造紙企業(yè)高壓無功補償?shù)膽?/h1>
2010-11-22 05:20:30盧保陽
中國造紙 2010年4期
盧保陽
(泰山石膏股份有限公司泰和紙業(yè),山東泰安,271026)
造紙企業(yè)高壓無功補償?shù)膽?/p>
盧保陽
(泰山石膏股份有限公司泰和紙業(yè),山東泰安,271026)
根據(jù)公司的實際情況,簡要概述了高壓無功補償在配電系統(tǒng)中的實際意義及對造紙等高能耗企業(yè)的使用價值
高壓;無功補償;配電系統(tǒng);造紙企業(yè)
造紙企業(yè)一直都是能耗大戶,為保證正常生產(chǎn)的需要,每年都消耗大量的能源,歷來是國家能耗監(jiān)測的重點。隨著金融危機向?qū)嶓w經(jīng)濟的蔓延,節(jié)能降耗越來越成為每個造紙企業(yè)節(jié)約成本、控制開支的必然選擇。各種節(jié)能降耗技術不斷得到廣泛而又深入的應用。現(xiàn)結(jié)合泰山石膏股份有公司泰和紙業(yè)制漿高壓系統(tǒng)的情況,對高壓無功補償?shù)膶嶋H應用進行介紹。
泰和紙業(yè)公司每月耗電量達 400萬 kWh以上,尤其是制漿系統(tǒng)用電負荷高,因為是間歇式制漿,負荷變化量大,再加上制漿操作過程中多臺高壓電機(總?cè)萘繛?2365 kW)直接起動,對供配電系統(tǒng)有很大的影響。雖然低壓部分已經(jīng)進行無功補償,而且功率因數(shù)已經(jīng)補償?shù)?0.98,甚至接近 1.0,但對整個制漿高壓系統(tǒng)作用不是很大,總線功率因數(shù)僅為 0.92左右。為了增強制漿高壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保證系統(tǒng)供電質(zhì)量,盡可能地節(jié)約用電,降低損耗,應該在高壓系統(tǒng)增加無功補償裝置 (高壓系統(tǒng)如圖1所示)?，F(xiàn)根據(jù)泰和紙業(yè)公司實際情況進行分析。
1 補償容量的確定
根據(jù)提高功率因數(shù)確定補償容量的方法,按照公式 (1)計算。
圖1 制漿高壓系統(tǒng)簡圖
其中:
Qc為提高功率因數(shù)需要的補償容量,kvar;
Pm為最大負荷月份的平均有功功率,kW;
tgφ1為提高前功率因數(shù)的正切值;
tgφ2為提高后功率因數(shù)的正切值。
由生產(chǎn)過程中制漿系統(tǒng)耗電記錄可知:
Pm=Wm/Tm=2450000/(24×29)=3520(kW)其中:
Wm為制漿系統(tǒng)月耗電量,kWh;Tm為制漿系統(tǒng)月運行時間,h。
提高前功率因數(shù)取 0.92,提高后功率因數(shù)取0.98。
查表可知:tgφ1=0.426,tgφ2=0.2031
代入公式計算可知:
為方便計算,取需要補償?shù)娜萘繛?750kvar。
2 投入無功補償,提高功率因數(shù)的意義
2.1 無功補償經(jīng)濟當量
所謂無功補償經(jīng)濟當量,就是無功補償后,當電網(wǎng)輸送的無功功率減少 1 kvar時,使電網(wǎng)有功功率損耗降低的千瓦數(shù)。即無功補償后,有功功率損耗可按式 (2)計算。
其中:
Kq為無功補償經(jīng)濟當量,查有關資料可知,其估算值為 0.08～0.1,取其下限計算得:ΔP=Kq×Qc=0.08×750=60(kW)。
即增加 750 kvar的無功補償后,可使有功功率損耗降低 60 kW。
2.2 降低線路損耗,節(jié)約能源
線路損耗是電力輸送過程中的一個重要指標,在電能損耗中占一定的比例。根據(jù)公式 (3)進行計算。
其中:
PL為線路損耗,kW;
P為平均有功功率,kW。由上述計算可知,制漿過程中 P=3520 k W,為方便計算,將有功功率約為3500 k W;
R為線路電阻,Ω。查資料可知 185 mm2高壓電纜等值電阻為:R=0.0991Ω/km;
U為系統(tǒng)電壓,kV;
cosφ為系統(tǒng)功率因數(shù)。
增加無功補償前:P=3500 kW,R=0.0991Ω,U=10 kV,cosφ =0.92。
代入公式 (3)得:
增加無功補償后:P=3500 kW,R=0.0991Ω,U=10 kV,cosφ=0.98,
代入公式 (3)得:
由此可得,增加無功補償后可降低線路損耗為:
