【正文】 均電量 萬 KWh。變電所的變壓器安裝容量為 25000 KVA，有功電度單價(jià)為 元／KWh。因此變電所月電量電費(fèi)為：月電量電費(fèi)＝有功電度電價(jià) 月平均電量＝ 元／KWh 萬KWh＝ 元煤礦變電所功率因數(shù)按 計(jì)，按規(guī)定無功功率調(diào)整費(fèi)率（即無功罰款率）為 5％。故每月功率因數(shù)調(diào)整費(fèi)用為：月功率因數(shù)調(diào)整費(fèi)用＝月電量電費(fèi) 無功調(diào)整費(fèi)率＝5％＝ 元相控電抗器型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置投運(yùn)后，功率因數(shù)達(dá) 以上，獎(jiǎng)勵(lì)率為 ％，故每月獎(jiǎng)勵(lì)為：月功率因數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)費(fèi)用＝月電量電費(fèi) 功率因數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)率＝ ％＝ 元故每月可節(jié)省該項(xiàng)電費(fèi)為：月功率因數(shù)節(jié)省電費(fèi)＝月功率因數(shù)調(diào)整費(fèi)用+月功率因數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)費(fèi)用＝ 元每年可節(jié)省該項(xiàng)電費(fèi)為：年功率因數(shù)節(jié)省電費(fèi)＝月功率因數(shù)節(jié)省電費(fèi)12 月＝ 元? 減少變壓器的銅損變壓器的損耗主要有銅損和鐵損。提高變壓器二次側(cè)的功率因數(shù)，可使總的負(fù)荷電流減少，從而減少銅損。提高變壓器二次側(cè)的功率因數(shù)后，變壓器節(jié)約的有功功率△P 如下：△P＝(P2／SN) 2(1／COS 2Φ11／COS 2Φ2)PK式中： P2 ————變壓器負(fù)載側(cè)輸出功率；SN ————變壓器額定容量；COSΦ1 ————變壓器原負(fù)載功率因數(shù)；COSΦ2 ————提高后的變壓器負(fù)載功率因數(shù)；PK ————變壓器的短路損失。煤礦變電所補(bǔ)償前功率因數(shù) ，補(bǔ)償后功率因數(shù) ，變壓器的短路損失 PK 為 500KW，則△P 計(jì)算如下：△P＝(11500／25000) 2(1／／)PK＝＝55KW每年節(jié)約的有功功率：變壓器年節(jié)約的有功功率＝ 變壓器節(jié)約的有功功率 30 天 12 月 ＝19800 KW每年節(jié)約的該項(xiàng)電度電費(fèi)：年節(jié)約電度電費(fèi)＝有功電度電價(jià) 變壓器年節(jié)約的有功功率＝ 元／KWh 19800 KW＝ 元? 本裝置損耗及其它費(fèi)用本裝置總損耗（閥組損耗有功功率、相控電抗器損耗、濾波器損耗）每年約為裝置總?cè)萘康?％0，折算至電度電價(jià)每年約為 萬元。? 動(dòng)補(bǔ)裝置每年總節(jié)能效益相控電抗器型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置投運(yùn)后每年可節(jié)約資金為：年功率因數(shù)節(jié)省電費(fèi)+年變壓器節(jié)省電費(fèi)動(dòng)補(bǔ)裝置年總損耗費(fèi)＝ 萬元25 / 41? 結(jié)論該煤礦變電所裝設(shè) TCR 型高壓靜止型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（TSVC）后，將變電所功率因數(shù)提高到了 以上，系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，諧波引起的電纜和電機(jī)發(fā)熱等問題得到有效解決，從而增加了變壓器和輸、配電線路的有效容量，提高了設(shè)備的運(yùn)行可靠性，減少了設(shè)備維護(hù)周期和運(yùn)行成本，減少了功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的支出，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，值得大力推廣應(yīng)用。