【正文】 電自動化解決方案產(chǎn)品目錄 ...........................................................381 / 41前 言? 公司簡介南京鈦能電氣有限公司是集電能質(zhì)量問題綜合治理及電氣自動化領域的科研開發(fā)、生產(chǎn)和服務于一體的江蘇省高新技術(shù)企業(yè)、軟件企業(yè)。公司凝聚了一批多年從事電力自動化專業(yè)的技術(shù)和管理人才，所研制的設備有數(shù)萬套已投入運行，最長連續(xù)安全可靠運行時間已超過十年，產(chǎn)品廣泛應用于電力、水利、鐵路交通、石油化工、煤炭礦山、冶金鋼鐵等行業(yè)。公司銳意進取、開拓創(chuàng)新，與清華大學、華中科技大學等科研機構(gòu)保持長期密切合作，以先進的技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，致力于中國的電網(wǎng)純凈和電氣自動化工程，為各工礦企業(yè)和電力部門的節(jié)能降耗和安全生產(chǎn)做出貢獻。一方面，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)了很多諸如電力機車、電弧爐、軋鋼機等大容量的非線性和沖擊性負荷。表 1 列舉了各種類型的電能質(zhì)量問題以及產(chǎn)生的原因和具體的危害。南京鈦能電氣有限公司一直致力于電能質(zhì)量整體解決方案的研究。我公司根據(jù)用戶實際需要，制定最具性價比的解決方案，幫助用戶解決現(xiàn)存的電能質(zhì)量問題，在節(jié)能降耗提高生產(chǎn)效率的同時，為用戶創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟和社會效益。表 2 列舉了電能質(zhì)量諧波治理和無功補償方面的主要產(chǎn)品概況，各產(chǎn)品的詳細介紹可參考本書第 2～5 章內(nèi)容。陷波 持續(xù)時間、幅值 調(diào)速驅(qū)動器 計時器計時錯誤； 通信干擾；諧振暫態(tài) 波形、峰值持續(xù)時間線路、負載電容器組的投切破壞設備絕緣，損壞電力電子設備；脈沖暫態(tài)上升時間、峰值持續(xù)時間閃電點擊線路感性電路開合 破壞設備絕緣瞬態(tài)電壓上升或下降幅值、持續(xù)時間波形遠端發(fā)生故障、電機啟動 敏感負載不能正常運行3 / 41表 2 南京鈦能電氣有限公司電能質(zhì)量治理產(chǎn)品產(chǎn)品名稱 電壓等級 主要功能 適用場合 典型負載TSVC 靜止型動態(tài)無功補償器6～35kV 動態(tài)補償無功； 抑制主要次數(shù)諧波； 抑制電壓閃變和波動； 動態(tài)抑制三相不平衡； 實時監(jiān)測系統(tǒng)電能質(zhì)量； 完善的后臺系統(tǒng)；適用于沖擊性負荷、無功波動大、功率因數(shù)低、電壓波動和閃變頻繁、諧波污染嚴重的場合電弧爐、軋機、電力機車、提升機等TAPF 有源濾波器～kV 動態(tài)補償無功； 動態(tài)抑制系統(tǒng)所有諧波； 抑制電壓閃變和波動； 動態(tài)抑制三相不平衡； 抑制中性線電流； 抑制系統(tǒng)諧振； 實時監(jiān)測系統(tǒng)電能質(zhì)量；適用于負荷變化快、諧波含量高且頻譜范圍寬、電容器無法正常投切、功率因數(shù)低的場合變頻器、大容量UPS、中頻爐、鑄錠爐、焊機、可控硅調(diào)光系統(tǒng)、大型直流電機、電梯、變頻空調(diào)、精密儀器和敏感設備等TPPF 無源濾波器 ～35kV 手動/自動補償無功； 抑制主要次數(shù)諧波； 抑制電壓閃變和波動； 抑制三相不平衡；適用于負荷變化較慢、某一次或幾次諧波超標、功率因數(shù)低的場合整流器、單晶爐、真空爐等TPVC 并聯(lián)無功補償器 6～35kV 手動/自動補償無功； 抑制電壓閃變和波動；適用于負荷變化較慢、功率因數(shù)低、諧波含量小的場合不需要經(jīng)常調(diào)速的電動機負載如循環(huán)水泵、風機、空壓機等第一章 電能質(zhì)量問題專家解決方案 鋼鐵冶金行業(yè)鋼鐵行業(yè)中廣泛運用了各類交直交型、交交變頻的軋機、各類輥類負載、電弧爐、轉(zhuǎn)爐、中頻爐、礦熱爐、壓焊機、鋼水運送車等設備，它們對電能質(zhì)量影響很大，下文列舉其中具有代表性的幾種負載作詳細電氣特性說明，提供的電能質(zhì)量解決方案供用戶參考。