กรณีโรงงานปูนซีเมนต์

ข้อมูลเบื้องต้นของผู้ใช้
โรงงานปูนซีเมนต์แห่งหนึ่งผลิตคอนกรีตก่อสร้างหลายประเภทบริษัทมี 3 สายการผลิตแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนอินเวอร์เตอร์ หม้อแปลงขนาด 2000KVA2 และ 630KVA และหม้อแปลงแต่ละตัวจะติดตั้งตู้ชดเชยตัวเก็บประจุที่ด้านแรงดันด้านล่างแผนภาพระบบจ่ายไฟมีดังนี้:

ข้อมูลการดำเนินงานจริง
กำลังขับของซอฟต์สตาร์ทเตอร์สำหรับหม้อแปลง 2000KVA คือ 1720KVA ค่าตัวประกอบกำลังเฉลี่ยคือ PF=0.83 กระแสไฟฟ้าทำงานคือ 2500A กำลังไฟคือหม้อแปลง 530KVA630KVA ค่าตัวประกอบกำลังเฉลี่ยคือ PF=0.87 และกระแสไฟทำงานคือ 770Aตู้ชดเชยกำลังรีแอกทีฟใต้หม้อแปลงแต่ละตัวมักจะมีการตัดจ่ายไฟ น้ำมันรั่วของตัวเก็บประจุ และข้อมูลจอแสดงผลแผงควบคุมที่ไม่อนุญาตให้ทำงานผิดปกติดังนั้น ค่าตัวประกอบกำลังแบบครอบคลุมจึงอยู่ที่ 0.84 เท่านั้น และค่าปรับกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟคือประมาณ 20,000 ในเดือนมกราคมและบางครั้งมอเตอร์ในสายการผลิตและซอฟต์สตาร์ทอาจขัดขวางการผลิตได้

การวิเคราะห์สถานการณ์ระบบไฟฟ้า
โหลดหลักของบัลลาสต์คอนเวอร์เตอร์คือบัลลาสต์พัลส์เดี่ยว 6 ตัวอุปกรณ์บัลลาสต์สร้างกระแสพัลส์จำนวนมากในงานแปลง AC เป็น DCเป็นแหล่งกระแสพัลส์ทั่วไปและถูกป้อนเข้าสู่โครงข่ายไฟฟ้ากระแสฮาร์มอนิกทำให้เกิดแรงดันไฟทำงานแบบพัลส์จนถึงอิมพีแดนซ์เฉพาะของโครงข่ายไฟฟ้า ส่งผลให้เฟรมสูญเสียแรงดันและกระแสในการทำงาน เป็นอันตรายต่อคุณภาพและความปลอดภัยในการทำงานของอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง เพิ่มการสูญเสียสายและการเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน และก่อให้เกิดผลเสียต่อ โครงข่ายไฟฟ้าและโรงไฟฟ้าเองก็มีอิทธิพล
อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์ตัวควบคุมโปรแกรม (PLC) มีความไวต่อการบิดเบือนฮาร์มอนิกของแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งโดยทั่วไปกำหนดไว้ว่าการสูญเสียเฟรมแรงดันไฟฟ้าทำงานปัจจุบันพัลส์ทั้งหมด (THD) น้อยกว่า 5% และแรงดันไฟฟ้าทำงานปัจจุบันพัลส์ส่วนบุคคลหากอัตราเฟรมสูงเกินไป ข้อผิดพลาดในการทำงานของระบบควบคุมอาจทำให้เกิดการหยุดชะงักของ การผลิตหรือการดำเนินงานส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุอันเนื่องมาจากความรับผิดในการผลิตครั้งใหญ่
เมื่อธนาคารตัวเก็บประจุชดเชยพลังงานรีแอกทีฟถูกนำไปใช้งาน เนื่องจากอิมพีแดนซ์ลักษณะกระแสพัลส์ของธนาคารตัวเก็บประจุมีขนาดเล็ก กระแสไฟฟ้าพัลส์จำนวนมากจะถูกนำเข้าสู่องค์ประกอบของตัวเก็บประจุ และปริมาณปัจจุบันจะขยายตัวอย่างรวดเร็ว ส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานอย่างจริงจัง .ในทางกลับกัน เมื่อตัวเก็บประจุกระแสพัลส์ของธนาคารตัวเก็บประจุเทียบเท่ากับตัวเหนี่ยวนำกระแสพัลส์ที่เทียบเท่าของซอฟต์แวร์ระบบ การเพิ่มขึ้นของกระแสฮาร์มอนิก (2-10 เท่า) จะทำให้ตัวเก็บประจุร้อนเกินไปและทำลายมัน และ กระแสพัลส์จะทำให้ความถี่ของกำลังเอาท์พุตเปลี่ยนแปลงรูปคลื่นไซนูซอยด์อยู่นอกเฟรม ทำให้เกิดคลื่นแหลมคมรูปฟันเลื่อย และจะทำให้เกิดการคายประจุของวัสดุชั้นฉนวนบางส่วน ซึ่งจะช่วยเร่งการเปราะของวัสดุชั้นฉนวน และทำให้ตัวเก็บประจุเสียหายดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ตู้ชดเชยพลังงานรีแอกทีฟของตัวเก็บประจุสำหรับการชดเชยพลังงานอินเวอร์เตอร์ได้ และควรเลือกตัวกรองที่มีฟังก์ชันระงับกระแสพัลส์สำหรับการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟแรงดันต่ำ

กรองแผนการบำบัดการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา
เป้าหมายการกำกับดูแล
การออกแบบอุปกรณ์ชดเชยตัวกรองเป็นไปตามข้อกำหนดของการปราบปรามฮาร์มอนิกและการจัดการการปราบปรามพลังงานปฏิกิริยา
ภายใต้โหมดการทำงานของระบบ 0.4KV หลังจากที่อุปกรณ์ชดเชยตัวกรองถูกใช้งาน กระแสพัลส์จะถูกระงับ และตัวประกอบกำลังเฉลี่ยรายเดือนจะอยู่ที่ประมาณ 0.92
จะไม่เกิดฮาร์มอนิกเรโซแนนซ์ลำดับสูง แรงดันเรโซแนนซ์เกิน และกระแสเกินที่เกิดจากการเชื่อมต่อกับวงจรย่อยการชดเชยตัวกรอง
การออกแบบเป็นไปตามมาตรฐาน
คุณภาพไฟฟ้า ฮาร์โมนิคกริดสาธารณะ GB/T14519-1993
คุณภาพไฟฟ้า ความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและการสั่นไหว GB12326-2000
เงื่อนไขทางเทคนิคทั่วไปของอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาแรงดันต่ำ GB/T 15576-1995
อุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาแรงดันต่ำ JB/T 7115-1993
เงื่อนไขทางเทคนิคการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา JB/T9663-1999 “ตัวควบคุมการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาอัตโนมัติแรงดันต่ำ” จากค่าขีดจำกัดกระแสฮาร์มอนิกลำดับสูงของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงดันต่ำและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ GB/T17625.7-1998
เงื่อนไขทางเทคนิคไฟฟ้า ตัวเก็บประจุไฟ GB/T 2900.16-1996
ตัวเก็บประจุแบ่งแรงดันต่ำ GB/T 3983.1-1989
เครื่องปฏิกรณ์ GB10229-88
เครื่องปฏิกรณ์ IEC 289-88
เงื่อนไขทางเทคนิคของตัวควบคุมการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟแรงดันต่ำ DL/T597-1996
เกรดการป้องกันตู้ไฟฟ้าแรงดันต่ำ GB5013.1-1997
สวิตช์เกียร์และอุปกรณ์ควบคุมแรงดันต่ำที่สมบูรณ์ GB7251.1-1997

แนวคิดการออกแบบ
ตามสถานการณ์เฉพาะของบริษัท ค่าตัวประกอบกำลังและการปราบปรามกระแสพัลส์จะพิจารณาในการชดเชยตัวกรองของแหล่งจ่ายไฟอินเวอร์เตอร์ และอุปกรณ์ชดเชยความล้มเหลวของตัวกรองจะถูกตั้งค่าที่ด้านแรงดันไฟฟ้าด้านล่าง 0.4kV ของหม้อแปลง ซึ่งสามารถระงับได้ กระแสพัลส์และชดเชยการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง
ในคอนเวอร์เตอร์ บัลลาสต์จะสร้างกระแสพัลส์ขั้นสูง 6K-1 ตามการไหลของกระแสแบบอนุกรมฟูเรียร์ จากนั้นสร้างกระแสพัลส์ขั้นสูง 5 กระแส แต่ละตัวที่ประมาณ 250Hz และ 7350Hzดังนั้น เมื่อออกแบบการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาสำหรับเตาเหนี่ยวนำความถี่กลาง จำเป็นต้องออกแบบความถี่ประมาณ 250Hz และ 350Hz เพื่อให้แน่ใจว่าสาขาการชดเชยตัวกรองสามารถระงับกระแสพัลส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ชดเชยโหลดปฏิกิริยาในเวลาเดียวกัน และปรับปรุงตัวประกอบกำลัง

