節(jié)電器在天車供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

濟(jì)南鋼鐵股份有限公司 叢榮葵 賀 霖

介紹一種節(jié)電器在濟(jì)鋼中厚板廠天車低壓供電系統(tǒng)的應(yīng)用情況。測(cè)試證明加裝的節(jié)電器在抑制電網(wǎng)諧波的同時(shí)還具有很好的節(jié)電效果。

一、概述

濟(jì)鋼中厚板廠3 500產(chǎn)線的天車供電系統(tǒng)是由分布在生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)電磁站分配電控制的，由于與軋鋼生產(chǎn)線上的所有設(shè)備共處一個(gè)供電系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載環(huán)境比較惡劣，電網(wǎng)電壓波動(dòng)大。同時(shí)由于天車的負(fù)荷具沖擊性，對(duì)電網(wǎng)也造成沖擊。

1.現(xiàn)場(chǎng)工作狀況

（1）低壓配電系統(tǒng)通過(guò)配電室天車支路供電到廠房各跨天車滑線上，再由滑線分配供給各臺(tái)天車使用；

（2）現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)測(cè)試分析。在生產(chǎn)線上的1號(hào)、3號(hào)和7號(hào)電磁站所帶天車的作業(yè)率較高，占全部負(fù)載率的30%～40%，天車使用可產(chǎn)生大量浪涌和瞬流等電力污染。

2.現(xiàn)場(chǎng)捕捉到的代表性波形分圖

天車在工作時(shí)現(xiàn)場(chǎng)捕捉到的電流與電壓波形分別如圖1和圖2所示。圖中的電流波形，由于存在瞬流，電流波形有很大的畸變，對(duì)電網(wǎng)有很大的沖擊并且對(duì)在用設(shè)備的電動(dòng)機(jī)有極大危害。

3.對(duì)電網(wǎng)的沖擊及危害

圖1 電流波形

圖2 電壓波形

對(duì)電網(wǎng)形成的沖擊危害主要由天車電機(jī)頻繁啟制動(dòng)的瞬流所造成。瞬流是交流正弦波電路上電流與電壓的一種瞬時(shí)態(tài)的畸變。浪涌、諧波為其主要的表現(xiàn)形式。瞬流主要特點(diǎn)有三個(gè)：超高壓、瞬時(shí)態(tài)、高頻次。超高壓是指通常的瞬流尖峰，它高出正常電路電壓幅值的5～10倍，最高可達(dá)數(shù)萬(wàn)V。瞬時(shí)態(tài)是指瞬流持續(xù)的時(shí)間非常短，它可以在數(shù)億分之一秒內(nèi)完成從迸發(fā)到消失的過(guò)程。高頻次是指瞬流的活動(dòng)十分頻繁，可以說(shuō)瞬流無(wú)時(shí)不有、無(wú)處不在。同時(shí)，瞬流會(huì)使用戶的用電成本增加和破壞設(shè)備的安全運(yùn)行。瞬流使一個(gè)用電系統(tǒng)的電耗增加的方式有三種：系統(tǒng)效率下降、電機(jī)溫度升高、用電電耗增加。

瞬流還會(huì)嚴(yán)重影響到設(shè)備的安全。瞬流產(chǎn)生的來(lái)源主要有兩個(gè)方面：一是環(huán)境的，如雷電感應(yīng)、輸變電站大型開關(guān)的開合、鄰居大型負(fù)載的啟停。環(huán)境因素產(chǎn)生的瞬流占一個(gè)系統(tǒng)瞬流總量的20%～30%。二是用電系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的，它占全系統(tǒng)瞬流總量的70%～80%。任何負(fù)載的啟停和運(yùn)行都會(huì)有大量的瞬流產(chǎn)生并回饋到本身的用電系統(tǒng)中。電弧放電也是瞬流的一個(gè)主要來(lái)源，它可能是由不良和松動(dòng)的電氣連接引起，或由老舊的不干凈的電刷引起。由電弧放電所產(chǎn)生的高頻電壓尖峰脈沖，會(huì)通過(guò)設(shè)備線路擴(kuò)散，影響到整個(gè)系統(tǒng)。

二、節(jié)電器工作原理以及技術(shù)特性

1.節(jié)電器節(jié)電工作原理

根據(jù)電工學(xué)原理，引起電力系統(tǒng)不穩(wěn)定運(yùn)行和電能質(zhì)量下降的主要因素是高頻次畸變電壓脈沖波、瞬變浪涌波(瞬流)，消除電力系統(tǒng)中的高頻高幅值畸變電壓脈沖波，是解決電力系統(tǒng)工作可靠性、解決電能質(zhì)量降低和電力消耗的根本途徑。

