Trường hợp nhà máy ống nhựa

Thông tin cơ bản của người dùng
Công ty sản phẩm nhựa chủ yếu sản xuất ống cấp nước PE, ống thoát nước bằng kim loại, v.v. Công ty có 4 dây chuyền sản xuất, một phần động lực sử dụng động cơ không chổi than DC và động cơ truyền động biến tần DC, có 4 bộ 400KVA, mỗi máy biến áp phía áp suất đáy Được trang bị hộp bù điện dung.Sơ đồ hệ thống cấp điện như sau:

Dữ liệu vận hành thực tế
Động cơ DC của máy biến áp 400KVA, công suất cao của biến tần là 360KW, hệ số công suất trung bình là PF=0,7, dòng điện làm việc là 780A, hộp bù không hợp lệ dưới mỗi máy biến áp thường xuyên bị ngắt, tụ điện giãn nở và rò rỉ, và bộ điều khiển không thể kiểm soát được sự bất thường, v.v. Hiện tượng, tỷ lệ toàn diện chỉ 0,8 và mức phạt không hợp lệ là khoảng 15.000 mỗi tháng.Ngoài ra, động cơ, bộ khởi động mềm trong dây chuyền sản xuất đôi khi bị hư hỏng, ảnh hưởng đến sản xuất.

Phân tích tình hình hệ thống điện
Tải chính của động cơ không chổi than DC và nguồn điện chỉnh lưu biến tần là nguồn điện chỉnh lưu 6 xung đơn.Trong quá trình vận hành thiết bị chỉnh lưu, AC có thể được chuyển đổi thành DC, tạo thành một số lượng lớn các nguồn dòng xung, tạo ra dòng điện hài trong lưới điện và ảnh hưởng đến lưới điện.Trở kháng đặc tính gây ra điện áp làm việc của dòng xung, dẫn đến điện áp và dòng điện làm việc nằm ngoài khung, gây nguy hiểm cho chất lượng và an toàn vận hành của nguồn điện chuyển mạch, làm tăng tổn thất đường dây và độ lệch điện áp làm việc, đồng thời có tác động tiêu cực đến lưới điện và các thiết bị điện của chính nhà máy điện.
Giao diện máy tính của bộ điều khiển chương trình (PLC) rất nhạy cảm với sự biến dạng hài hòa của điện áp làm việc của nguồn điện chuyển mạch.Thông thường, người ta quy định rằng tổng tổn thất khung điện áp làm việc của dòng xung (THD) nhỏ hơn 5% và điện áp làm việc của dòng xung riêng lẻ. Nếu tốc độ khung hình quá cao, lỗi vận hành của hệ thống điều khiển có thể dẫn đến sự gián đoạn của sản xuất hoặc vận hành, dẫn đến tai nạn trách nhiệm sản xuất lớn.
Khi bộ tụ điện bù công suất phản kháng được đưa vào hoạt động, do trở kháng đặc tính dòng xung của bộ tụ điện nhỏ nên một lượng lớn dòng xung được đưa vào thành phần tụ điện và lượng dòng điện tăng lên nhanh chóng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến tuổi thọ của nó .Mặt khác, khi tụ điện xung của dàn tụ tương đương với dòng điện cảm tương đương của phần mềm hệ thống, việc tăng dòng điện hài (2-10 lần) sẽ khiến tụ điện quá nóng và phá hủy nó, đồng thời dòng điện xung sẽ làm cho tần số của công suất đầu ra thay đổi.Dạng sóng hình sin nằm ngoài khung, tạo ra sóng sắc nhọn hình răng cưa, sẽ gây phóng điện một phần vật liệu lớp cách điện, do đó làm tăng tốc độ giòn của vật liệu lớp cách điện và gây hư hỏng tụ điện.Do đó, không thể sử dụng tủ bù công suất phản kháng tụ điện cho động cơ không chổi than DC và bù công suất biến tần, đồng thời nên chọn bộ lọc có chức năng triệt tiêu dòng xung để bù công suất phản kháng điện áp thấp.

Lọc phương án xử lý bù công suất phản kháng
Mục tiêu quản trị
Thiết kế của thiết bị bù bộ lọc đáp ứng các yêu cầu về triệt tiêu sóng hài và quản lý triệt tiêu công suất phản kháng.
Ở chế độ vận hành hệ thống 0,4KV, sau khi thiết bị bù bộ lọc được đưa vào hoạt động, dòng xung bị triệt tiêu và hệ số công suất trung bình hàng tháng là khoảng 0,92.
Cộng hưởng hài bậc cao, quá điện áp cộng hưởng và quá dòng do kết nối với mạch nhánh bù bộ lọc sẽ không xảy ra.

