化工企业加装TSC动态无功功率补偿装置可行性报告

化工企业加装TSC动态无功功率补偿装置可行性报告

　一、化工企业负荷用电现状

　　化工企业随着自动化水平的不断提高，在日常的工业生产当中，需要大量使用感性用电设备(变频器、软启动、整流器、数控设备、计算机控制系统等)。这些用电设备属于非线性用电设备，是典型的谐波源。从化工企业的的整个电力负荷来看，具有如下特性：

　　1、对电网的供电质量要求较高，在供电突然中断时，容易产生气体或蒸汽爆炸、火灾等危险事故，设备损坏，生产中断，造成企业重大损失。因此，化工企业负荷属于重要负荷，必须保证供电的可靠性。

　　2、产生大量谐波，典型谐波以5、7次为主（5次高达20％以上），引起线路电压电流波形畸变，降低电能质量，对自身及其它设备的安全、稳定运行构成潜在的威胁。

　　3、在工作过程中也产生大量的无功功率，造成系统功率因数过低。
　
　　二、传统功率因数补偿器存在的缺陷

　　传统的功率因数补偿器采用接触器作为开关投切电容器，在对化工企业负荷进行补偿时，存在以下诸多固有缺陷：

　　1、不能抑制谐波，很容易引起电容器与系统串联、并联谐振，造成电容器过电流或过电压，轻者损坏设备自身的元件，电容爆炸，严重时发生爆炸事故，导致总闸跳闸，厂区大面积停电。由于谐波放大事故在工业生产现场屡见不鲜，造成重大经济损失。

　　2、投切时间不能控制，投切过程产生拉弧，多次动作后容易使结点粘连、烧毁，造成电容器死投在电网上，在夜间轻载情况下，迫使末端电压升高，烧毁用电设备。

　　3、接触器频繁投切电容器过程中，时常引起较严重的电流涌流和操作过电压现象，严重影响了装置自身的使用寿命。

　　4、机械触点动作速度慢，对冲击性负荷产生的无功功率不能有效补偿，不能解决这种负荷所带来的电压不稳定、闪烁变化、系统网损和降低变压器带载容量等问题。

　　因此，接触器式补偿无法满足化工行业对补偿装置安全、可靠运行的要求，正是它的固有缺陷限制了在化工企业这种重要负荷现场的应用。为了保证系统安全，接触器式补偿禁止在谐波比较大的现场运行。

　　三、化工企业加装TSC动态无功补偿的必要性

　　哈工大威瀚公司开发生产的TSC动态无功补偿装置，采用可控硅投切电容器组，实现电容器组的无过渡投切，避免了传统功率因数补偿器采用接触器投切电容器的弊端和不足，是无功补偿领域的更新换代产品。哈工大威瀚公司的TSC采用了如下关键技术，保证产品性能及系统安全运行：

　　Ø 动态抑制谐波，主回路及控制系统进行特殊设计，从根本上解决与系统发生串联、并联谐振，避免使谐波放大，保证设备安全运行；

　　TSC动态无功补偿针对非线性用电设备的工作特性进行特殊设计，可有效抑制系统谐波，保证设备可靠正常运行。

　　Ø高品质的电抗器设计，抑制系统谐波、保证补偿装置可靠工作

　　TSC动态无功补偿中所配电抗器是我公司根据多年的现场经验及负荷的谐波主频带设计，自己研发、生产，保证质量，为补偿装置的长期安全运行提供了保障。由于与电容器组实现最佳参数配合，无论投切几组电容器都不会与系统发生谐振，抑制系统谐波对电容器的危害，保证了补偿装置的可靠工作。

　　Ø 可控硅触发采用光电触发技术，解决了抗干扰问题

　　TSC动态无功补偿采用可控硅投切电容器，可控硅控制部分与驱动部分的信号完全由光电驱动隔离，保证了可控硅过零投切，不会发生误触发，避免了对电容器的投切冲击、最大限度的延长了电容器使用寿命。

　　一般厂家采用脉冲变压器的触发方式，以模拟信号触发，干扰信号通过脉冲变压器反馈，无法保证过零触发。尤其电网存在谐波干扰时，干扰信号耦合，容易导致触发不准确，不能实现真正意义上的过零投切，补偿器不能正常使用。

　　Ø 可控硅过零投切

　　TSC动态无功补偿选择择可控硅端压为零的时候投切电容器，同时采用的是光电触发的方式，不会产生误触发，实现了真正的过零投切，这就保证了不产生过渡过程，从而实现无冲击、无涌流、无过渡投切，最大限度延长了电容器的使用寿命。
　　Ø 响应时间小于20ms