節(jié)電器根據(jù)電力功率三角形定律、星形定律,相對(duì)論E=M·C2定律，并采用最先進(jìn)的LCR-3ЛX2控制技術(shù)、美國(guó)貝爾廣頻譜衰減合成技術(shù)設(shè)計(jì)而成，可有效吸收、抑制、濾除電網(wǎng)中的各類畸變功率源而引發(fā)的高頻率高幅值畸變電壓諧波以及電磁涌壓涌流和各類瞬態(tài)電磁脈沖波，將電網(wǎng)中的有害能量轉(zhuǎn)化、吸收、抑制、濾除，從而凈化電網(wǎng)，降低高頻線路損耗，使電力電子設(shè)備在一個(gè)純潔無(wú)污染無(wú)干擾的電力環(huán)境下工作，使電網(wǎng)及電氣設(shè)備運(yùn)行安全可靠、壽命延長(zhǎng)；工作效率、能源利用率、產(chǎn)品合格率大幅度提高；設(shè)備故障率、產(chǎn)品次品率、電能消耗大幅度下降。最終使電力用戶用電的綜合經(jīng)濟(jì)效益得以提升。

現(xiàn)場(chǎng)采用UniSaver-G4系統(tǒng)節(jié)電器，該節(jié)電器是由自動(dòng)高頻電磁電壓脈沖波吸濾模塊、LCR-3πX2矩陣電路、貝爾電路、短路保護(hù)電路器件、三相工作指示燈等構(gòu)成。該產(chǎn)品與電網(wǎng)并聯(lián)接線運(yùn)行，實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)中的高頻次高幅值電壓尖峰脈沖(2～50kHz)，并對(duì)其進(jìn)行吸收、抑制、濾除，將電網(wǎng)中的有害能量進(jìn)行排放，從而達(dá)到凈化電網(wǎng)的功能。

2.技術(shù)特性

UniSaver-G4系統(tǒng)節(jié)電器的主要技術(shù)特性指標(biāo)以及相關(guān)的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

三、應(yīng)用研究

表1 節(jié)電器技術(shù)特性

1.實(shí)施方案

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)和天車?yán)寐是闆r，選擇34臺(tái)天車按照負(fù)荷的不同實(shí)施不同的改造方案。

（2）系統(tǒng)安全節(jié)電率的高低取決于負(fù)載的大小和作業(yè)率高低兩方面因素，負(fù)載越大作業(yè)率越高，節(jié)電率越高。

（3）對(duì)1號(hào)、3號(hào)、7號(hào)電磁站及熱處理電磁站所供電的天車施行節(jié)電改造，根據(jù)天車的布局和運(yùn)行狀況，采取以站點(diǎn)為單位，對(duì)34臺(tái)天車施行重點(diǎn)帶網(wǎng)的布控方式進(jìn)行電效改造，即對(duì)生產(chǎn)線上的以原料一跨、精整主跨、板庫(kù)天車、精整副跨2號(hào)、3號(hào)共15臺(tái)天車施行重點(diǎn)三級(jí)布控，其它并聯(lián)支路施行局部布控，通過(guò)重點(diǎn)帶網(wǎng)的合理布控，有效攔截從不同方面產(chǎn)生的浪涌和瞬變，使系統(tǒng)節(jié)電改造既經(jīng)濟(jì)合理，又無(wú)疏漏和死角。

2.應(yīng)用研究

（1）1號(hào)、3號(hào)、7號(hào)電磁站所帶天車負(fù)荷和作業(yè)率較高，作業(yè)率達(dá)40%。尤以原料跨（1號(hào)站）、精整主跨（3號(hào)站）、板庫(kù)跨（7號(hào)站）、精整副跨2號(hào)、3號(hào)（熱處理站）等天車使用頻繁，作業(yè)負(fù)載率為40%，施行重點(diǎn)三級(jí)布控。

（2）2號(hào)電磁站所帶天車較單一，共二臺(tái)天車，作業(yè)率為30%，結(jié)合其作業(yè)時(shí)間，采用終端一級(jí)布控。

（3）熱處理電磁站所帶天車除精整副跨2號(hào)、3號(hào)天車以外，其它并聯(lián)天車雖然負(fù)荷和作業(yè)率較低，但數(shù)量較多共12臺(tái)，負(fù)荷總量較大，運(yùn)行時(shí)一旦大部分啟停，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的浪涌沖擊，直接影響節(jié)電改造的效果使設(shè)備失去有效的保護(hù)。故在投資回收效益比的約束性原則下，該12臺(tái)天車采取二級(jí)布控，既不影響投資回收效益比，又可收到良好的保護(hù)和節(jié)電效果。

四、結(jié)論

安裝節(jié)電器后，經(jīng)集團(tuán)公司節(jié)電領(lǐng)導(dǎo)小組驗(yàn)收確認(rèn)：天車平均節(jié)電率達(dá)10.01%，電壓畸變率分別為1.5%和2.27%。在抑制電網(wǎng)諧波的同時(shí)達(dá)到了很好的節(jié)電效果。