2.3 提高設備容量,增加設備出力
增加無功補償,提高功率因數(shù)后,如果變壓器容量不變,則可以使當前變壓器的有功負荷提高,使該變壓器的容量增加為:
其中:
P為增加無功補償后變壓器增加的有功負荷,kW;
S為變壓器額定容量,kvar;
cosφ1、cosφ2為增加無功補償前后的功率因數(shù)。
即將功率因數(shù)由 0.92提高到 0.98后,可使變壓器增加 378kW的有功負荷。
2.4 提高系統(tǒng)末端電壓,增強系統(tǒng)穩(wěn)定性
在輸送電系統(tǒng)中,因為線路電阻、感抗的存在,會使系統(tǒng)電壓降低,到一定程度時,會影響設備的正常運行。而且,電壓越低,線路損耗越嚴重,消耗的電量就會越多。因此,降低系統(tǒng)電壓損失對節(jié)能降耗、保證系統(tǒng)穩(wěn)定也是很重要的。線路電壓降的簡化計算見公式 (4)。
其中:
P、Q分別為負荷有功和無功功率;
R、X分別為線路等值電阻和電抗;
U為線路額定電壓。
由式 (4)可知,R、X、U為一個定值,在系統(tǒng)有功負荷不變的情況下,增加無功補償后,會使系統(tǒng)無功功率降低,從而使系統(tǒng)電壓降減小。因此,增加無功補償,可以提高系統(tǒng)末端電壓,增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。不過,電壓升高會對部分電器設備、元件產(chǎn)生影響,使耐壓性能低的設備更容易損壞。
2.5 降低輸送線路電流,提高電纜穩(wěn)定性
由工業(yè)園到泰和紙業(yè)制漿高壓系統(tǒng)的電纜為鎧裝三芯電纜,線徑為 185 mm2,其埋地最大承載電流為310 A,而開啟舊報紙制漿系統(tǒng)時正常運行電流為260 A,最大瞬時電流達到 290 A,如果再增加大容量設備,電纜載流量是個瓶頸。投入無功補償,提高功率因數(shù)后,會使系統(tǒng)有功損耗降低,系統(tǒng)電壓升高,線路電流降低,這不僅會降低線路損耗,而且在一定程度上可以保證電纜正常穩(wěn)定的運行,對制漿系統(tǒng)增加設備有很大意義。
2.6 減少電費支出
按照國家規(guī)定,工業(yè)企業(yè)用戶應該支付以下三部分的電費:按變壓器容量 (或最大負荷)交付的基本電費;按有功電量交付的電費;按每月平均功率因數(shù)增加或減少一定百分比的功率因數(shù)電費。因此,投入無功補償,功率因數(shù)提高后,不僅會節(jié)約有功電量的電費,還會節(jié)約一部分功率因數(shù)電費。具體情況見表1和表2所示。
增加無功補償后因功率因數(shù)提高可以節(jié)約的電費量與企業(yè)當?shù)貙嶋H情況和電費支付方式有關,在此就不再計算。但僅根據(jù)降低的有功損耗和線路損耗,每年可節(jié)約的電量為:
電量按照 0.5元/kWh計算,則可節(jié)約電費:
468792 ×0.5=234396(元 )
表1 功率因數(shù)與電費減少的關系
表2 功率因數(shù)與電費增加的關系
通過以上計算、分析可以看出,增加無功補償,提高功率因數(shù)會使制漿高壓系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠,并且會節(jié)約很大一部分電費支出。因此,高壓系統(tǒng)增加無功補償、提高系統(tǒng)功率因數(shù)既有很高的技術需要,更有很大的經(jīng)濟利益,不失為一個優(yōu)化系統(tǒng)、節(jié)能降耗的良策。
Application of High Voltage Reactive Power Compensation in PaperM ills
LU Bao-yang
(Taihe Paper,Taishan Gypsum Co.,Ltd.,Taian,Shandong Province,271026)
The significance of high voltage reactive power compensation in electric distribution system and its application value in energy consuming industries such as papermills are discussed based on the authors experience.
