摘要：本文主要从港口低压配电系统进行了改造的问题出发，分析了改造前对港口低压供配电系统电能质量,提出采用有源滤波技术对供配电系统进行谐波治理和无功功率的动态补偿,介绍了改造的措施和方案,最后探讨了改造后节能效果的检测,得出这一改造达到了节能和保护的双重功效的结论。
关键词：改造； 谐波； 有源滤波； 节能
Abstract: this article mainly from the port of low voltage distribution system for the problems of the transformation, this paper analyzes the transformation of the former port low voltage power supply system of power quality, the paper proposes the active filter technology on supply and distribution system harmonic management and reactive power dynamic compensation, introduces the reform measures and solutions, and finally discusses the energy saving effect after the reform of the test, to draw a transformation to energy saving and protection of the dual efficacy of conclusion.
Keywords: modification; Harmonic; Active filter, Energy saving
中图分类号：TM642+.2 文献标识码：A 文章编号：
前言
低压供配电系统经过综合节能改造后, 谐波电流控制在国标允许范围以内; 主要次谐波电流补偿率达 80% 以上; 滤波性能良好, 达到国内外领先水平; 降低了电能消耗, 提高了能源利用率, 改善了电网、电路供电质量, 增强了设备用电安全性, 降低了运行成本和设备维护费用, 延长了设备的使用寿命。本文以下就港口低压配电系统改造这个问题进行了分析研究。
一、改造前的电能质量情况论述
随着电子技术日益发展, 港口机械上电子变频装置和晶闸管整流装置的使用越来越广泛, 所占的容量比例也越来越大。非线性用电负载设备产生的谐波大量地注入电网, 使系统电压电流波形发生畸变, 严重影响了港区的电气质量, 威胁着港口、港区用电设备的经济运行, 能量浪费大, 直至影响通讯设施的工作、信息的传输、继电保护系统的正常运行和因误动作而引发各类故障。
1、门式起重机进行了变频改造, 较大地改善了机械、电气性能, 由于改造时采用了大量的大容量变频器, 在供配电系统中产生了大量的谐波、浪涌、瞬变, 导致电能质量严重的下降。
2、由于港口机械的特殊工作状态和特点即重复短时工作制 (频繁起 /制动、正 /反转、上升 /下降 ), 其造成的电气系统的电流、功率、速度、功率因数等剧烈变化, 故而, 要求无功补偿必须快速投切, 这样, 才能避免过多的欠补和过补偿, 达到平稳电网电压的功效。目前谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器。它并联于主电路中,实时从补偿对象中检测出谐波电流, 由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等, 方向想反的补偿电流, 从而使电网电流只含基波分量。动态响应速度快, 补偿效果好, 达到了无源滤波器无法实现的效果, 应用前景广泛。
3、电力系统中谐波的危害
目前谐波与电磁干扰、功率因数降低已并列为电力系统的三大公害。一是谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗, 降低发电、输电及用电设备的使用效率, 增加供用电设备的损耗。二是谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外, 还会产生机械振动、噪声和过电压, 使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短以至损坏。三是谐波对供电系统中的二次设备及通讯设施等会产生较大的影响。由此可见, 消除供电系统中的谐波, 不仅能保障系统的安全运行同时对节能也有重要的意义。
