Caso de fábrica de cimento

Informações básicas dos usuários
Uma fábrica de cimento produz vários tipos de concreto para construção.A empresa possui 3 linhas de produção.A fonte de alimentação chaveada usa motores de acionamento inversor, transformadores de 2000KVA2, 630KVA, e cada transformador é equipado com um gabinete de compensação de capacitor no lado de pressão inferior.O diagrama do sistema de alimentação é o seguinte:

Dados operacionais reais
A potência de saída do soft starter para transformador de 2000KVA é 1720KVA, o fator de potência médio é PF = 0,83, a corrente de trabalho é 2500A, a potência é o transformador 530KVA630KVA, o fator de potência médio é PF = 0,87 e a corrente de trabalho é 770A.O gabinete de compensação de potência reativa sob cada transformador geralmente apresenta falhas de energia, vazamento de óleo do capacitor e informações no display do painel de controle que não permitem operações anormais.Portanto, o fator de potência abrangente é de apenas 0,84 e a penalidade de potência reativa é de cerca de 20.000 em janeiro.E motores de linha de produção e soft starters às vezes podem atrapalhar a fabricação.

Análise da situação do sistema de energia
A carga principal do reator do conversor é de 6 reatores de pulso único.O equipamento de reator produz uma grande quantidade de corrente pulsada no trabalho de conversão de CA em CC.É uma fonte típica de corrente de pulso e é inserida na rede elétrica.As correntes harmônicas causam tensão de trabalho de corrente pulsada à impedância característica da rede elétrica, resultando em perda de quadro de tensão e corrente de trabalho, colocando em risco a qualidade e segurança de operação das fontes de alimentação chaveadas, aumentando a perda de linha e o desvio de tensão de trabalho, e causando efeitos negativos sobre a rede elétrica e as próprias usinas influenciam.
A interface do computador controlador do programa (PLC) é sensível à distorção harmônica da tensão de trabalho da fonte de alimentação chaveada.Geralmente é estipulado que a perda de quadro de tensão de trabalho da corrente de pulso total (THD) é inferior a 5%, e a tensão de trabalho da corrente de pulso individual. Se a taxa de quadros for muito alta, o erro de operação do sistema de controle pode levar à interrupção de produção ou operação, resultando em um grande acidente de responsabilidade de produção.
Quando o banco de capacitores de compensação de potência reativa é colocado em operação, porque a impedância característica da corrente de pulso do banco de capacitores é pequena, uma grande quantidade de corrente de pulso é introduzida na composição do capacitor, e a quantidade de corrente se expande rapidamente, afetando seriamente sua vida útil. .Por outro lado, quando o capacitor de corrente de pulso do banco de capacitores é equivalente ao indutor de corrente de pulso equivalente do software do sistema, o aumento na corrente harmônica (2-10 vezes) fará com que o capacitor superaqueça e o destrua, e o a corrente de pulso fará com que a frequência da potência de saída mude.A forma de onda senoidal está fora do quadro, resultando em uma onda aguda em forma de dente de serra, e causará descarga parcial do material da camada isolante, acelerando assim a fragilização do material da camada isolante e causando danos ao capacitor.Portanto, o gabinete de compensação de potência reativa do capacitor não pode ser usado para compensação de potência do inversor, e um filtro com função de supressão de corrente de pulso deve ser selecionado para compensação de potência reativa de baixa tensão.

Filtrar plano de tratamento de compensação de potência reativa
Metas de governança
O projeto do equipamento de compensação de filtro atende aos requisitos de supressão de harmônicas e gerenciamento de supressão de potência reativa.
No modo de operação do sistema 0,4KV, após o equipamento de compensação do filtro ser colocado em operação, a corrente de pulso é suprimida e o fator de potência médio mensal é de cerca de 0,92.
Ressonância harmônica de alta ordem, sobretensão de ressonância e sobrecorrente causada pela conexão ao circuito derivado de compensação do filtro não ocorrerão.
O design segue os padrões
Qualidade de energia Harmônicos da rede pública GB/T14519-1993
Qualidade de energia Flutuação de tensão e cintilação GB12326-2000
Condições técnicas gerais do dispositivo de compensação de potência reativa de baixa tensão GB/T 15576-1995
Dispositivo de compensação de potência reativa de baixa tensão JB/T 7115-1993
Condições técnicas de compensação de potência reativa JB/T9663-1999 “Controlador de compensação automática de potência reativa de baixa tensão” do valor limite de corrente harmônica de alta ordem de energia de baixa tensão e equipamentos eletrônicos GB/T17625.7-1998
Termos eletrotécnicos Capacitores de potência GB/T 2900.16-1996
Capacitor shunt de baixa tensão GB/T 3983.1-1989
Reator GB10229-88
Reator IEC 289-88
Controlador de compensação de potência reativa de baixa tensão solicita condições técnicas DL/T597-1996
Grau de proteção de gabinete elétrico de baixa tensão GB5013.1-1997
Equipamento completo de manobra e controle de baixa tensão GB7251.1-1997