冶煉后期，由于下方爐料的熔化，造成上層爐料的坍塌，極易導致電極間的突發(fā)短路，電流時大時小。? 功率因數(shù)低下：為了抑制電壓波動和閃變，電爐變壓器的短路阻抗甚至高達 30%～40%，或者與串聯(lián)電抗器配合使用。? 三相不平衡：在熔化期，電弧爐的三相電弧各自無規(guī)則變化，導致三相電流極不對稱。? 高次諧波：電弧爐負荷的伏安特性呈現(xiàn)明顯的非線性關(guān)系，會向電網(wǎng)注入大量的諧波電流，造成諧波污染。? 推薦方案：TSVC 靜止型動態(tài)無功補償器根據(jù)實測或者估算的補償容量選擇 TSVC 靜止型動態(tài)無功補償器 (技術(shù)介紹詳見本說明書第二章)，濾波通道一般配置 2 次、3 次、4 次和 5 次。如下圖所示：? 用戶收益? 穩(wěn)定電壓水平，改善設備的運行條件；? 提高功率因數(shù)，降低網(wǎng)絡損耗，免受電力部門的罰款；? 降低能耗，提高設備利用率；? 消除諧波注入現(xiàn)象，減少設備損耗，防止系統(tǒng)諧振。 ? 功率因數(shù)低下；大多數(shù)礦熱爐的自然功率因數(shù)都在 ～ 之間，較低的功率因數(shù)不僅使變壓器的效率下降，消耗大量的無用功，且被電力部門加收高額電力罰款；? 三相不平衡；由于電極的人工控制以及堆料的工藝，導致三相間的電力不平衡加大，最高不平衡度可以達到 20％以上，冶煉效率的低下；? 諧波含量較小，一般不超過 10%；? 負荷波動較小；? 推薦方案: TPVC 高壓并聯(lián)無功補償為了解決礦熱爐功率因數(shù)低下的問題，推薦采用 TPVC 高壓并聯(lián)無功補償?shù)姆绞絹斫鉀Q，通常是在高壓端進行無功補償。該裝置安裝無需長時間停產(chǎn)，適用已安裝生產(chǎn)中的礦熱爐的無功補償，可杜絕因為功率因數(shù)低而被加收的電費力率調(diào)整費。因此，機車牽引負荷屬于大容量沖擊性負荷。? 諧波問題嚴重：電力機車通常采用單相整流供電方式，負荷電流中的諧波含量非常豐富，包括全部的奇次諧波，因此牽引變電站大都需要裝設濾波器。同時，變電站空載時會出現(xiàn)“無功反送”現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，牽引變電站的月平均功率因數(shù)一般在 ～ 左右，每年需要面臨來自電力部門的巨額罰款。? 推薦方案：TSVC 靜止型動態(tài)無功補償器根據(jù)實際測算或者估算的補償容量，選擇相應的 TSVC 靜止型動態(tài)無功補償器，濾波通道一般配置 3 次、5 次、7 次和 11 次。? 推薦方案：TPPF 無源濾波器+TAPF 有源濾波器集中濾波方案在低壓系統(tǒng)，配置無源濾波器補償?shù)痛沃C波和無功功率，配置動態(tài)有源濾波器集中補償高次諧波，以達到最佳的治理效果。負荷波動不大，但功率因數(shù)較低，一般只有 左右，諧波含量較小。? 用戶收益? 提高功率因數(shù)，避免電力罰款；? 降耗節(jié)能，降低生產(chǎn)成本；9 / 41 礦業(yè)行業(yè)本行業(yè)中，廣泛使用礦井提升機、各類粉碎機、破碎機、球磨機、電鏟類負載等。如下圖所示：? 用戶收益? 提高電壓質(zhì)量；入諧波電流,使電壓正弦波形發(fā)生畸變,并引起晶閘管電路觸發(fā)不同步,電動機力矩不穩(wěn),電網(wǎng)諧振等事故，提升機等大功率負載頻繁起動,無功沖擊導致電網(wǎng)電壓產(chǎn)生波動,對井上下電器設備產(chǎn)生干擾。投入動補濾波裝置后，電網(wǎng)和主變壓器僅傳輸有功功率，可提高效率，減少損耗。由于提升機為短時循環(huán)工作制的負載，一個提升機循環(huán)分為加速、等速、減速和休止幾個工作狀態(tài)，各階段所需功率均不同，而電容器組只能輸出恒定無功功率，造成有時無功不夠，有時過補現(xiàn)象。 