二、节能改造措施、目标和布控问题分析研究
1、改造措施：一要消除系统中的主要次数谐波, 降低线路、供电和用电设备的损耗。二要提高系统的功率因数, 提高系统电能效率减少无功损耗。三要抑止浪涌、瞬变保障系统安全减少线路损耗。四要稳定照明负荷的电压, 减少因电压过高而引起的电能损失和照明设施的损坏。
2、改造目标：一是滤除谐波污染、改善低压供配电系统的电能质量。二是提高系统功率因数, 达到 0. 9。三是节电率达到 5% 以上, 综合节电效率达到10% 以上。
3、 改造设备选型
改造全部选用亚太电效系列节能设备:一是有源电力滤波器并联型。 二是系统安全节电器。 三是灯光节能设备。
4、节能改造措施及布控：一是在变压器低压侧设置有源电力滤波器, 对谐波集中治理, 提高系统供电质量和电能使用效率。二是照明负荷设置灯光节能设备 ( 稳定电压 ) 。
三、改造后节能效果分析研究
节能设备整体改造后, 有功功率从 106kW 下降到 100kW, 视在功率从 134kVA 下降到 110kVA, 无功功率从 82. 5kVAR 下降到 44. 4kVAR, 电网电压从 390. 5V 提高到 397. 4V, 功率因数从 0. 79PF提升到 0. 91PF。明显改善了电能质量; 功率因数、电压、电流波形也得到明显的改善。总谐波电流从 87. 5A 下降至 14. 1A, 总谐波电流下降 73. 4A, 降幅为 83.89% 。 5次谐波电流从 55. 2A 下降至 8. 1A, 电流下降 47. 1A, 降幅为 85. 33% ; 5次谐波电流含有率从 27% 下降至 5. 1% , 降幅为 81. 12% ; 7次谐波电流从 32. 3A 下降至 6A, 7次谐波电流下降26. 3A, 降幅为 81. 43% ; 7次谐波电流含有率从52. 3% 下降至 9. 1% , 降幅为 82. 6% ; 电流总谐波畸变率从 35% 下降 至 5. 1%, 降幅为 85%。
四、有关低压配电系统的一些节能问题分析研究
1、采用智能型交流接触器。低压电器行业开展节能技术主要是通过对低压电器进行技术改造，即把微处理器引入低压电器，使其具有智能化的功能，并采用新型控制策略，使之在运行期间不但能节省铁芯和分磁环中的损耗，消除电磁系统的噪声，而且还能大幅度降低电磁系统和线圈的温升，从而提高系统的可靠性。
2、采用新型低压无功动态补偿装置。新型低压无功动态补偿装置，采用微电脑全数字控制，通过交流无触点电子开关投切补偿电容器，全部无触点化。无合闸涌流、无断电弧光。可实现低压滤波和分相补偿。电压、电流、功率因数数字显示，代替传统指针式仪表。有通讯接口，与智能化低压电器设备配套，可实现远程监控或遥控。有保护和报警功能，调试、维护方便。新型低压无功动态补偿装置的各项技术性能，都优于传统的补偿装置。
3、采用智能照明调控装置。一是优化电力质量，节约照明用电。多时段节能运行。根据用户实际的照明需求，调控装置还可通过程序进行多时段节能电压设置，从而满足用户不同光源、不同时间的需求，实现最佳照明状态和最大节电率。稳定最佳工作电压。针对电网电压偏高和波动等现象，调控装置可根据用户现场实际需求，实时在线调控输出最佳照明工作电压，并能将其稳定在±2％以内，有效提高电力质量，从而达到节电10％——40％的效果。二是有效保护电光源，延长其使用寿命。智能照明调控。为了满足不同用户对照明灯具控制的需要，智能调控装置有三种运行模式可供选用：即：端子控制节能运行模式；时间控制节能运行模式；通讯控制节能运行模式。可按现场实际情况，通过天文钟、智能探头或内部编程、远程计算机遥控，实现时控、光控、程控等多种智能化控制。并可根据不同时段、不同灯具、不同亮度要求，每相独立调节，允许100％不平衡。软启动、慢斜坡。影响电光源寿命的一个重要因素是：启动和运行时电流和电压对光源的冲击。为了有效的降低电流冲击和提高灯的寿命。调控装置每相可独立调节，可操作性强，可以承受三相100％的不平衡负载，且保证单相的故障绝不影响其它两相的正常运行。同一个装置可以带不同类型光源负载，还可以独立调节每相的输出电压。调控装置采用手动和自动双旁路系统，以保证照明设备不断电，正常安全运行；调控装置控制部分不含交流接触器，无触点和移动元件，保证高可靠性和低功耗。
五、结语
我们始终将技术进步作为企业节能降耗的原动力, 近期来采用先进的有源滤波技术, 对低压供配电系统进行谐波消除治理和无功功率的动态补偿, 以达到节能和保护电网、用电设备的安全。
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