Thiết kế tuân theo tiêu chuẩn
Chất lượng điện Sóng hài lưới điện công cộng GB/T14519-1993
Chất lượng điện năng Biến động điện áp và nhấp nháy GB12326-2000
Điều kiện kỹ thuật chung của thiết bị bù công suất phản kháng hạ áp GB/T 15576-1995
Thiết bị bù công suất phản kháng điện áp thấp JB/T 7115-1993
Điều kiện kỹ thuật bù công suất phản kháng JB/T9663-1999 “Bộ điều khiển bù tự động công suất phản kháng điện áp thấp” từ giá trị giới hạn dòng điện hài bậc cao của nguồn điện áp thấp và thiết bị điện tử GB/T17625.7-1998
Thuật ngữ kỹ thuật điện Tụ điện GB/T 2900.16-1996
Tụ điện shunt điện áp thấp GB/T 3983.1-1989
Lò phản ứng GB10229-88
Lò phản ứng IEC 289-88
Điều kiện kỹ thuật thứ tự bộ điều khiển bù công suất phản kháng hạ áp DL/T597-1996
Cấp bảo vệ vỏ điện áp thấp GB5013.1-1997
Thiết bị đóng cắt và điều khiển hoàn chỉnh điện áp thấp GB7251.1-1997

Ý tưởng thiết kế
Theo tình hình cụ thể của công ty, công ty chúng tôi đã thiết kế một bộ động cơ DC chi tiết và sơ đồ lọc bù công suất phản kháng khởi động mềm.Xem xét đầy đủ hệ số công suất tải và triệt tiêu sóng hài, đồng thời lắp đặt các bộ lọc ở phía điện áp dưới 0,4KV của máy biến áp của công ty để bù công suất phản kháng điện áp thấp nhằm triệt tiêu sóng hài, bù công suất phản kháng và cải thiện hệ số công suất.Trong quá trình vận hành động cơ DC và biến tần, thiết bị chỉnh lưu tạo ra sóng hài cao hơn 6K+1.Sau khi dòng điện được phân tách và biến đổi bởi chuỗi Fourier, 5 lần tần số 250HZ và 7 lần sóng hài cao hơn trên 350HZ được tạo ra.Do đó, trong thiết kế bù công suất phản kháng của bộ lọc lò điện tần số trung gian, cần thiết kế các tần số 250HZ, 350HZ trở lên để đảm bảo rằng nhánh bù của bộ lọc có thể triệt tiêu sóng hài một cách hiệu quả đồng thời bù công suất phản kháng và cải thiện hệ số công suất.
nhiệm vụ thiết kế
Công suất toàn diện của dây chuyền sản xuất động cơ DC và bộ biến tần tương ứng với máy biến áp 400KVA được bù từ 0,7 đến hơn 0,95.Bộ lọc bù cần đặt ở mức công suất 380kvar, được chia thành 4 nhóm công suất và tự động cắt để bù lại sự uốn cong phía hạ áp của máy biến áp tương ứng.Công suất điều chỉnh được phân loại là 45kvar, có thể Thích ứng với các yêu cầu công suất khác nhau của dây chuyền sản xuất nên thiết kế hoàn toàn đảm bảo công suất điều chỉnh trên 0,9.

Phân tích hiệu ứng sau khi cài đặt bù bộ lọc
Tháng 7 năm 2010, thiết bị bù công suất phản kháng lọc cho động cơ DC và bộ biến tần đã được lắp đặt và đưa vào sử dụng.Thiết bị tự động theo dõi sự thay đổi tải của động cơ DC và bộ biến tần, triệt tiêu sóng hài bậc cao trong thời gian thực, bù công suất phản kháng và cải thiện hệ số công suất.chi tiết như sau:

Sau khi đưa thiết bị bù bộ lọc vào sử dụng, đường cong thay đổi hệ số công suất sau khi thiết bị bù bộ lọc được đưa vào sử dụng là khoảng 0,99 (phần nâng lên là khoảng 0,7 khi tháo thiết bị bù bộ lọc)

Hoạt động tải
Dòng điện sử dụng của máy biến áp 400KVA giảm từ 770A xuống 520A, giảm 33%.Sau khi bù, giá trị giảm tổn thất điện năng là WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=5×{(0.7×400)400}2×0.4≈2.8( kw · h) Trong công thức, Pd là tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, là 5KW, và chi phí điện tiết kiệm hàng năm là 2,8*20*30*10*0,7=11.700 nhân dân tệ (dựa trên 20 giờ làm việc một ngày). ngày, 30 ngày một tháng, 10 tháng một năm, mỗi kwh điện 0,7 nhân dân tệ).

tình trạng hệ số công suất
Hệ số quyền tổng thể của công ty tăng từ 0,7 lên 0,95, hệ số quyền hàng tháng vẫn ở mức 0,96-0,98 và tiền phạt tăng từ 15.000 nhân dân tệ mỗi tháng lên 3.000-5.000 nhân dân tệ mỗi tháng.
Động cơ BLDC và bộ lọc khởi động mềm
Thiết bị bù công suất phản kháng có khả năng triệt tiêu dòng xung và bù tải công suất phản kháng, giải quyết vấn đề phạt công suất phản kháng, tăng công suất đầu ra của máy biến áp, giảm tiêu thụ công suất tác dụng và tăng sản lượng, mang lại lợi ích kinh tế rõ ràng cho công ty và hoàn trả khoản đầu tư vào dự án của khách hàng một năm trước.Vì vậy, công ty rất hài lòng với khả năng bù công suất phản kháng của động cơ DC không chổi than và bộ lọc biến tần và sẽ giới thiệu một số khách hàng trong tương lai.