第三章 TAPF低壓有源電力濾波器 產(chǎn)品介紹TAPF 低壓有源電力濾波裝置采用并聯(lián)方式，通過現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速 DSP 器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)研制的新型電力諧波治理專用設(shè)備，是目前電力諧波治理和無功補(bǔ)償?shù)淖钔昝澜鉀Q方案，它以一種可控的動(dòng)態(tài)方式濾除出現(xiàn)在供電系統(tǒng)中的諧波和無功。 基本原理TAPF 低壓有源濾波裝置通過實(shí)時(shí)監(jiān)測負(fù)載電流，將模擬電流信號(hào)通過高精度、高性能專用硬件運(yùn)算電路，將負(fù)載電流中的諧波分離出來，形成指令信號(hào)，送入高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）對(duì)指令信號(hào)進(jìn)行處理，并以脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)形式向變流器（補(bǔ)償電流發(fā)生電路）送出驅(qū)動(dòng)指令，變流器生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，主動(dòng)對(duì)諧波電流進(jìn)行抵消。 系統(tǒng)組成27 / 41TAPF 有源電力濾波器在硬件結(jié)構(gòu)上主要包括：主功率電路、吸收回路、濾波電抗器、直流儲(chǔ)能電容、DSP 控制模件、數(shù)據(jù)采樣模件、信號(hào)調(diào)理模件、驅(qū)動(dòng)及門極模件、繼電器開出模件、電源模件和液晶控制模件。下面對(duì)它們進(jìn)行詳細(xì)介紹。? 主功率電路功率主電路部分主要包括直流母線模塊、逆變橋及濾波電抗器等。主功率電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖如圖 42 所示。（注：圖為裝置用于三相三線制系統(tǒng)，如應(yīng)用到三相四線制系統(tǒng)時(shí)，需要再添加N 相橋臂。）其中，直流母線模塊主要是由直流母排和大容量的儲(chǔ)能電容構(gòu)成，它們的作用是維持逆變器工作所需要的直流電壓；逆變橋產(chǎn)生所需要的交流電壓；濾波電抗器既要負(fù)責(zé)產(chǎn)生適合的電流波形，又要將一些由于開關(guān)頻率引起的高頻毛刺從補(bǔ)償電流中濾除掉。 裝置的主功率電路采用兩電平的拓樸結(jié)構(gòu)方式，見下圖。? 控制部分電路控制部分包含 DSP 模件、信號(hào)調(diào)理模件、交流模件、驅(qū)動(dòng)門極模件、繼電器出口模件、人機(jī)交互模件。DSP 是整個(gè)控制部分乃至整個(gè)裝置的核心，參數(shù)的保存與設(shè)置、控制邏輯和軟件保護(hù)邏輯都在此實(shí)現(xiàn)。信號(hào)調(diào)理模件將由交流模件轉(zhuǎn)換來的信號(hào)經(jīng)過濾波、鎖相處理轉(zhuǎn)換成 DSP 可以接受的信號(hào)；交流模件則是將強(qiáng)電信號(hào)經(jīng)過隔離變換成計(jì)算機(jī)可以處理的弱電信號(hào)，完成強(qiáng)弱電隔離；驅(qū)動(dòng)門極模件接受 DSP 提供的控制電信號(hào)，經(jīng)過隔離、濾波，直接控制電力電子器件的開和斷，同時(shí)，提供對(duì)電力電子器件的多重保護(hù)，如：過流、短路、過壓、電源異常等；繼電器出口模件用于驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇和大容量的接觸器；人機(jī)交互模件提供裝置與人之間的信息交互，如參數(shù)的設(shè)定，各種狀態(tài)的顯示等。 