時(shí)繼林

（佛山市順德區(qū)駿華機(jī)電安裝工程有限公司，廣東，佛山，528300）

企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能系絆設(shè)計(jì)

時(shí)繼林

（佛山市順德區(qū)駿華機(jī)電安裝工程有限公司，廣東，佛山，528300）

給出了企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣脧肚整體方案，以滿(mǎn)足大型工業(yè)企業(yè)電氣脧肚需要。同時(shí)給出了HVHQC和HVC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，為下一步檢測(cè)與控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。

高低壓配電網(wǎng)；電氣脧肚；脧肚方案；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；控制

一、引言

大型工業(yè)企業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體部門(mén)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了巨大的促進(jìn)作用，特別是一些冶金、化工、鋼鐵等企業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。它們?cè)谔峁┐罅抗I(yè)產(chǎn)品的同時(shí)，也帶來(lái)了一些不利因素，特別是這些高能耗企業(yè)電能消耗過(guò)多，電能損失嚴(yán)重。如何降低企業(yè)能耗，具有極大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，首先建立了企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能整體方案，包括企業(yè)高壓配電網(wǎng)節(jié)能系統(tǒng)、企業(yè)低壓配電網(wǎng)節(jié)能系統(tǒng)，并通過(guò)管理系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和管理。

二、企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能方案

建立企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能整體方案如圖1所示。

圖1 企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能整體方案圖

圖 1所建立的企業(yè)高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能整體方案是一個(gè)涵蓋信息采集、數(shù)據(jù)分析與傳輸、諧波動(dòng)態(tài)治理、無(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)榷囗?xiàng)功能在內(nèi)的高度可靠、配置靈活、可擴(kuò)展的綜合性電氣節(jié)能系統(tǒng)。以相關(guān)技術(shù)為依據(jù)，高低壓電氣節(jié)能裝置相搭配，解決了配電網(wǎng)多層次、全方位綜合節(jié)能的難題，實(shí)現(xiàn)全方位的節(jié)能。同時(shí)利用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)傳輸將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)綜合電氣節(jié)能管理系統(tǒng)，從而對(duì)整個(gè)企業(yè)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量和電能消耗進(jìn)行全方位的管理。整個(gè)方案可分為三個(gè)層面:企業(yè)高壓配電網(wǎng)即10kV側(cè)、企業(yè)低壓配電網(wǎng)即380V側(cè)、監(jiān)控和管理層面。

在10kV側(cè)，主要放置的電氣節(jié)能裝置為HVHQC，它集諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償于一體，是整個(gè)高壓側(cè)電氣節(jié)能的核心，實(shí)際上在進(jìn)行諧波治理時(shí)，一般都會(huì)投入一定數(shù)量的無(wú)源濾波器，它既能進(jìn)行諧波治理，還能補(bǔ)償無(wú)功，但無(wú)源濾波器受系統(tǒng)阻抗等方而的影響，參數(shù)變化時(shí)，濾波效果受到影響，對(duì)于本文來(lái)說(shuō)，主要是新技術(shù)的研究，對(duì)于無(wú)源濾波器的研究較為成熟，因此小作過(guò)多的描述。

將諧波動(dòng)態(tài)治理放到高壓配電網(wǎng)進(jìn)行治理主要是基于以下考慮:

1、在低壓側(cè)進(jìn)行諧波治理時(shí)，山于低壓負(fù)載較多，造成低壓側(cè)的諧波過(guò)大，受電力電子器件的容量限制，諧波過(guò)大時(shí)，造價(jià)將變得很高，同時(shí)可能得小到很好的治理，放到高壓側(cè)進(jìn)行集中治理時(shí)，有利于對(duì)其進(jìn)行有效治理。

2、低壓配電網(wǎng)山高壓配電網(wǎng)通過(guò)降壓變壓器供電，對(duì)于低壓側(cè)的多脈波整流負(fù)載來(lái)說(shuō)，當(dāng)變壓器采用小同的連接方式組合進(jìn)行供電時(shí)，可以消除一定次數(shù)的諧波，從而使高壓側(cè)的諧波含量降低。