high voltage;reactive power compensation;electric distribution system;papermills
TS737
A
0254-508X(2010)04-0073-03
盧保陽先生,助理工程師?，F(xiàn)任泰山石膏股份有限公司泰和紙業(yè)電氣儀表車間主任。
(E-mail:baoyanglling@163.com)
2009-12-01(修改稿)
(責任編輯:馬 忻)
猜你喜歡
天津市制漿造紙重點實驗室天津造紙(2023年2期)2023-09-25 03:55:16 基于ε-SVR模型的日電費回收預測吉林電力(2022年1期)2022-11-10 09:20:40 制漿造紙廢水回收處理工藝的研究云南化工(2021年6期)2021-12-21 07:31:18 功率因數(shù)提高的仿真研究與實踐測控技術(2018年9期)2018-11-25 07:44:22 基于大用戶電費回收的風險管控中華建設(2017年3期)2017-06-08 05:49:29 一種高精度功率因數(shù)測量電路電子制作(2016年1期)2016-11-07 08:43:01 基于NCP1608B的功率因數(shù)校正電路設計通信電源技術(2016年5期)2016-03-22 01:09:45 制漿造紙廢水處理技術概述出版與印刷(2016年1期)2016-01-03 08:53:46 關于縣級供電企業(yè)電費對賬的研究財經(jīng)界(學術版)(2015年20期)2015-12-23 09:20:14 我國制漿造紙AOX的來源分析及其減量化建議中國造紙(2015年7期)2015-12-16 12:40:46
盧保陽
(泰山石膏股份有限公司泰和紙業(yè),山東泰安,271026)
造紙企業(yè)高壓無功補償?shù)膽?/p>
盧保陽
(泰山石膏股份有限公司泰和紙業(yè),山東泰安,271026)
根據(jù)公司的實際情況,簡要概述了高壓無功補償在配電系統(tǒng)中的實際意義及對造紙等高能耗企業(yè)的使用價值
高壓;無功補償;配電系統(tǒng);造紙企業(yè)
造紙企業(yè)一直都是能耗大戶,為保證正常生產(chǎn)的需要,每年都消耗大量的能源,歷來是國家能耗監(jiān)測的重點。隨著金融危機向?qū)嶓w經(jīng)濟的蔓延,節(jié)能降耗越來越成為每個造紙企業(yè)節(jié)約成本、控制開支的必然選擇。各種節(jié)能降耗技術不斷得到廣泛而又深入的應用。現(xiàn)結(jié)合泰山石膏股份有公司泰和紙業(yè)制漿高壓系統(tǒng)的情況,對高壓無功補償?shù)膶嶋H應用進行介紹。
泰和紙業(yè)公司每月耗電量達 400萬 kWh以上,尤其是制漿系統(tǒng)用電負荷高,因為是間歇式制漿,負荷變化量大,再加上制漿操作過程中多臺高壓電機(總?cè)萘繛?2365 kW)直接起動,對供配電系統(tǒng)有很大的影響。雖然低壓部分已經(jīng)進行無功補償,而且功率因數(shù)已經(jīng)補償?shù)?0.98,甚至接近 1.0,但對整個制漿高壓系統(tǒng)作用不是很大,總線功率因數(shù)僅為 0.92左右。為了增強制漿高壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保證系統(tǒng)供電質(zhì)量,盡可能地節(jié)約用電,降低損耗,應該在高壓系統(tǒng)增加無功補償裝置 (高壓系統(tǒng)如圖1所示)?，F(xiàn)根據(jù)泰和紙業(yè)公司實際情況進行分析。
1 補償容量的確定
根據(jù)提高功率因數(shù)確定補償容量的方法,按照公式 (1)計算。
圖1 制漿高壓系統(tǒng)簡圖
其中:
Qc為提高功率因數(shù)需要的補償容量,kvar;
Pm為最大負荷月份的平均有功功率,kW;
