กรณีโรงงานเหล็กเส้นอัดแรง

ข้อมูลเบื้องต้นของผู้ใช้
องค์กรหลักของบริษัทฮาร์ดแวร์และวัสดุก่อสร้างผลิตเหล็กกลม PC แผ่นปลาย เส้นสังกะสี สายวัสดุดัดแปลง 30MnSi และสินค้าโภคภัณฑ์อื่น ๆ อย่างปลอดภัยบริษัทมีสายการผลิตที่ยอดเยี่ยม 4 สาย ซึ่งใช้การทำความร้อนความถี่กลางและมอเตอร์ขับเคลื่อนความถี่แปรผัน DC โดยมีกำลัง 2000KVA2 (ใช้งานควบคู่)แผนภาพระบบจ่ายไฟมีดังนี้:

ข้อมูลการดำเนินงานจริง
ตัวประกอบกำลังเฉพาะคือ PF = 0.82 กระแสไฟฟ้าทำงานคือ 2250A กระแสพัลส์หลักคือ 5 เท่า และกระแสรวมจะกลายเป็น 23.6%

การวิเคราะห์สถานการณ์ระบบไฟฟ้า
โหลดหลักของเตาเหนี่ยวนำความถี่กลาง เตาเหนี่ยวนำความถี่กลาง และแหล่งจ่ายไฟวงจรเรียงกระแสอินเวอร์เตอร์คือวงจรเรียงกระแสพัลส์ที่ 6อุปกรณ์วงจรเรียงกระแสจะสร้างกระแสพัลส์จำนวนมากเมื่อแปลงกระแสไฟ AC เป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกระแสไฟฟ้าฮาร์มอนิกที่ป้อนเข้าไปในโครงข่ายไฟฟ้าสามารถทำให้เกิดพัลส์ แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานในปัจจุบัน ส่งผลให้เกิดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในการทำงาน เป็นอันตรายต่อคุณภาพและความปลอดภัยในการดำเนินงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง เพิ่มการสูญเสียสายและการเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน และส่งผลเสียต่อโครงข่ายไฟฟ้าและ อุปกรณ์ไฟฟ้าของโรงไฟฟ้านั่นเอง
อินเทอร์เฟซคอมพิวเตอร์ตัวควบคุมโปรแกรม (PLC) มีความไวต่อการบิดเบือนฮาร์มอนิกของแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งโดยทั่วไปกำหนดไว้ว่าการสูญเสียเฟรมแรงดันไฟฟ้าทำงานปัจจุบันพัลส์ทั้งหมด (THD) น้อยกว่า 5% และแรงดันไฟฟ้าทำงานปัจจุบันพัลส์ส่วนบุคคลหากอัตราเฟรมสูงเกินไป ข้อผิดพลาดในการทำงานของระบบควบคุมอาจทำให้เกิดการหยุดชะงักของ การผลิตหรือการดำเนินงานส่งผลให้เกิดอุบัติเหตุอันเนื่องมาจากความรับผิดในการผลิตครั้งใหญ่ดังนั้นควรใช้การชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟแรงดันต่ำของตัวกรองพร้อมฟังก์ชันตัวกรองกระแสพัลส์เพื่อชดเชยโหลดรีแอกทีฟและปรับปรุงตัวประกอบกำลัง

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 บริษัทได้ออกแบบชุดแผนการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟโดยละเอียดสำหรับเตาเหนี่ยวนำความถี่กลางและแหล่งจ่ายไฟอินเวอร์เตอร์เมื่อพิจารณาถึงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าโหลดและตัวกรองกระแสพัลส์ ชุดตัวกรองการชดเชยกำลังไฟฟ้าปฏิกิริยาแรงดันต่ำของตัวกรอง กรองกระแสพัลส์ ชดเชยโหลดปฏิกิริยา และปรับปรุงตัวประกอบกำลัง
ในกระบวนการทั้งหมดของเตาเหนี่ยวนำความถี่กลางและตัวแปลง ส่วนประกอบโดยรวมจะสร้างกระแสพัลส์ 6K ซึ่งจะถูกแปลงตามการไหลของกระแสของซีรีย์ฟูริเยร์ และกระแสพัลส์ลักษณะเฉพาะจะถูกสร้างขึ้นที่ 5250Hz และ 7350Hzดังนั้น เมื่อออกแบบการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟของตัวกรอง ชุดซอฟต์สตาร์ทและรูปแบบการออกแบบความถี่ 350Hz ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวงจรจ่ายไฟการชดเชยตัวกรองมีความสมเหตุสมผล และการชดเชยพลังงานเอาท์พุตกระแสพัลส์ของตัวกรองได้รับการปรับปรุงเพื่อปรับปรุงตัวประกอบกำลังเพื่อให้กระแสพัลส์ของซอฟต์แวร์ระบบเป็น สอดคล้องกับ GB/T3 เป็นเอกฉันท์