3、本文所提的HVHQC系統(tǒng)中諧波治理部分采用的是注入式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于它使有源部分小承受基波電壓，其有源部分的容量將大大降低，同時(shí)，對(duì)于諧波來(lái)說(shuō)，其注入大小跟注入電容有較大的關(guān)系，當(dāng)選取合適的值時(shí)，能對(duì)諧波進(jìn)行有效的治理。

4、HVHQC系統(tǒng)中含有TCR，其觸發(fā)角在調(diào)節(jié)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生附一加諧波，為了保障調(diào)節(jié)過(guò)程中的電能質(zhì)量，需要濾波裝置對(duì)其產(chǎn)生的諧波進(jìn)行治理。

在配電網(wǎng)中，無(wú)功補(bǔ)償主要有以下三種方式:

（1）集中補(bǔ)償，將無(wú)功補(bǔ)償裝置裝設(shè)在企業(yè)或地方總降壓變壓器的6~10kV母線(xiàn)上，用來(lái)提高整個(gè)變電所的功率因數(shù)，使該變電所的供電范圍內(nèi)無(wú)功功率基本平衡。采用這種方式時(shí)可減少高壓線(xiàn)路的無(wú)功功率損耗，而且能夠提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。

（2）分組補(bǔ)償，將無(wú)功補(bǔ)償裝置分別裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車(chē)間的配電母線(xiàn)上，也稱(chēng)為分散補(bǔ)償。這種方式具有與集中補(bǔ)償相同的優(yōu)點(diǎn)，僅無(wú)功補(bǔ)償容量和范圍相對(duì)較小。但是分組補(bǔ)償?shù)男Ч容^明顯，采用也比較普遍。

（3）就地補(bǔ)償，將無(wú)功補(bǔ)償裝置裝設(shè)在異步電動(dòng)機(jī)或電感性用電設(shè)各附一近，就地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，也稱(chēng)為單獨(dú)補(bǔ)償或個(gè)別補(bǔ)償方式。這種方式既能提高為用電設(shè)各供電回路的功率因數(shù)，又能改善用電設(shè)各的電壓質(zhì)量，對(duì)中小型設(shè)備十分實(shí)用。

在以上三種補(bǔ)償方式中，若將三種補(bǔ)償方式統(tǒng)籌考慮，合理布局，將能取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

就補(bǔ)償裝置來(lái)說(shuō)，較高壓補(bǔ)償裝置而言，低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置具各以卜幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）安裝靈活方便，對(duì)環(huán)境要求小高，配套設(shè)各少，維護(hù)維修方便，安全要求一般。

（2）投資少，由于電壓等級(jí)低，投資是同容量高壓補(bǔ)償裝置的30%~50%。

（3）投切靈活，這也是它最大的優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)線(xiàn)路無(wú)功電流的變化，自動(dòng)達(dá)到無(wú)功的平衡。

相對(duì)于高壓補(bǔ)償裝置來(lái)說(shuō)，使用低壓自動(dòng)補(bǔ)償裝置可以實(shí)現(xiàn)迅速補(bǔ)償。因此，在配電網(wǎng)中，為減少線(xiàn)路損耗達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)盡量減少有功功率以外的功率流動(dòng)。無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)以隨機(jī)就地補(bǔ)償為主，高壓線(xiàn)路中的補(bǔ)償、變電站補(bǔ)償為輔。

三、高低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、HVHQC系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