tgφ1為提高前功率因數(shù)的正切值;
tgφ2為提高后功率因數(shù)的正切值。
由生產(chǎn)過程中制漿系統(tǒng)耗電記錄可知:
Pm=Wm/Tm=2450000/(24×29)=3520(kW)其中:
Wm為制漿系統(tǒng)月耗電量,kWh;Tm為制漿系統(tǒng)月運行時間,h。
提高前功率因數(shù)取 0.92,提高后功率因數(shù)取0.98。
查表可知:tgφ1=0.426,tgφ2=0.2031
代入公式計算可知:
為方便計算,取需要補償?shù)娜萘繛?750kvar。
2 投入無功補償,提高功率因數(shù)的意義
2.1 無功補償經(jīng)濟當量
所謂無功補償經(jīng)濟當量,就是無功補償后,當電網(wǎng)輸送的無功功率減少 1 kvar時,使電網(wǎng)有功功率損耗降低的千瓦數(shù)。即無功補償后,有功功率損耗可按式 (2)計算。
其中:
Kq為無功補償經(jīng)濟當量,查有關資料可知,其估算值為 0.08～0.1,取其下限計算得:ΔP=Kq×Qc=0.08×750=60(kW)。
即增加 750 kvar的無功補償后,可使有功功率損耗降低 60 kW。
2.2 降低線路損耗,節(jié)約能源
線路損耗是電力輸送過程中的一個重要指標,在電能損耗中占一定的比例。根據(jù)公式 (3)進行計算。
其中:
PL為線路損耗,kW;
P為平均有功功率,kW。由上述計算可知,制漿過程中 P=3520 k W,為方便計算,將有功功率約為3500 k W;
R為線路電阻,Ω。查資料可知 185 mm2高壓電纜等值電阻為:R=0.0991Ω/km;
U為系統(tǒng)電壓,kV;
cosφ為系統(tǒng)功率因數(shù)。
增加無功補償前:P=3500 kW,R=0.0991Ω,U=10 kV,cosφ =0.92。
代入公式 (3)得:
增加無功補償后:P=3500 kW,R=0.0991Ω,U=10 kV,cosφ=0.98,
代入公式 (3)得:
由此可得,增加無功補償后可降低線路損耗為:
2.3 提高設備容量,增加設備出力
增加無功補償,提高功率因數(shù)后,如果變壓器容量不變,則可以使當前變壓器的有功負荷提高,使該變壓器的容量增加為:
其中:
P為增加無功補償后變壓器增加的有功負荷,kW;
S為變壓器額定容量,kvar;
cosφ1、cosφ2為增加無功補償前后的功率因數(shù)。
即將功率因數(shù)由 0.92提高到 0.98后,可使變壓器增加 378kW的有功負荷。
2.4 提高系統(tǒng)末端電壓,增強系統(tǒng)穩(wěn)定性
在輸送電系統(tǒng)中,因為線路電阻、感抗的存在,會使系統(tǒng)電壓降低,到一定程度時,會影響設備的正常運行。而且,電壓越低,線路損耗越嚴重,消耗的電量就會越多。因此,降低系統(tǒng)電壓損失對節(jié)能降耗、保證系統(tǒng)穩(wěn)定也是很重要的。線路電壓降的簡化計算見公式 (4)。
其中:
P、Q分別為負荷有功和無功功率;
R、X分別為線路等值電阻和電抗;
U為線路額定電壓。
由式 (4)可知,R、X、U為一個定值,在系統(tǒng)有功負荷不變的情況下,增加無功補償后,會使系統(tǒng)無功功率降低,從而使系統(tǒng)電壓降減小。因此,增加無功補償,可以提高系統(tǒng)末端電壓,增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。不過,電壓升高會對部分電器設備、元件產(chǎn)生影響,使耐壓性能低的設備更容易損壞。
2.5 降低輸送線路電流,提高電纜穩(wěn)定性