技術(shù)參數(shù)額定電壓（V） AC380，AC660工作頻率（Hz） 50177。2接線方式 三相三線 三相四線容量(A) 50 100 150 200 300濾波范圍 2—50 次（包括非特征次諧波、間諧波）濾波能力 90%無功補(bǔ)償 無功模式可選響應(yīng)時(shí)間 100us電氣特性有功損耗 3%*實(shí)際使用容量多臺(tái)運(yùn)行方式 并聯(lián)運(yùn)行控制內(nèi)核 雙 DSP 處理器開關(guān)頻率 16kHz通信功能 RS232/422/485/CAN 總線可選控制特性 控制與功率電路連接 光纖或電氣連接（帶屏蔽）防護(hù)等級(jí) IP20冷卻方式 強(qiáng)迫風(fēng)冷安裝方式 室內(nèi)安裝，下出線結(jié)構(gòu)特性 整體結(jié)構(gòu) 立柜式或壁掛式環(huán)境溫度 10℃—40℃存儲(chǔ)溫度 20℃—60℃相對(duì)濕度 最大 95%，無凝露環(huán)境條件 海拔高度 2022m 以下電磁兼容裝置能承受 GB/T 規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅲ級(jí)的輻射電磁場“抗擾度試驗(yàn)” ；裝置能承受 GB/T 規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅲ級(jí)的快速瞬變干擾試驗(yàn)；裝置能承受 GB/T 規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅲ級(jí)浪涌沖擊抗擾度試驗(yàn)；裝置能承受 GB/T 規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅲ級(jí)靜電放電抗擾度試驗(yàn)；裝置能承受 GB/T 規(guī)定的 1MHz 和 100kHz 脈沖群干擾試驗(yàn)； 技術(shù)優(yōu)勢? 實(shí)時(shí)跟蹤，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償TAPF 自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)諧波變化，具有高度可控性和快速響應(yīng)特性，補(bǔ)償性能不受電網(wǎng)波動(dòng)和阻抗變化的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)；? 電流控制方式TAPF 采用閉環(huán)反饋控制，無需特別的測量設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)精確的濾波效果，高性能數(shù)字控制系統(tǒng)更保障了其濾波準(zhǔn)確性和可靠性。? 可選的多功能補(bǔ)償模式☆補(bǔ)償諧波；☆補(bǔ)償諧波+可調(diào)無功功率；☆補(bǔ)償可調(diào)無功功率；☆補(bǔ)償三相不平衡；? 雙DSP控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)采取了硬件和軟件有機(jī)結(jié)合的方案，有效的提高了響應(yīng)速度；29 / 41? 補(bǔ)償無功不需要儲(chǔ)能電容，直流側(cè)電解電容僅維持逆變時(shí)所需要的直流電壓；? 補(bǔ)償性能完全不受電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗影響，不存在諧振隱患和諧波電壓放大，安全性好；? 具備補(bǔ)償三相不平衡能力，減小中性線電流至零；? IGBT采用第三代高頻開關(guān)技術(shù)，具備管壓降小，短拖尾電流，效率高，可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)；? 采用高性能的霍爾電流互感器和霍爾電壓互感器；? 