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動態無功補償裝置節能效益分析

發布日期:2020-10-04   來源:《變頻器世界》20-07期   作者:張巖、楊碩   瀏覽次數:566
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【摘   要】:變壓器、電爐、發動機、電動機這類大功率用電負荷因為自身的損耗,線損,諧波等造成的系統功率因數過低,功率因數過低造成罰款。因此需要增加動態無功補償裝置來對用電力系統進行補償,減少無功對系統的影響,提高功率因數,減少罰款的同時可以獲得電力部門的響應獎勵。

 

關鍵詞:動補設備;經濟效益;間接效益

Abstract: Transformers, electric furnaces, engines, motors and other high-power electrical loads have low system power factor due to their own losses, line losses, harmonics, etc., and the power factor is too low to cause fines.Therefore, it is necessary to add dynamic reactive power compensation device to compensate the power system, reduce the influence of reactive power on the system, improve the power factor, reduce the fine, and at the same time get the response reward from the power sector.

Key words: Dynamic compensation equipment; Economic benefit; Indirect benefit

一、 直接效益分析

動補設備的直接經濟效益主要體現在兩個方面:一是通過無功補償,提高負荷側的功率因數,在避免電力部門罰款的同時得到電力部門的獎勵;另一方面是通過就地無功補償,避免無功功率在長距離線路中傳輸時而造成的有功損耗。

1、 提高功率因數的經濟效益

根據我國水利電力部頒布的《功率因數調整電費辦法》[1],我國對大功率用電負荷是有嚴格的功率因數要求的,功率因數不同時,對用戶實行不同的電度單價,以常見的以表一0.9為標準的功率因數調整辦法為例,其調整辦法如下表所示:

表一,以0.90為標準值的功率因數調整電費表

減收電費

增收電費

實際功率因數

月電費減少%

實際功率因數

月電費增加%

實際功率因數

月電費增加%

0.90

0.00

0.89

0.5

0.75

7.5

0.91

0.15

0.88

1.0

0.74

8.0

0.92

0.30

0.87

1.5

0.73

8.5

0.93

0.45

0.86

2.0

0.72

9.0

0.94

0.60

0.85

2.5

0.71

9.5

0.95—1.00

0.75

0.84

3.0

0.70

10.0

0.83

3.5

0.69

11.0

0.82

4.0

0.68

12.0

0.81

4.5

0.67

13.0

0.80

5.0

0.66

14.0

0.79

5.5

0.65

15.0

0.78

6.0

功率因數自0.64及以下,每降低0.01電費增加2

0.77

6.5

0.76

7.0

下面以某鋼廠實際測試結果加以說明。該鋼廠負荷以電爐為主,在安裝動態無功補償裝置以前,其月平均功率因數只有0.8左右(如圖1),而安裝動態無功補償裝置以后,其月平均功率因數可答0.97左右(如圖2),其月用電量約為1500萬度,電費基礎價為1.2元/度,則安裝了動態無功補償裝置以后,根據功率因數調整辦法,其每月可節約電費為:

Pj=1500*1.2*(1+0.05)-1500*1.2*(1-0.075)=103.5萬元…(1)

從計算結果可以看出,安裝動態無功補償裝置以后,僅功率因數調整一項,即可為該用戶每月節省100余萬元。

 

 

2、動補設備對降低線路損耗的分析

根據《企業供配電系統節能監測方法》[2]等國家規定,我們采用無功經濟當量來衡量無功補償裝置的節能效益。首先我們來了解一下無功當量的概念。大家都知道有功功率是能量的單位,但無功功率不是,為了清楚的表達無功功率與能量的關系,通過計算和實驗,找出了無功功率與有功功率之間的關系:在系統中每投入1千乏的無功功率,在發電廠的直配電路中節約有功功率為0.02—0.04千瓦,在二級變壓供電時節約有功功率為0.05—0.07千瓦,在三級變壓供電時節約有功功率為0.08—0.09千瓦。

