節電器在天車供電系統中的應用

濟南鋼鐵股份有限公司 叢榮葵 賀 霖

介紹一種節電器在濟鋼中厚板廠天車低壓供電系統的應用情況。測試證明加裝的節電器在抑制電網諧波的同時還具有很好的節電效果。

一、概述

濟鋼中厚板廠3 500產線的天車供電系統是由分布在生產線現場的各個電磁站分配電控制的，由于與軋鋼生產線上的所有設備共處一個供電系統，現場負載環境比較惡劣，電網電壓波動大。同時由于天車的負荷具沖擊性，對電網也造成沖擊。

1.現場工作狀況

（1）低壓配電系統通過配電室天車支路供電到廠房各跨天車滑線上，再由滑線分配供給各臺天車使用；

（2）現場電網測試分析。在生產線上的1號、3號和7號電磁站所帶天車的作業率較高，占全部負載率的30%～40%，天車使用可產生大量浪涌和瞬流等電力污染。

2.現場捕捉到的代表性波形分圖

天車在工作時現場捕捉到的電流與電壓波形分別如圖1和圖2所示。圖中的電流波形，由于存在瞬流，電流波形有很大的畸變，對電網有很大的沖擊并且對在用設備的電動機有極大危害。

3.對電網的沖擊及危害

圖1 電流波形

圖2 電壓波形

對電網形成的沖擊危害主要由天車電機頻繁啟制動的瞬流所造成。瞬流是交流正弦波電路上電流與電壓的一種瞬時態的畸變。浪涌、諧波為其主要的表現形式。瞬流主要特點有三個：超高壓、瞬時態、高頻次。超高壓是指通常的瞬流尖峰，它高出正常電路電壓幅值的5～10倍，最高可達數萬V。瞬時態是指瞬流持續的時間非常短，它可以在數億分之一秒內完成從迸發到消失的過程。高頻次是指瞬流的活動十分頻繁，可以說瞬流無時不有、無處不在。同時，瞬流會使用戶的用電成本增加和破壞設備的安全運行。瞬流使一個用電系統的電耗增加的方式有三種：系統效率下降、電機溫度升高、用電電耗增加。

瞬流還會嚴重影響到設備的安全。瞬流產生的來源主要有兩個方面：一是環境的，如雷電感應、輸變電站大型開關的開合、鄰居大型負載的啟停。環境因素產生的瞬流占一個系統瞬流總量的20%～30%。二是用電系統內部產生的，它占全系統瞬流總量的70%～80%。任何負載的啟停和運行都會有大量的瞬流產生并回饋到本身的用電系統中。電弧放電也是瞬流的一個主要來源，它可能是由不良和松動的電氣連接引起，或由老舊的不干凈的電刷引起。由電弧放電所產生的高頻電壓尖峰脈沖，會通過設備線路擴散，影響到整個系統。

二、節電器工作原理以及技術特性

1.節電器節電工作原理

根據電工學原理，引起電力系統不穩定運行和電能質量下降的主要因素是高頻次畸變電壓脈沖波、瞬變浪涌波(瞬流)，消除電力系統中的高頻高幅值畸變電壓脈沖波，是解決電力系統工作可靠性、解決電能質量降低和電力消耗的根本途徑。

節電器根據電力功率三角形定律、星形定律,相對論E=M·C2定律，并采用最先進的LCR-3ЛX2控制技術、美國貝爾廣頻譜衰減合成技術設計而成，可有效吸收、抑制、濾除電網中的各類畸變功率源而引發的高頻率高幅值畸變電壓諧波以及電磁涌壓涌流和各類瞬態電磁脈沖波，將電網中的有害能量轉化、吸收、抑制、濾除，從而凈化電網，降低高頻線路損耗，使電力電子設備在一個純潔無污染無干擾的電力環境下工作，使電網及電氣設備運行安全可靠、壽命延長；工作效率、能源利用率、產品合格率大幅度提高；設備故障率、產品次品率、電能消耗大幅度下降。最終使電力用戶用電的綜合經濟效益得以提升。

現場采用UniSaver-G4系統節電器，該節電器是由自動高頻電磁電壓脈沖波吸濾模塊、LCR-3πX2矩陣電路、貝爾電路、短路保護電路器件、三相工作指示燈等構成。該產品與電網并聯接線運行，實時檢測電網中的高頻次高幅值電壓尖峰脈沖(2～50kHz)，并對其進行吸收、抑制、濾除，將電網中的有害能量進行排放，從而達到凈化電網的功能。

2.技術特性

UniSaver-G4系統節電器的主要技術特性指標以及相關的技術參數如表1所示。

三、應用研究

表1 節電器技術特性

1.實施方案

（1）根據現場電網和天車利用率情況，選擇34臺天車按照負荷的不同實施不同的改造方案。

（2）系統安全節電率的高低取決于負載的大小和作業率高低兩方面因素，負載越大作業率越高，節電率越高。

（3）對1號、3號、7號電磁站及熱處理電磁站所供電的天車施行節電改造，根據天車的布局和運行狀況，采取以站點為單位，對34臺天車施行重點帶網的布控方式進行電效改造，即對生產線上的以原料一跨、精整主跨、板庫天車、精整副跨2號、3號共15臺天車施行重點三級布控，其它并聯支路施行局部布控，通過重點帶網的合理布控，有效攔截從不同方面產生的浪涌和瞬變，使系統節電改造既經濟合理，又無疏漏和死角。

2.應用研究

（1）1號、3號、7號電磁站所帶天車負荷和作業率較高，作業率達40%。尤以原料跨（1號站）、精整主跨（3號站）、板庫跨（7號站）、精整副跨2號、3號（熱處理站）等天車使用頻繁，作業負載率為40%，施行重點三級布控。

（2）2號電磁站所帶天車較單一，共二臺天車，作業率為30%，結合其作業時間，采用終端一級布控。

（3）熱處理電磁站所帶天車除精整副跨2號、3號天車以外，其它并聯天車雖然負荷和作業率較低，但數量較多共12臺，負荷總量較大，運行時一旦大部分啟停，將對整個系統產生較大的浪涌沖擊，直接影響節電改造的效果使設備失去有效的保護。故在投資回收效益比的約束性原則下，該12臺天車采取二級布控，既不影響投資回收效益比，又可收到良好的保護和節電效果。

四、結論

安裝節電器后，經集團公司節電領導小組驗收確認：天車平均節電率達10.01%，電壓畸變率分別為1.5%和2.27%。在抑制電網諧波的同時達到了很好的節電效果。