自動(dòng)檢測并跟蹤電網(wǎng)頻率，自動(dòng)檢測電流互感器CT的極性，防止反接；? 補(bǔ)償諧波電流響應(yīng)速度快：☆ 實(shí)時(shí)響應(yīng)100us；☆ 完全響應(yīng)10ms；? 具有完備的保護(hù)功能，包括過載、過電壓、欠電壓、過電流、溫度保護(hù)以及自診斷功能；? 可同時(shí)濾除2次到50次的諧波電流? IGBT功率模塊和高壓電解電容器及吸收電容器均為國外知名廠商制造，保障了變流器工作的穩(wěn)定性和可靠性；? 6英寸（320240 Dots）的彩色LCD大屏幕顯示界面，具有高清晰文字、圖形顯示功能，監(jiān)測和控制人機(jī)界面友好；? 可編程待機(jī)功能和自動(dòng)重啟功能；? 擴(kuò)展性能好，能適應(yīng)多種補(bǔ)償系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；? 可多機(jī)并聯(lián)工作，根據(jù)用戶需要靈活擴(kuò)大補(bǔ)償容量；? 通過特種變壓器的耦合作用，可應(yīng)用到6～35kV的系統(tǒng)中，擴(kuò)展了電壓等級(jí)方面的應(yīng)用范圍；? 采用通用的遠(yuǎn)程通信協(xié)議，通信接口為RS232/485和CAN總線；? 設(shè)計(jì)選型簡單，無需進(jìn)行電網(wǎng)背景諧波分析，只需要計(jì)算出補(bǔ)償容量即可；? 體積小，重量輕；? 技術(shù)專利 選型說明TAPF3－□/□ 三相三線制，參數(shù)為電流/電壓TAPF4－□/□ 三相四線制，參數(shù)為電流/電壓 應(yīng)用領(lǐng)域TAPF 由于其補(bǔ)償性能十分優(yōu)異，通常應(yīng)用于諧波污染嚴(yán)重，負(fù)載變化較快的配電系統(tǒng)、工況企業(yè)等場所?！铍娏π袠I(yè)；☆石油、化工行業(yè)；☆鋼鐵行業(yè)；☆冶金行業(yè)；☆電解行業(yè)；☆煤炭行業(yè)；☆水處理行業(yè)；☆水泥行業(yè)；☆造船業(yè)；☆造紙業(yè)；☆煙草業(yè)；☆紡織業(yè)；☆精密儀器制造業(yè)；☆汽車制造業(yè)；☆商業(yè)、住宅大廈；☆計(jì)算中心；主要針對(duì)的諧波源負(fù)荷如下：☆ 電弧爐；☆ 中頻感應(yīng)加熱爐；☆ 電石爐；☆ 黃磷爐；☆ 直流電焊機(jī)群；☆ 電解鋁、電解鋅；☆ 軋機(jī)；☆ 變頻器（VVVF）；☆ 市政節(jié)能路燈；☆ 不間斷電源（UPS）；☆ 輸送帶、電梯、鼓風(fēng)機(jī)、泵；☆ 開關(guān)電源； ☆ 大功率充電機(jī)；☆ 鐵路牽引變電站（所）；☆ 油田帶調(diào)速設(shè)備的泥漿泵和鉆井設(shè)備；☆ 商用樓宇配電；☆ 高層住宅配電☆其它產(chǎn)生諧波的負(fù)荷； 應(yīng)用案例? 沈陽市某電站設(shè)備廠該廠位于沈陽市的道義開發(fā)區(qū)，電能質(zhì)量非常不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)電壓跌落、閃變等惡劣情況。該廠電費(fèi)是按照視在功率收費(fèi)（有功無功一起收），功率因數(shù) 之間，每月電費(fèi) 萬元左右。電流諧波比較嚴(yán)重 THD=％。該廠電焊機(jī)的數(shù)量多，畸變的負(fù)荷電流影響到母線電壓，產(chǎn)生電壓畸變，使電壓存在電壓切痕，諧波電壓帶有的 EMI 電磁干擾會(huì)干擾敏感的控制設(shè)備不能正常運(yùn)行。大量隨電焊機(jī)工作動(dòng)態(tài)變化的無功電流還在變壓器繞組和線路上產(chǎn)生附加的電壓壓降和附加的功率損耗，導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備供電電壓的波動(dòng)和下降，帶來設(shè)備供電功率的不足和設(shè)備壽命的下降。大量電焊機(jī)使用線電壓供電，負(fù)載布局不合理會(huì)導(dǎo)致三相電流出現(xiàn)大幅度的不平衡，進(jìn)而導(dǎo)致三相電壓也出現(xiàn)不平衡和畸變。? 