下面同樣以鋼廠實際測試結果加以說明。在安裝動態無功補償裝置以前,其系統平均無功功率為25Mvar左右(如圖3),而安裝動態無功補償裝置以后,其系統平均無功功率為4Mvar左右(如圖4),該用戶屬于三級變壓供電,單位無功量節約有功功率取最小值0.08千瓦,則系統每月節約有功功率為:

Pj=(25-4)×1000×0.08×24×30=1209600千瓦時…(2)

動態無功補償設備自身的損耗為其工作容量的0.8%—1%,動補設備自身的損耗取最大值1%,則動補設備每月損耗有功功率為:

Ps=(25-4)×1000×0.01×24×30=151200千瓦時…(3)

電費按1.2元每千瓦時計算,則動補設備每月通過降低無功傳輸時產生的有功損耗可節約電費為:

M=(Pj-Ps)×1.2=127萬元…(4)

因為在計算時,節約的按最小單位計算,而設備損耗按最大值計算,所以以上算法為最嚴格的算法,實際設備節約電費要大于計算值。
 

 


二、
間接效益分析                                                                                                                                                  

除了上一節計算的直接經濟效益外,動補設備還可以通過提高電能質量,對用戶產生間接的經濟效益,主要體現在以下幾個方面:

1、提高生產效率

提高生產效率主要是通過動補設備的工作,達到了穩定系統電壓的目的,因此,對電爐負荷來說,即縮短了其單爐的冶煉時間,提高了電爐的生產效率;對軋機而言,通過穩定電壓,可以實現制品的負偏差軋制,節省用戶的生產原料成本,降低廢品率;對于其他電機類負荷而言,可以通過動態無功補償裝置穩定系統電壓,為電機創造一個穩定的電壓環境,從而提高電機工作效率。

2、動補設備對提高系統供電能力的作用分析

通過在負荷側安裝動補設備,可實現無功容量的動態平滑調節,可隨時輸出系統所需要的任意容量,因此達到了平滑調節系統電壓的目的,從而使系統電壓支撐能力加強、穩定性增加。動補設備除了在提高系統供電能力方面起到了積極作用,并且在改善系統電能質量,如提高功率因數、減少諧波、抑制電壓波動、減小電壓偏差等方面也有顯著作用。

尤其是諧波問題,大量諧波電流的存在會使系統增加額外損耗、降低供電安全、誤導保護裝置動作、干擾通訊、影響用電設備正常工作等,因此國家對用電單位的諧波也有明確限值規定。而通過動補設備對諧波的治理,達到改善以上問題的目的,這也是動補設備間接經濟效益。
3、 動補設備對延長電力設備使用壽命的分析

用戶負荷側安裝動補設備后,可以有效減小沖擊性負荷對變壓器等電力設備的沖擊,減少了斷路器和變壓器分接頭的操作次數,從而延長了電力設備的使用壽命,減少設備的維護、維修次數,節約維戶維修開支,這也是動補設備產生的間接經濟效益。

三、結束語

綜上效益分析計算,動態無功補償裝置提高了功率因數、減少了罰款,降低了線路及設備損耗,提高了設備的使用壽命,為系統提供安全、可靠的供電環境。

參考文獻

[1] 水利電力部、國家物價局文件. 關于頒發《功率因數調整電費辦法》的通知[S]. https://wenku.baidu.com/view/4848296a561252d380eb6ea7.html.2013年2月5日.

[2] GB/T 16664-1996 , 企業供配電系統節能監測方法[S]. 北京:中國標準出版社, 1997年6月1日.

【作者簡介】張巖1985-),遼寧人,遼寧榮信興業電力技術有限公司,中級工程師,本科學士,研究方向動態無功補償裝置SVG;

楊碩1982-),遼寧人,遼寧榮信興業電力技術有限公司,中級工程師,本科學士,研究方向:動態無功補償裝置、SVG;

 

 
 
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