紡織行業電能質量特點
紡織廠的主要諧波設備:粗紗、細沙、抓棉、自絡、梳棉、精梳、織機、等設備。產生大量的電力能源額外損耗和電網諧波污染。經過對其電能質量檢測,確定5、7次諧波含量超標。
典型負載
通風設備:為了節約能源,紡織廠采用變頻風機及空調。變頻器是非常典型的諧波源,其電流畸變率達33%以上,會產生大量的5、7、11、13等(6n±1)次諧波;
照明設備:由于紡織廠內部使用大量的節能熒光燈具,因此會產生大量的諧波電流,熒光燈接成三相四線負載時,中線上就會流過很大的三次諧波電流;
粗紗、細沙、抓棉等設備:因為紡織過程中在生產線上使用了大量變頻調速設備和整流器,而且在紗廠所用的各種大大小小的電機都帶有變頻等非線性負載,會產生大量的諧波電流,降低了整個系統的電能質量。
紡織廠配電系統諧波特點如下表所示:
諧波源負載種類 | 諧波電流次數 | 諧波電流畸變率 |
照明設備、電腦等 | 3、5、7、9等(2n±1)次 | (7~10) % |
粗紗、細沙、抓棉等設備 | 3、5、7、9等(2n±1)次 | (15~25)% |
產生危害
諧波的危害具體表現在以下幾個方面。
1)變壓器
諧波電流和諧波電壓將增加變壓器銅損和鐵損,結果使變壓器溫度上升,影響絕緣能力,造成容量裕度減小。諧波還能產生共振及噪聲。
2)紡織生產線
對于紡紗生產線,在生產過程中,諧波電流可造成出現誤跳閘,那么有可能出現開卷或卷取過程中斷,而紡紗也會因此崩斷,輕則造成一定的經濟損失,重則耽誤工作計劃進度,延長交貨期,帶來惡劣影響。
3)電機設備
由于諧波電流而導致電能質量不高,使得電機工作不穩定,會導致生產的紡紗質量不達標。
4)計量儀表
計量儀表因為諧波會造成感應盤產生額外轉矩,引起誤差,降低精度,甚至燒毀線圈。
5)電力電纜
高頻諧波電流會在導體中引起集膚效應,產生額外溫升增加銅耗。特別是零序的3次諧波電流在中性線中是相互疊加的,使供電系統中的中性線電流很大,有的中性線上的電流還會超過相電流,使中性線發熱,加速絕緣層老化,甚至引起火災。此外當中性線上有較大的諧波電流時,導線的阻抗能產生大的中性線電壓降,干擾各種微電子系統的正常工作。
治理方案
1利用LMSVG實現無功補償
為提高紡織廠供電可靠性和電能質量的傳統做法是加設晶閘管投切電容、晶閘管控制電抗器和磁控電抗器等無功補償設備,并采用LC濾波器減小諧波畸變的影響,與傳統的無功補償裝置相比,基于大功率電力電子技術的LMSVG擁有相當的優勢,LMSVG能夠跟蹤快速變化的負載進行時刻動態補償,并具有無級調節等優勢。
LMSVG選型:LMSVG的補償容量一般按照變壓器容量的30%來選擇。
2利用LMAPF實現諧波治理
紡織廠包括紡紗和織造兩部分,由于生產線上使用了大量變頻調速設備和整流器,產生了大量諧波,對工廠中的各種用電設備造成了嚴重的影響,產生大量的電力能源額外損耗和電網諧波污染。
針對紡織廠系統諧波現狀,治理諧波的最佳解決方案是采用有源濾波技術,一般而言,有源濾波器(受控電流源)與一個產生諧波的負荷并聯連接,該受控電流源產生與負荷的諧波電流大小相同相位相反的補償電流,以此來消除負荷產生的諧波對配電網的影響。
LMAPF選型:
有源濾波器的設計容量=運行電流*電流畸變率
注:為了使補償效果更佳,一般留有裕量,因此一般在計算容量乘以1.2作為最后的配置容量。
項目配置方案
設備名稱 | 安裝位置 | 治理方式 | 解決問題 |
靜止無功發生器LMSVG | 負載進線斷路器下端 | 集中治理,就地治理 | 提高功率因數,穩定系統電壓,降低線路損耗。 |
有源濾波器 | 負載進線斷路器下端 | 集中治理,就地治理 | 濾除諧波電流,提高供電系統可靠性。 |
小結:本裝置投入使用后不僅可以保證配電系統的諧波電流下降幅度非常明顯而且可以提高現場的功率因數,在容量足夠的情況下,現場的電流畸變率將會由23%下降至5%左右。