　　TSC动态无功补偿在电容器的投切过程中，从采集到补偿信号到触发可控硅导通，通过控制系统和驱动系统两个部分来完成，两个系统同时配合，从采集补偿信号到可控硅触发导通一个周期内完成，即20ms响应，这就适应了快速变化负荷的动态跟踪补偿。

　　Ø合理的电容器匹配

　　在实际现场，由于非线性供电网络的影响，谐波分量过大，会引起电容器过流、过压，降低使用寿命。另外补偿装置加装电抗器会提高电容器所承受的电压。这样为保证补偿装置正常运行，电容器额定电压的设计必须要考虑系统谐波及电抗器作用的影响。我公司TSC动态无功补偿所采用的电容器由国内专业生产电容器的厂家设计制造，完全可以保证质量和使用寿命，有效避免电容器爆炸，造成的总闸跳闸等事故。

　　四、TSC动态补偿技术优势

　　Ø 能够根据负荷无功功率的大小动态投切，动态补偿无功功率，改善电能质量；提高系统功率因数，减少线路损耗，提高电气设备效率；

　　Ø 实时功率因数补偿，对三相负荷进行跟踪补偿；

　　Ø 以美国西屋公司光电触发技术为核心，做到了高可靠性和控制简单；

　　Ø 增加变压器带载容量，既保证了变压器的安全运行，又节省了变压器的增容费用。安装无功功率补偿器之后，可以增加变压器带载容量。

　　Ø 降低网损，高效节能；就地补偿，稳定系统电压，抑制电压闪变，吸收系统谐波，提高电网电压质量；

　　Ø 控制器实现全数字化，液晶显示，具有联网通讯功能；

　　Ø 控制具有高可靠性，而且操作简单，与系统联结时，不需要考虑交流系统相序，不会因为相序接错而带来烧坏可控硅或其他器件的现象；

　　Ø 能快速动态补偿功率因数（20ms响应）；

　　Ø 采用进口可控硅控制电容器实现无触点、无冲击、无过渡投切；

　　Ø 电容器投切过程中无涌流冲击，无操作过电压，无电弧重燃现象。系统免维护，使用寿命长；

　　Ø 根据负载无功和电压波动情况，在规定的动态响应时间内，多级补偿一次到位；

　　Ø 补偿器保护措施齐全，自动化程度高，能在外部故障或停电时自动退出工作，送电后自动恢复运行；

　　Ø 采用光电触发方式，可靠性高，控制简单；主要元件选用高可靠性进口器件；

　　Ø 主电路保护措施完备，损耗低，安全性能好；

　　Ø 适合于国内电网频繁波动的场合；

　　Ø 强大的开发能力和良好的售后服务。

　　五、TSC动态补偿使用经济效益

　　在电力系统中配置TSC可控硅动态无功补偿投入运行后，将会给企业带来巨大的经济效益和社会效益，主要表现在：

　　1、减少功率损耗。无功功率在网络中传输将会产生很大的功率损耗。一般来讲，线路损耗约占12%，若采用无功补偿设备，无功线损可降低60%-70%，因此进行无功功率补偿是节能降耗的重要手段。

　　2、节约电费。根据电网规定：以功率因数COSΦ=0.9为基数。若功率因数每降低1%，按总用电量增加电费0.5%；功率因数0.65时增加电费15％。若功率因数在0.64及以下，每降低1％增加电费2％。若功率因数提高到0.95，则电费支出减少0.75%，即功率因数从0.4提高到0.9以上可减少电费支出65%。可见，功率因数提高会受到电业局的奖励；功率因数过低将会受到电业局的罚款。安装无功功率补偿器后，可以大幅度提高功率因数，从而避免了电业局多收取电费。

　　3、增加变压器带载容量。安装无功功率补偿器之后，可以增加变压器带载容量。例如1000KVA变压器，根据设备运行时的测试数据，补偿前功率因数一般为0.7，补偿后功率因数设计达到0.9，补偿前1000KVA变压器仅能带负荷：

　　P=S·COSΦ=1000×0.7=700kW

　　功率因数从0.7提高到0.9，1000KVA变压器可带负荷：

　　P=S·COSΦ=1000×0.9=900kW

　　相当于增加变压器带载容量△P=900-700=200KW

　　如果按照补偿前的低功率因数水平考虑，增加200KW的负荷，至少需要再安装一台200KW/0.7=300KVA的变压器，同时还可以有效减少冲击电流，这既保证了变压器的安全运行，又节省了变压器的增容费用。

　　4．改善电能质量，延长电器寿命，提高产品质量。TSC动态无功补偿可以稳定系统电压，避免了用电设备因电压波动过大而无法正常工作甚至损坏。同时电压稳定可以显著提高焊接的质量，避免了因电压不稳、供电不足造成废品、次品，而使企业受到经济损失。