電變壓器一臺，對應(yīng)負荷為廠用電。原設(shè)計5000kVA、3150kVA專用變 沒有采取無功補償措施，500kVA配電變低壓側(cè)配置300kvar電容補償柜。     

    3. 改造前供電系統(tǒng)主要問題    

    3.1 專用變壓器噪聲大，油溫高，經(jīng)常達到80℃，需外加風(fēng)機散熱。    

    3.2 中頻爐工作時，500kVA配電變壓器也出現(xiàn)噪音增大。無功補償柜內(nèi)的電容器經(jīng)常燒毀，其他低壓設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)不明原因跳閘。    

    3.3 功率因數(shù)只有 0.73，達不到供電局0.90的要求，調(diào)整電費扣罰每月約9萬元。    

    4. 原因分析    

    根據(jù)中頻爐的固有特性，我們基本認定這些問題是由中頻爐電源的諧波引起。中頻爐電源產(chǎn)生的大量諧波直接注入到專用變壓器，造成變壓器振動、損耗 增加，具體表現(xiàn)在噪音大、油溫高。同時，部分諧波通過10kV母線流入到500kVA的配電變壓器，并與低壓側(cè)的電容器發(fā)生諧振，造成電容器經(jīng)常燒毀，保 護裝置誤動作。    

    5. 系統(tǒng)改造    

    根據(jù)就近補償原則，我們于2007年10月初，在2臺中頻爐專用變壓器的低壓側(cè)安裝了諧波治理設(shè)備。該裝置投入運行后，不但從根本上解決了上述電能質(zhì)量問題，還收到很好經(jīng)濟效益。經(jīng)過幾個月的實 際運行，證明本次改造是成功的。    

    6. 補償兼濾波裝置結(jié)構(gòu)特點    

    6.1 設(shè)計思路   

    企業(yè)的目標是設(shè)備安全和節(jié)省電費，低的投資成本，濾波效果其次。因此設(shè)計以無功補償和設(shè)備可靠性經(jīng)濟性要求為首要目標，諧波治理以五次諧波為主，其他高次諧波不考慮。   

    6.2 濾波器全部投入時系統(tǒng)阻抗仿真結(jié)果如下圖：   

    6.3 關(guān)鍵元器件選取   

    6.3.1 接觸器：頂級高性能真空接觸器作為投切器件，其性能可靠，電壽命可達60萬次，損耗小。   

    6.3.2 濾波電容器：采用特殊制造的單相濾波電容器，其主要絕緣材料采用國外品牌。濾波電容器使用壽命長，損耗小，可長期（一般4～6年）在諧波較大的環(huán)境下使用（一般電容器在諧波負荷下的壽命，只有0.1～1.5年）。   

    6.3.3 濾波電抗器：采用低損耗的鐵心濾波電抗器，電抗器正常運行溫升不超過60K，真正做到“綠色節(jié)能”。裝置整體損耗保證小于總?cè)萘康?％。   

    6.3.4 每個支路都有三級過流保護，系統(tǒng)安全可靠性高。   

    6.4 具有超限報警和保護閉鎖功能，報警限值可由用戶設(shè)定。   

    6.5 具有手動控制和自動控制兩種工作方式，便于調(diào)試。   

    7. 改造后的綜合效益   

    7.1 裝置的運行情況   

    該無功補償兼濾波裝置可自動跟蹤調(diào)節(jié)各個支路的投切，開啟后無須人員操作。2007年10月初投運，當月功率因數(shù)由0．73提高到0．91。之后的每個月的功率因數(shù)都是0.97。   

    8.2 產(chǎn)生的經(jīng)濟效益   

    8.2.1 功率因數(shù)提高，節(jié)約力調(diào)電費：裝置投入后功率因數(shù)提高至0．97，力率調(diào)整電費由罰8.5％變?yōu)楠?.75％，一正一負相差9.25％，月節(jié)省調(diào)整電費約10萬元。   

    2007年 9月 10月 11月 12月    有功電量 1548240 1366320 2066520 1512000    無功電量 1458360 627240 490560 352200    功率因數(shù) 0.73 0.91 0.97 0.97    調(diào)整系數(shù) 8.50% -0.15% -0.75% -0.75%    力率電費 89629 -1464 -10575 -7857    實繳電費 1190232 1015137 1461025 1084794    節(jié)約電費 / -84414 -130427 -96902   

    8.2.2 增容降損    功率因數(shù)由0.73提高至0.97，變壓器的平均負荷電流減小25％（cosφ1/cosφ2＝0.73/0.97），相當于變壓器運行容量降低了25％ （2000kVA）；變壓器銅損減少：1-（0.73/0.97）2＝43％；變壓器溫度降到65℃左右；每月節(jié)省電量40kWx43%x12小時x30 天＝6192kW.h/月（40kW－2臺變壓器的合計銅耗，每天工作12小時）。此項節(jié)約電費：3800元/月。      

    8.2.3 提高生產(chǎn)效率   

    無功補償兼濾波裝置投入后，電壓穩(wěn)定了，縮短了熔煉時間，（也減少了熱能既電能損失），提高了生產(chǎn)效率。   

    8.3 企業(yè)綜合投資收益   

    此鑄造企業(yè)新增的2套中頻爐專用的無功補償兼濾波裝置，全部投資為100多萬元。實際平均月節(jié)約電費10萬元以上，一年就收回了投資成本。   

    9. 結(jié)論   

    綜上所述，中頻爐增加無功補償兼濾波裝置具有很高的效益，其兼顧了無功補償又有濾波功能，具有提高生產(chǎn)效率，提高設(shè)備可靠性，節(jié)省電能等優(yōu)點。企業(yè)正常生產(chǎn)，該投資一般1～2年即收回。因此，有必要在鑄造行業(yè)推廣使用。