投運(yùn)效果：TAPF 投運(yùn)后該廠功率因數(shù)由 調(diào)整到 。每月節(jié)省無功罰款*=2700 元每月功率因數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)電費(fèi)*=198 元每月共計(jì)節(jié)省電費(fèi)2700+198=2898 元該廠電流總 THD 由 ％調(diào)整到 ％。達(dá)到了國標(biāo) GB/T1454993 諧波畸變率 5％以內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，電能質(zhì)量顯著改善。4%%22%3%12%%6%%6%%%%0%5%10%15%20%25%30%3次 5次 7次 11次 13次 THD償償償償償償31 / 41第四章 TPPF無源電力濾波器 產(chǎn)品介紹TPPF 無源電力濾波裝置，又稱為 LC 濾波器，是由濾波電容器、濾波電抗器適當(dāng)組合而成，主要用于 —35kV 電壓等級(jí)，成套裝置通過斷路器接入電網(wǎng)，固定投入，既可以補(bǔ)償基波無功，提高功率因數(shù)，還可以減少流入系統(tǒng)的諧波電流，降低公共連接點(diǎn)的電壓電流畸變度。 基本原理無源濾波器與諧波源并聯(lián)（如下圖）。在理想情況下，如果濾波器的諧振頻率正好等于某一次諧波頻率，則對(duì)于該次諧波而言，濾波器的阻抗為極小值。由于濾波支路對(duì)于該次諧波電流阻抗很小，所以經(jīng)其分流，可以減小注入交流系統(tǒng)的諧波電流，從而達(dá)到對(duì)該次諧波的抑制作用。 技術(shù)參數(shù)額定電壓(kV) —35工作頻率(Hz) 50補(bǔ)償容量 不限濾波支路 視具體應(yīng)用情況選擇最佳配置濾波能力 大于 70%無功補(bǔ)償 濾波兼補(bǔ)無功功率因數(shù) 高于 安裝位置 戶內(nèi)，戶外不限高壓（1kV） 三角形接法接線方式 低壓（1kV） 星接或角接高壓（1kV） 過流、欠過壓、不平衡電流保護(hù)、開三角保護(hù)等保護(hù)措施 低壓（1kV） 過流、欠過壓、短路、諧波過載高壓（1kV） 組架式整體結(jié)構(gòu) 低壓（1kV） 立柜式環(huán)境溫度 10℃—40℃防護(hù)等級(jí) IP21冷卻方式 自冷存儲(chǔ)溫度 20℃—60℃相對(duì)濕度 最大 95%，無凝露海拔高度 2022m 以下 系統(tǒng)組成一般由濾波電容器、濾波電抗器、放電線圈、隔離開關(guān)、避雷器、高壓無源濾波器一般還需配置專業(yè)的微機(jī)保護(hù)裝置等組成。濾波電抗器? 干式空芯或鐵芯結(jié)構(gòu)，玻璃纖維包封，環(huán)氧樹脂固化? 銅質(zhì)或鋁質(zhì)導(dǎo)體? 電感值在177。5%內(nèi)可調(diào)，調(diào)諧準(zhǔn)確簡單? 品質(zhì)因數(shù)精確濾波專用電容器? 電容器采用金屬全膜介質(zhì)? 內(nèi)附熔絲和放電電阻，極板析邊? 大爬距套管33 / 41? 無氯、環(huán)保型絕緣油? 損耗低? 電容器采用支架疊裝，方便散熱 技術(shù)優(yōu)勢1) 專業(yè)仿真軟件計(jì)算、設(shè)計(jì)、校驗(yàn)，使裝置設(shè)計(jì)最優(yōu)化；2) 具備防止諧波放大的功能，可避免與系統(tǒng)發(fā)生諧振；3) 結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資少、運(yùn)行可靠性高、運(yùn)行費(fèi)用低；4) 完善的電容器保護(hù)功能，電容器設(shè)有完備的安全放電措施單臺(tái)，電容器組保護(hù)可選用中性點(diǎn)不平衡電流保護(hù)、開口三角電壓保護(hù)、電壓差動(dòng)保護(hù)等；5) 完善的裝置保護(hù)措施，過流、速斷、過壓、低電壓、低周波等功能，設(shè)置單獨(dú)保護(hù)屏，確保設(shè)備安全運(yùn)行。 選型說明TPPF－□/□ ，參數(shù)為容量/電壓 應(yīng)用領(lǐng)域