由工業(yè)園到泰和紙業(yè)制漿高壓系統(tǒng)的電纜為鎧裝三芯電纜,線徑為 185 mm2,其埋地最大承載電流為310 A,而開啟舊報紙制漿系統(tǒng)時正常運行電流為260 A,最大瞬時電流達到 290 A,如果再增加大容量設備,電纜載流量是個瓶頸。投入無功補償,提高功率因數(shù)后,會使系統(tǒng)有功損耗降低,系統(tǒng)電壓升高,線路電流降低,這不僅會降低線路損耗,而且在一定程度上可以保證電纜正常穩(wěn)定的運行,對制漿系統(tǒng)增加設備有很大意義。
2.6 減少電費支出
按照國家規(guī)定,工業(yè)企業(yè)用戶應該支付以下三部分的電費:按變壓器容量 (或最大負荷)交付的基本電費;按有功電量交付的電費;按每月平均功率因數(shù)增加或減少一定百分比的功率因數(shù)電費。因此,投入無功補償,功率因數(shù)提高后,不僅會節(jié)約有功電量的電費,還會節(jié)約一部分功率因數(shù)電費。具體情況見表1和表2所示。
增加無功補償后因功率因數(shù)提高可以節(jié)約的電費量與企業(yè)當?shù)貙嶋H情況和電費支付方式有關,在此就不再計算。但僅根據(jù)降低的有功損耗和線路損耗,每年可節(jié)約的電量為:
電量按照 0.5元/kWh計算,則可節(jié)約電費:
468792 ×0.5=234396(元 )
表1 功率因數(shù)與電費減少的關系
表2 功率因數(shù)與電費增加的關系
通過以上計算、分析可以看出,增加無功補償,提高功率因數(shù)會使制漿高壓系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠,并且會節(jié)約很大一部分電費支出。因此,高壓系統(tǒng)增加無功補償、提高系統(tǒng)功率因數(shù)既有很高的技術需要,更有很大的經(jīng)濟利益,不失為一個優(yōu)化系統(tǒng)、節(jié)能降耗的良策。
Application of High Voltage Reactive Power Compensation in PaperM ills
LU Bao-yang
(Taihe Paper,Taishan Gypsum Co.,Ltd.,Taian,Shandong Province,271026)
The significance of high voltage reactive power compensation in electric distribution system and its application value in energy consuming industries such as papermills are discussed based on the authors experience.
high voltage;reactive power compensation;electric distribution system;papermills
TS737
A
0254-508X(2010)04-0073-03
盧保陽先生,助理工程師?，F(xiàn)任泰山石膏股份有限公司泰和紙業(yè)電氣儀表車間主任。
(E-mail:baoyanglling@163.com)
2009-12-01(修改稿)
(責任編輯:馬 忻)
猜你喜歡
天津造紙(2023年2期)2023-09-25 03:55:16
吉林電力(2022年1期)2022-11-10 09:20:40
云南化工(2021年6期)2021-12-21 07:31:18
測控技術(2018年9期)2018-11-25 07:44:22
中華建設(2017年3期)2017-06-08 05:49:29
電子制作(2016年1期)2016-11-07 08:43:01
通信電源技術(2016年5期)2016-03-22 01:09:45
出版與印刷(2016年1期)2016-01-03 08:53:46
財經(jīng)界(學術版)(2015年20期)2015-12-23 09:20:14
中國造紙(2015年7期)2015-12-16 12:40:46