งานออกแบบ
ค่าตัวประกอบกำลังที่ครอบคลุมของสายไฟอินเวอร์เตอร์ที่จับคู่ของหม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับขนาด 2000kV ได้รับการชดเชยจาก 0.8 ถึง 0.95อุปกรณ์ชดเชยตัวกรองจะต้องติดตั้งปริมาตร 760kV และแปลงเป็นปริมาตร 8 ชุดโดยอัตโนมัติ และชุดหนึ่งจะทำงานร่วมกับการชดเชยขดลวดที่ด้านแรงดันด้านล่างของหม้อแปลงปริมาณงานของการปรับคลาสคือ 45KVAR ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการพลังงานต่างๆ ของสายการผลิตค่าตัวประกอบกำลังที่ครอบคลุมของสายคอนเวอร์เตอร์ที่จับคู่หม้อแปลง 630kV ได้รับการชดเชย และช่วงการชดเชยอยู่ที่ 0.8 ถึง 0.95อุปกรณ์ชดเชยตัวกรองจะต้องติดตั้งปริมาตร 310kV ซึ่งจะถูกแปลงเป็นปริมาตรสี่ชุดโดยอัตโนมัติ และชุดหนึ่งจะทำงานร่วมกับตัวต้านทานขดลวดที่ด้านแรงดันด้านล่างของหม้อแปลงเพื่อชดเชยปริมาณงานของการปรับคลาสคือ 26KVAR ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการพลังงานต่างๆ ของสายการผลิตการออกแบบโครงร่างรับประกันอย่างเต็มที่ว่าตัวประกอบกำลังเกิน 0.95

การวิเคราะห์ผลกระทบหลังการติดตั้งการชดเชยตัวกรอง
ในเดือนกรกฎาคม 2010 มีการติดตั้งและใช้งานอุปกรณ์ชดเชยพลังงานรีแอกทีฟกรองอินเวอร์เตอร์อุปกรณ์จะติดตามการเปลี่ยนแปลงโหลดของอินเวอร์เตอร์โดยอัตโนมัติ ลดฮาร์โมนิคลำดับสูงแบบเรียลไทม์ ชดเชยกำลังรีแอกทีฟ และปรับปรุงตัวประกอบกำลังรายละเอียดดังต่อไปนี้:

หลังจากใช้งานอุปกรณ์ชดเชยตัวกรองแล้ว เส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงตัวประกอบกำลังหลังจากใช้งานอุปกรณ์ชดเชยตัวกรองจะอยู่ที่ประมาณ 0.97 (ส่วนที่ยกขึ้นคือประมาณ 0.8 เมื่อถอดอุปกรณ์ชดเชยตัวกรองออก)

การดำเนินการโหลด
กระแสไฟฟ้าที่ใช้โดยหม้อแปลงขนาด 2000KVA ลดลงจาก 2500A เป็น 2120A ลดลง 15%กระแสไฟที่ใช้โดยหม้อแปลงขนาด 630KVA ลดลงจาก 770A เป็น 620A ลดลง 19%หลังจากการชดเชย ค่าการลดการสูญเสียกำลังคือ WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=50×{(0.85×4500)/4500}2×0.4γ34(kw h) ใน สูตร Pd คือ การสูญเสียไฟฟ้าลัดวงจรของหม้อแปลงไฟฟ้า 50KW และประหยัดค่าไฟฟ้าต่อปีได้ 34*20*30*10*0.7=142,800 หยวน (อิงจากการทำงาน 20 ชั่วโมงต่อวัน 30 วันต่อเดือน 10 เดือนต่อปี 0.7 หยวนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง)

สถานการณ์ตัวประกอบกำลัง
ดัชนีวิศวกรรมไฟฟ้าโดยรวมของบริษัทเพิ่มขึ้นจาก 0.8 เป็น 0.95 และดัชนีวิศวกรรมไฟฟ้ารายเดือนยังคงอยู่ที่ 0.96-0.98 เพิ่มขึ้นจากมากกว่า 20,000 หยวนต่อเดือนเป็นมากกว่า 6,000-10,000 หยวนต่อเดือน
การชดเชยพลังงานปฏิกิริยาแรงดันต่ำของตัวกรองการแปลงความถี่มีความสามารถในการระงับกระแสพัลส์และชดเชยโหลดปฏิกิริยา แก้ปัญหาการลงโทษพลังงานปฏิกิริยา เพิ่มความจุเอาต์พุตของหม้อแปลง ลดการสูญเสียการชดเชยพลังงานที่ใช้งานอยู่ เพิ่มผลผลิตและนำผลประโยชน์มาสู่ บริษัท มีการผลิตผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่ชัดเจนและการลงทุนโครงการของลูกค้าน้อยกว่าการได้มาซึ่งการลงทุนโครงการภายในหนึ่งปีดังนั้นบริษัทจึงพอใจกับการชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟของตัวกรองอินเวอร์เตอร์ และจะแนะนำลูกค้าบางรายในอนาคต