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臺(tái)達(dá)電能質(zhì)量產(chǎn)品在銅冶煉中的應(yīng)用

中達(dá)電通股份有限公司
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項(xiàng)目背景及現(xiàn)狀
某冶煉廠為國(guó)際知名銅冶煉企業(yè),位于廣東省某市的分廠以再生銅冶煉為主,由于主要工藝過(guò)程為除雜、電解及精煉,需要用到中壓整流變壓器,且各生產(chǎn)車間有大量的變頻器和風(fēng)機(jī)、水泵的使用,造成I段10kV母線諧波含量超標(biāo)、功率因數(shù)嚴(yán)重偏低,經(jīng)測(cè)試,得到測(cè)試數(shù)據(jù),分析如下:
首先,功率因數(shù)為0.7的嚴(yán)重偏低值,每個(gè)月的罰款金額極大,據(jù)悉5月份投入部分負(fù)載時(shí)的罰款額為18.9萬(wàn),隨著負(fù)荷增加,用電量驟升,但功率因數(shù)依然為0.7左右,罰款額將激增;
 1 功率因數(shù)隨生產(chǎn)工況變化趨勢(shì)圖
 
其次,由于脫鋼整流變、生產(chǎn)整流變、種板整流變?nèi)齻(gè)中壓整流變的存在,系統(tǒng)1段10kV母線諧波畸變嚴(yán)重;
 
2 總電流畸變率隨生產(chǎn)工況變化趨勢(shì)圖
 
第三,陽(yáng)極銅生產(chǎn)過(guò)程中由于采用多組同時(shí)生產(chǎn),而每組銅生產(chǎn)的周期相互錯(cuò)開,不斷有某組下銅或提銅過(guò)程,造成負(fù)載波動(dòng)巨大;
 
3 陽(yáng)極銅生產(chǎn)過(guò)程有功功率波動(dòng)趨勢(shì)圖
 
 
4 陽(yáng)極銅生產(chǎn)過(guò)程無(wú)功功率波動(dòng)趨勢(shì)圖
 
最后,頻繁變化的生產(chǎn)工況造成了系統(tǒng)電壓波動(dòng)明顯,最高電壓波動(dòng)范圍為5881V-6113V,波動(dòng)幅值232V,折算至低壓380V側(cè)為8.8V,電壓波動(dòng)巨大,給系統(tǒng)中其它負(fù)荷的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)隱患。
 
5 陽(yáng)極銅生產(chǎn)過(guò)程電壓波動(dòng)分布圖
 
 
6 陽(yáng)極銅生產(chǎn)過(guò)程電壓波動(dòng)趨勢(shì)圖
 
系統(tǒng)存在的風(fēng)險(xiǎn)
根據(jù)以上測(cè)試數(shù)據(jù)可以了解到高壓整流變壓器、凈液車間和陽(yáng)極精煉車間使用的低壓變頻調(diào)速裝置,產(chǎn)生了大量的諧波電流,同時(shí)由于大量的風(fēng)機(jī)水泵裝置運(yùn)行于電網(wǎng)中造成系統(tǒng)功率因數(shù)嚴(yán)重偏低,而且多組陽(yáng)極銅生產(chǎn)過(guò)程不斷有下銅和提銅的過(guò)程,負(fù)載變化較大。因此,分析系統(tǒng)存在很大風(fēng)險(xiǎn),具體表現(xiàn)為:
功率因數(shù)嚴(yán)重偏低,每月罰款額巨大,造成生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本大量增加;
連續(xù)變化的生產(chǎn)工況,造成電壓波動(dòng)明顯,波動(dòng)幅值232V,給系統(tǒng)的用電設(shè)備的正常運(yùn)行帶來(lái)隱患;
高壓側(cè)諧波電流超標(biāo),大量諧波電流存在于電網(wǎng)中,對(duì)高壓系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置造成干擾,造成保護(hù)停機(jī)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行;
大量的諧波存在于電網(wǎng)中,對(duì)網(wǎng)內(nèi)的電機(jī)負(fù)荷產(chǎn)生嚴(yán)重威脅,電機(jī)繞組容易因諧波引起的過(guò)電壓造成擊穿,影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行;
諧波產(chǎn)生的集膚效應(yīng)會(huì)造成變壓器線圈、母排、斷路器、電纜等電氣元件嚴(yán)重發(fā)熱,元器件發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)、短路等問(wèn)題,給系統(tǒng)安全造成極大風(fēng)險(xiǎn);
諧波極易造成保護(hù)誤動(dòng)作,沖擊斷路器的保護(hù)限值,造成斷路器莫名跳閘甚至燒毀,一旦發(fā)生,給生產(chǎn)線造成極大損失;
以上情況最終會(huì)造成某銅冶煉生產(chǎn)車間不能連續(xù)安全運(yùn)營(yíng);投資不能得到有效回報(bào);產(chǎn)品成本增加及運(yùn)營(yíng)成本升高;生產(chǎn)效率降低或產(chǎn)能降低;能耗巨大。所以,銅冶煉生產(chǎn)車間的電能質(zhì)量問(wèn)題急需治理。
 