งานออกแบบ
ตัวประกอบกำลังซอฟต์สตาร์ทและซอฟต์สตาร์ทเตอร์ของหม้อแปลง 2000KVA แต่ละกลุ่มได้รับการชดเชยจาก 0.8 เป็น 0.95 กระแสพัลส์ที่ 5 จะลดลงจาก 420A เป็น 86A กระแสพัลส์ที่ 7 จะลดลงจาก 230A เป็น 46A และอุปกรณ์ชดเชยตัวกรองจำเป็นต้อง ติดตั้งด้วยปริมาตร 1,060KVarตัวกรองแบ่งออกเป็น 6 กลุ่ม การชดเชยตัวกรองใช้สำหรับสตาร์ทซอฟต์สตาร์ทและแหล่งจ่ายไฟสลับบัลลาสต์ ตัวกรองแบ่งออกเป็น 5 ครั้ง 7 ครั้ง และวงจรจ่ายไฟชดเชยตัวกรองจะถูกแปลงโดยอัตโนมัติเพื่อพิจารณาเตาเหนี่ยวนำความถี่กลาง บทบัญญัติโครงการการออกแบบการชดเชยการกรองและพลังงานปฏิกิริยา
การออกแบบนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการควบคุมฮาร์มอนิกเป็นไปตามมาตรฐานแห่งชาติ GB/T 14549-93 และปรับค่าตัวประกอบกำลังของเตาความถี่กลางและตัวแปลงความถี่ที่สูงกว่า 0.95ดังที่แสดงด้านล่าง:

การวิเคราะห์ผลกระทบหลังการติดตั้งการชดเชยตัวกรอง
ในเดือนมิถุนายน 2010 ได้มีการติดตั้งและใช้งานเตาความถี่กลางและอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาของตัวกรองตัวแปลงความถี่อุปกรณ์จะติดตามการเปลี่ยนแปลงโหลดของเตาความถี่กลางและตัวแปลงความถี่โดยอัตโนมัติ และจะกำจัดฮาร์โมนิกที่มีลำดับสูงเพื่อชดเชยกำลังรีแอกทีฟและปรับปรุงตัวประกอบกำลังรายละเอียดดังต่อไปนี้:

แผนภาพการกระจายสเปกตรัมฮาร์มอนิก

โหลดรูปคลื่น

หลังจากใช้งานอุปกรณ์ชดเชยตัวกรองแล้ว เส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงตัวประกอบกำลังหลังจากใช้งานอุปกรณ์ชดเชยตัวกรองจะอยู่ที่ประมาณ 0.97 (ส่วนที่ยกขึ้นคือประมาณ 0.8 เมื่อถอดอุปกรณ์ชดเชยตัวกรองออก)

การดำเนินการโหลด
กระแสไฟที่ใช้โดยหม้อแปลง 2000KVA แต่ละชุดจะลดลงจาก 2250A เป็น 1860A ซึ่งลดลง 17%หลังจากการชดเชย ค่าการลดการสูญเสียพลังงานคือ WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=24 ×{(0.85×2000)/2000}2×0.4γ16 (kw h) ในสูตร Pd คือการสูญเสียการลัดวงจรของหม้อแปลงซึ่งก็คือ 24KW และการประหยัดค่าไฟฟ้าต่อปีคือ 16*20*30*10*0.7=67,000 หยวน (ตามการทำงาน 20 ชั่วโมง a วัน 30 วันต่อเดือน 10 เดือนต่อปี 0.7 หยวนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง)ประหยัดค่าไฟฟ้าเนื่องจากการลดฮาร์มอนิก: การสูญเสียที่เกิดจากกระแสฮาร์มอนิกไปยังหม้อแปลงส่วนใหญ่จะเพิ่มการสูญเสียเฟอร์โรแมกเนติกและการสูญเสียทองแดง การสูญเสียเฟอร์โรแมกเนติกเกี่ยวข้องกับกำลังที่สามของความถี่กระแสฮาร์มอนิกโดยทั่วไป 2%~5% จะใช้ในด้านวิศวกรรม และ 2% ใช้สำหรับโหลดที่แก้ไขแล้ว ซึ่งก็คือ: WS=2000*6000*0.7*0.02γ168,000 หยวน นั่นคือ การประหยัดไฟฟ้าประจำปี (6.7+16.8)* 2=47 (10,000 หยวน)

สถานการณ์ตัวประกอบกำลัง
ปัจจัยด้านสิทธิโดยรวมของบริษัทเพิ่มขึ้นจาก 0.8 เป็น 0.95 และปัจจัยด้านสิทธิรายเดือนยังคงอยู่ที่ 0.96-0.98 พร้อมรางวัลเพิ่มเติม 6,000-10,000 หยวน
โดยรวมแล้ว การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟแรงดันต่ำของตัวกรอง MFF และ VF มีตัวกรองที่ยอดเยี่ยมและชดเชยโหลดรีแอกทีฟ แก้ปัญหาบทลงโทษของพลังงานรีแอกทีฟ เพิ่มกำลังการผลิตเอาต์พุตของหม้อแปลง ปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า ปรับปรุงลักษณะของไฟฟ้าที่ใช้ และลดการสิ้นเปลืองค่าชดเชยพลังงานที่ใช้งาน, การปรับปรุงประสิทธิภาพ, ผลประโยชน์เชิงเศรษฐกิจที่สำคัญต่อบริษัท, การลงทุนที่มีอัตราผลตอบแทนให้กับลูกค้าน้อยกว่าหนึ่งปี เป็นต้น ดังนั้น บริษัทจึงพอใจกับการชดเชยของเตาเหนี่ยวนำความถี่กลางเป็นอย่างมาก และโหลดปฏิกิริยาของตัวกรองของแหล่งจ่ายไฟอินเวอร์เตอร์ และจะแนะนำลูกค้าจำนวนมากในอนาคต