conceito de projeto
De acordo com a situação específica da empresa, o fator de potência e a supressão da corrente de pulso são considerados na compensação do filtro da fonte de alimentação do inversor, e o equipamento de compensação de falha do filtro é colocado no lado da tensão inferior de 0,4kV do transformador, que pode suprimir a corrente de pulso e compensar a melhoria do fator de potência.
No conversor, o reator gera 6K-1 correntes de pulso avançadas de acordo com o fluxo de corrente da série Fourier e, em seguida, gera 5 correntes de pulso avançadas, cada uma em cerca de 250 Hz e 7350 Hz.Portanto, ao projetar compensação de potência reativa para fornos de indução de frequência intermediária, é necessário projetar frequências em torno de 250 Hz e 350 Hz para garantir que o ramo de compensação do filtro possa efetivamente suprimir correntes de pulso, compensar cargas reativas ao mesmo tempo e melhorar o fator de potência.

tarefa de projeto
O fator de potência abrangente da linha de energia do inversor emparelhado do transformador CA de 2.000 kV é compensado de 0,8 a 0,95.O equipamento de compensação do filtro deve ser equipado com um volume de 760kV, e convertido automaticamente em 8 conjuntos de volumes, sendo que um conjunto coopera com a compensação do enrolamento no lado da tensão inferior do transformador.A carga de trabalho de ajuste de classe é de 45KVAR, que pode atender a diversos requisitos de energia da linha de produção.O fator de potência abrangente da linha de conversores emparelhados com transformador de 630kV foi compensado e a faixa de compensação é de 0,8 a 0,95.O equipamento de compensação do filtro deve ser equipado com volume de 310kV, que é automaticamente convertido em quatro conjuntos de volumes, e um conjunto coopera com o resistor de enrolamento no lado da tensão inferior do transformador para compensação.A carga de trabalho de ajuste de classe é de 26KVAR, que pode atender a diversos requisitos de energia da linha de produção.O projeto do esquema garante totalmente que o fator de potência exceda 0,95.

Análise de efeito após instalação de compensação de filtro
Em julho de 2010, foi instalado e colocado em operação o dispositivo de compensação de potência reativa de filtragem do inversor.O dispositivo rastreia automaticamente a mudança de carga do inversor, suprime harmônicos de alta ordem em tempo real, compensa a potência reativa e melhora o fator de potência.detalhes como segue:

Depois que o dispositivo de compensação do filtro é colocado em uso, a curva de mudança do fator de potência após o dispositivo de compensação do filtro ser colocado em uso é de cerca de 0,97 (a parte elevada é de cerca de 0,8 quando o dispositivo de compensação do filtro é removido)

Operação de carga
A corrente utilizada pelos transformadores de 2.000KVA é reduzida de 2.500A para 2.120A, uma queda de 15%;a corrente utilizada pelos transformadores de 630KVA é reduzida de 770A para 620A, uma queda de 19%.Após a compensação, o valor de redução da perda de potência é WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=50×{(0,85×4500)/4500}2×0,4≈34(kw h) No fórmula, Pd é a perda de curto-circuito do transformador, que é de 50KW, e a economia anual de despesas com eletricidade é de 34 * 20 * 30 * 10 * 0,7 = 142.800 yuans (com base no trabalho 20 horas por dia, 30 dias por mês , 10 meses por ano, 0,7 yuans por kWh).

situação do fator de potência
O índice geral de engenharia de energia da empresa aumentou de 0,8 para 0,95, e o índice mensal de engenharia de energia permaneceu em 0,96-0,98, passando de mais de 20.000 yuans por mês para mais de 6.000-10.000 yuans por mês.
A compensação de potência reativa de baixa tensão do filtro de conversão de frequência tem a capacidade de suprimir a corrente de pulso e compensar a carga reativa, resolver o problema da penalidade de potência reativa, aumentar a capacidade de saída do transformador, reduzir a perda de compensação de potência ativa, aumentar a produção e trazer benefícios para a empresa Foram produzidos benefícios econômicos óbvios, e o investimento no projeto do cliente é inferior a um ano de aquisição do investimento no projeto.Portanto, a empresa está muito satisfeita com a compensação de potência reativa do filtro inversor e apresentará alguns clientes no futuro.