電力系統(tǒng)行業(yè)? 遠距離電力傳輸全球電力目前正在趨向長距離輸電，同時帶來的問題是高能量損耗。? 用戶收益? 穩(wěn)定弱系統(tǒng)電壓? 減少傳輸損耗? 增加傳輸能力，使現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)揮最大效率? 提高瞬變穩(wěn)態(tài)極限? 增加小干擾下的阻尼? 增強電壓控制及穩(wěn)定性? 緩沖功率振蕩? 變電站 在區(qū)域電網(wǎng)中，一般采用分級投切電容器組的方式來補償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負載的變化而實現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié)，在保障母線功率因數(shù)的同時，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。并且，安裝新的 TSVC 時，可以充分利用原有的固定電容器組，只需增加晶閘管相控電抗器(TCR)部分即可，用最少的投資取得最佳的效果，成為改善區(qū)域電網(wǎng)供電質(zhì)量的最有效方法。? 大功率整流器? 負荷特性? 負荷波動較?。? 對大功率三相全控橋 6 脈整流裝置來說，由整流裝置產(chǎn)生的諧波占基波的 2533%，產(chǎn)生的特征諧波為 6N177。整流變壓器組帶移相繞組并聯(lián)運行可組成 12 脈波，網(wǎng)側(cè)特征次數(shù)為 11 次、13 次、23 次、25 次等，以 11 次、13 次最大；? 諧波對整流器的影響；整流變壓器繞組在諧波作用下?lián)p耗和發(fā)熱增加；整流器在運行中自身是諧波源，但同時其觸發(fā)控制系統(tǒng)又受到電壓諧波的影響，整流器的換相過程會使電壓出現(xiàn)“缺口” ，影響電壓過零點的檢測，影響控制觸發(fā)的同步；? 諧波使絕緣加速老化，增加電纜發(fā)生故障的概率；? 對重合閘影響，高次諧波使電弧熄滅時間明顯延遲，導致單相重合閘失敗或者對單相重合閘采用較長的無電時間，對系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性不利。如果電網(wǎng)系統(tǒng)小，諧波治理的目標要求高，除安裝大容量無源濾波裝置外，可以混合使用小容量的有源濾波器 TAPF，以達到電能質(zhì)量治理的較高要求。? 用戶收益? 提高功率因數(shù)，避免電力罰款，減小生產(chǎn)成本；? 降耗節(jié)能，降低生產(chǎn)成本；? 減小諧波對整流變的影響，保障供電的可靠性和安全性；? 減小諧波對工藝過程控制系統(tǒng)的影響，保障用戶產(chǎn)品的質(zhì)量； 硅材料加工行業(yè)近年來，各種晶體材料特別是以單晶硅、鑄錠硅、高純硅為代表的高科技附加值材料及其相關(guān)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，成為當代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支柱，并使信息產(chǎn)業(yè)成為全球經(jīng)濟發(fā)展中增長最快的先導產(chǎn)業(yè)。其生產(chǎn)工藝通常分為熔融加熱和直流加熱，熔融加熱多采用中頻加熱爐，直拉式單晶多采用直流加熱爐。? 鑄錠爐? 負荷特性? 負載諧波含量大。? 屬于波動性負載，波動迅速頻繁；運用傳統(tǒng)的無源濾波器根本滿足不了快速跟蹤的要求；? 功率因數(shù)較低，一般 左右；? 推薦方案：TPPF 無源濾波器+TAPF 有源濾波器集中濾波方案采用混合并聯(lián)型動態(tài)濾波補償方案，TPPF 無源濾波器補償?shù)痛未沃C波和無功，剩下的高次諧波由 TAPF 有源電力濾波器來承擔，將會收到良好的效果。在有特殊要求的場合下，采用混合并聯(lián)型動態(tài)濾波補償方案，TPPF 無源濾波器補償?shù)痛未沃C波和無功，剩下的高次諧波由TAPF 有源濾波器來承擔，將會收到良好的效果。