在配電網(wǎng)高壓側(cè)，HVHQC起著動(dòng)態(tài)治理諧波和連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功的作用，其整個(gè)系統(tǒng)如圖2所示。其諧波治理部分主要包括逆變器直流側(cè)整流電路、電壓型逆變器、輸出濾波器、禍合變壓器、基波諧振支路等，無(wú)功調(diào)節(jié)部分主要包括TCR和注入電容等。無(wú)功調(diào)節(jié)部分對(duì)流入高壓母線(xiàn)的無(wú)功電流進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到維持電網(wǎng)母線(xiàn)電壓，改善功率因數(shù)的作用。諧波治理部分對(duì)負(fù)載及TCR調(diào)節(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的諧波進(jìn)行動(dòng)態(tài)治理，降低母線(xiàn)電流畸變率，改善高壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量，兩者結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓配電網(wǎng)諧波和無(wú)功的綜合治理，實(shí)現(xiàn)高壓高.b.質(zhì)電氣節(jié)能的目的。

圖2 HVHQC系統(tǒng)圖

2、HVC系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

在配電網(wǎng)低壓側(cè)，HVC起著補(bǔ)償?shù)蛪号潆娋W(wǎng)無(wú)功的作用，是整個(gè)低壓配電網(wǎng)電氣節(jié)能的核心。HVC補(bǔ)償容量大，能進(jìn)行無(wú)功連續(xù)補(bǔ)償，造價(jià)低，利于大規(guī)模應(yīng)用。HVC系統(tǒng)如圖3所示。主電路包括電壓型逆變器、連接電抗、品閘管模塊、投切電容器組等。圖中的起動(dòng)電路主要是在DSTATCOM逆變器工作之前，利用整流電路給直流側(cè)電容充電，當(dāng)直流側(cè)電容電壓達(dá)到參考電壓時(shí)再斷開(kāi)整流電路井網(wǎng)開(kāi)關(guān)。HVC中投切電容器組達(dá)到?粗補(bǔ)?的效果，而DSTATCOM根據(jù)所需的無(wú)功進(jìn)行連續(xù)的容性到感性的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)?精補(bǔ)?的效果。

圖3 HVC系統(tǒng)圖

四、結(jié)束語(yǔ)

作為企業(yè)電能損耗的重要組成部分，諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償對(duì)實(shí)現(xiàn)企業(yè)電氣節(jié)能起到了很關(guān)鍵的作用。但是，要實(shí)現(xiàn)企業(yè)全方位的電氣節(jié)能，不僅僅從這兩個(gè)方面著手，還包括設(shè)各的優(yōu)化配置、管理節(jié)能、無(wú)功優(yōu)化等方而，它們對(duì)實(shí)現(xiàn)電氣節(jié)能同樣起到了不可忽視的作用，因此很有必要對(duì)這些方而進(jìn)行研究，從而實(shí)現(xiàn)全局節(jié)能。節(jié)能系統(tǒng)內(nèi)部和相互之間的影響研究。設(shè)各在運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生一定的耦合，從而對(duì)控制效果產(chǎn)生負(fù)而影響。對(duì)于高低壓電氣節(jié)能系統(tǒng)內(nèi)部相互影響考慮較少。對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部之間的相互影響進(jìn)行研究，克服相互之間的不利因素，有利于保障裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并可提高裝置的效果。同時(shí)，對(duì)節(jié)能系統(tǒng)過(guò)多分析的是單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的效果，對(duì)于配電網(wǎng)多種節(jié)能系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)，如何協(xié)調(diào)好這些裝置從而獲得最佳節(jié)能效果也是一個(gè)值得研究的地方。

[1] 劉敏. 智肚電力監(jiān)控系統(tǒng)在電氣脧肚中的應(yīng)用[J]. 建筑電氣, 2007,(06)

[2] 吳海英,歐文權(quán),何滔. 我國(guó)建筑電氣脧肚的有效途徑探討[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展, 2009,(04) .

[3] 任紅. 建筑電氣設(shè)計(jì)中的脧肚措施[J]. 建筑電氣, 2008,(02) .

[4] 孫凱. 建筑電氣脧肚設(shè)計(jì)[J]. 建筑脧肚, 2009,(02) .

[5] 張靜,謝路鋒. 電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 低壓電器,2008,(02) .

TU144

A

1674-3954（2011）02-0102-02