方案配置
3.1 無(wú)功功率分析
系統(tǒng)電壓10kV,目前功率因數(shù)0.7,電流300A左右,考慮補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.95,使用計(jì)算后無(wú)功需求約為3000kvar,且該生產(chǎn)車間近期總負(fù)荷率將上升約13%左右,所以系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償也需要考慮擴(kuò)容的情況并留有部分余量,最終無(wú)功補(bǔ)償容量需求為3500kvar。
 
3.2 諧波電流分析
系統(tǒng)電壓10kV,電流300A左右,諧波畸變率最高時(shí)為7%,則需要的諧波補(bǔ)償電流為300A×7%=21A,折算至低壓380V側(cè)為552A,考慮到負(fù)載增加情況,所以配置兩臺(tái)350A有源濾波器并聯(lián)升壓對(duì)10kV進(jìn)行高效諧波消除。
 
治理方案
4.1 高壓無(wú)功補(bǔ)償方案
Ⅰ段母線額定電壓10000V,配置有源無(wú)功補(bǔ)償器容量為3500KVAR,采用一臺(tái)鏈?zhǔn)礁邏篠VG接入電網(wǎng),接入點(diǎn)為系統(tǒng)預(yù)留的有源無(wú)功補(bǔ)償饋線柜。
4.2   高壓諧波治理方案
Ⅰ段母線額定電壓10000V,配置兩臺(tái)350A有源電力濾波器進(jìn)行諧波補(bǔ)償,兩臺(tái)濾波器并聯(lián)后采用一臺(tái)升壓變壓器接入系統(tǒng)預(yù)留的濾波饋線柜。配置方案如下:
 
表1 方案配置表
安裝位置
型號(hào)
產(chǎn)品類型
柜體尺寸(W×D×H)mm
數(shù)量
備注
有源無(wú)功補(bǔ)償饋線柜
SVG3500A1003A-31
3500KVAR SVG
 
1
 
濾波饋線柜
10kV/0.4kV
專用升壓變壓器
 
1
APF350A43A-31
350A APF
630×635×2130
2
 
4.3   高壓有源無(wú)功補(bǔ)償器和有源電力濾波器治理接入系統(tǒng)圖
圖7 補(bǔ)償設(shè)備接入系統(tǒng)圖
 
 
項(xiàng)目治理效果
5.1功率因數(shù)補(bǔ)償
功率因數(shù)始終保持在0.95左右,每月保證力率獎(jiǎng)勵(lì)。
圖8 補(bǔ)償后的陽(yáng)極銅生產(chǎn)過(guò)程功率因數(shù)趨勢(shì)圖
 
5.2諧波畸變補(bǔ)償
10kV電流畸變率有效改善,從諧波補(bǔ)償之前的7%的畸變率下降為3%。
 
圖9補(bǔ)償前(左)和補(bǔ)償后(右)的陽(yáng)極銅生產(chǎn)過(guò)程諧波畸變率
 
 
5.3設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)照片
圖10 設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)照片
 
 
作者簡(jiǎn)介:
梁錄平,出生于1984年6月,畢業(yè)于西安工業(yè)大學(xué),自動(dòng)化專業(yè),現(xiàn)任中達(dá)電通股份有限公司機(jī)電事業(yè)部節(jié)能應(yīng)用產(chǎn)品處高級(jí)應(yīng)用工程師,主要從事工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電能質(zhì)量問(wèn)題探索和電能質(zhì)量產(chǎn)品在各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用工作。

 
 
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