石化企業(yè)低壓配電系統(tǒng)主要諧波源有：機泵的變頻調(diào)速裝置；不間斷電源裝置；變電所用直流電源成套設備；電動機的軟起動設備；新型照明燈具（節(jié)能燈、采用電子鎮(zhèn)流器的日光燈）用于對一級負荷中特別重要的負荷供電，這些負荷包括：工藝過程控制 DCS 系統(tǒng)，配電系統(tǒng)的微機監(jiān)控系統(tǒng)，火災報警系統(tǒng)以及工廠智能化信息管理系統(tǒng)等。大量諧波串入高壓側(cè)將導致其他重要的負荷如 DCS 系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等出現(xiàn)異常，影響正常生產(chǎn)生活。? 用戶收益? 消除系統(tǒng)諧波影響；? 降耗節(jié)能，降低生產(chǎn)成本；? 提高功率因數(shù)，避免無功罰款；? 增加電容器使用壽命；? 可以減少變壓器、電纜、電機的發(fā)熱，增加其使用壽命，延長設備運行的平均無故障時間，降低維護、維修及更換設備的費用? 消除系統(tǒng)諧振隱患，保障供電系統(tǒng)的安全性和可靠性；? 穩(wěn)定電壓，減小諧波對工藝過程控制系統(tǒng)的干擾；? 保障重要敏感設備安全穩(wěn)定運行；15 / 41 煙草行業(yè)? 負荷分析卷煙廠的負荷種類多，包括：生產(chǎn)設備：制絲生產(chǎn)線、卷機包生產(chǎn)線、裝封箱等生產(chǎn)線上的生產(chǎn)設備；這些生產(chǎn)設備均為變頻驅(qū)動設備，諧波污染嚴重。有大量的變頻設備，諧波污染嚴重。? 推薦方案：TPPF 無源濾波器+TAPF 有源濾波器集中濾波方案針對所有低壓系統(tǒng)，配置帶有濾波功能的電容補償裝置，以吸收系統(tǒng)中主要的諧波分量；在污染嚴重的低壓系統(tǒng)，配置不同濾波系數(shù)的組合無源濾波器；在重點負荷，配置動態(tài)有源濾波器，以達到最佳的治理效果。目前小功率通用型變頻器在國內(nèi)水泥廠已普遍應用，大功率高壓的泵類和風機負載也開始采用了大功率高壓變頻器。治理好諧波問題，有利于提高供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，有利于降低整個配電系統(tǒng)的電力損耗。? 用戶收益? 有效提升功率因數(shù)，避免罰款；? 降耗節(jié)能，降低生產(chǎn)成本；? 徹底濾除諧波，保障自動化生產(chǎn)設備的安全可靠運行，提高電機的運行效率； 水處理行業(yè)? 負荷分析我國污水處理廠的能耗問題十分突出，節(jié)能潛力巨大。以泵、風機為主要負載。? 增加了諧波附加損耗；? 引起變壓器、電動機振動、發(fā)熱等問題，導致使用壽命大大縮短；? 無功補償電容器不能正常投切，功率因數(shù)低，面臨電力部門罰款；? 推薦方案：TPPF 無源濾波器+TAPF 有源濾波器集中濾波方案在低壓系統(tǒng)，配置無源濾波器補償?shù)痛沃C波和無功功率，配置動態(tài)有源濾波器集中補償高次諧波，以達到最佳的治理效果。? 推薦方案：TPPF 無源濾波器+TAPF 有源濾波器集中濾波方案在低壓系統(tǒng)，配置無源濾波器補償?shù)痛沃C波和無功功率，配置動態(tài)有源濾波器集中補償高次諧波，以達到最佳的治理效果。由于焊機工作具有隨機性、快速性以及沖擊性的特點，使得大量應用焊機的汽車制造行業(yè)的電能質(zhì)量問題及其嚴重，實踐和分析都表明，焊機帶來的不僅是諧波問題，還會引起無功沖擊引起閃變、電壓跌落。汽車涂裝車間、自動化程度比較高的生產(chǎn)車間，諧波對自動化生產(chǎn)線也會產(chǎn)生影響。同時，該車間所有變壓器負荷電流都存在嚴重的無功功率需求，部分變壓器平均功率因數(shù)僅為 左右，存在嚴重的功率損耗問題，并導致變壓器輸出有功容量嚴重不足。如果有源部分雙向補償?shù)臒o功容量足夠調(diào)節(jié)動態(tài)變化的無功功率，可以考慮采用 TPVC 并聯(lián)無功補償。電信建筑中存在大容量的諧波源負載，大部分為單相非線性負荷，包括：? 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