Reaktyviosios galios kompensavimo ir harmonikų valdymo įranga metalurgijos pramonei

Reaktyviosios galios kompensavimo ir harmonikų valdymo įranga metalurgijos pramonei

Metalurgijos pramonė, kaip pagrindinis pramonės sistemos ramstis, vykdo pagrindinę metalo lydymo ir apdirbimo misiją. Didėjant metalų paklausai šiuolaikinėje pramonėje, metalurgijos įmonės toliau plečia savo mastą, taip pat buvo nuolat tobulinamas gamybos įrangos galios ir automatizavimo lygis. Tačiau vis ryškesnės energijos kokybės problemos kilo po - reaktyviosios galios praradimo, o harmoninė tarša tapo „nematomomis kliūtimis“, ribojančiomis efektyvią, saugią ir energiją taupančią- metalurgijos įmonių gamybą. Todėl veiksmingos reaktyviosios galios kompensavimo ir harmonikų valdymo įgyvendinimas tapo privaloma užduotimi siekiant aukštos kokybės metalurgijos pramonės plėtros.

I. Pagrindiniai metalurgijos pramonės energijos kokybės skausmo taškai

Skirtingai nuo įprastų pramonės scenarijų, metalurgijos įmonių energijos suvartojimo charakteristikos lemia jų energijos kokybės problemų sudėtingumą ir rimtumą, o tai daugiausia atsispindi trimis pagrindiniais aspektais:

● Pirma, didelės ir sudėtingos galios apkrovos. Metalurgijos įmonių pagrindinė gamybos įranga dažniausiai yra didelės-galios indukcinės apkrovos, pasižyminčios didele talpa, stipriu apkrovos poveikiu, greitu paleidimu-sustabdymu ir stabdymu bei nuolatiniu veikimu. Nuo valcavimo staklių didelio greičio-sparčio iki elektrinių lankinių krosnių lydymo aukštoje temperatūroje{5}} kiekviena gamybos grandis kelia itin aukštus elektros tinklo stabilumo reikalavimus.

● Antra, didelė ne{0}}tiesinių apkrovų dalis. Populiarėjant automatizavimo technologijoms, metalurgijos dirbtuvėse plačiai naudojama galios elektroninė įranga, tokia kaip nuolatinės srovės varikliai, kintamosios srovės varikliai, varomi keitiklių, kintamo dažnio greičio reguliavimo įtaisai, transformatoriai ir reaktoriai. Veikimo metu ši įranga sulaužys elektros tinklo srovės sinusoidinę bangos formą, tapdama pagrindiniu harmonikų šaltiniu.

● Trečia, didelė elektros kokybės tarša. Pagrindinės įrangos, pvz., valcavimo staklių ir elektrinių lankinių krosnių, veikimas tiesiogiai sukels įtampos svyravimus ir mirgėjimą elektros tinkle, sukeldamas trijų-fazių disbalansą, mažą galios koeficientą, padidėjusį linijos praradimą ir kitas problemas. Perteklinis harmonikų kiekis netgi suformavo „harmoninius visuomenės pavojus“, kurie ne tik turi įtakos saugiam ir stabiliam elektros sistemos darbui, bet ir mažina elektros įrenginių eksploatavimo efektyvumą bei tarnavimo laiką, keldami paslėptus pavojus gamybos saugumui.

● Todėl reaktyviosios galios kompensavimo ir harmoninio valdymo problemų sprendimas metalurgijos elektros skirstymo sistemose yra ne tik raktas į elektros energijos kokybę ir saugų energetikos sistemos darbą, bet ir svarbi priemonė siekiant sumažinti energijos suvartojimą, gerinti gamybos efektyvumą ir sumažinti įmonių saugos riziką.

II. Tipinės metalurgijos pramonės apkrovos: pagrindiniai harmonikų ir reaktyviosios galios šaltiniai

Apkrovos charakteristikos įvairiose metalurgijos gamybos grandyse labai skiriasi, o jų sukeliamos elektros kokybės problemos turi savo akcentus. Tarp jų trys tipiškiausios apkrovos yra pagrindiniai harmonikų ir reaktyviosios galios veiksniai:

Tipinė apkrova	Pagrindinės charakteristikos	Harmonikų karta	Reaktyviosios galios svyravimai	Poveikis elektros tinklui
Elektrinė lankinė krosnis	Ne{0}}tiesinė ir trumpalaikė lanko varža; asimetrinis trijų{1}}fazių lankas	Didelis aukštos-laipsnio harmonikų kiekis (iki 30 % pagrindinės bangos)	Didelis svyravimas	Sunkiausias (įtampos mirgėjimas, trijų{0}}fazių disbalansas, neigiama-sekos srovė)
Rafinavimo krosnis	Stabili darbo būklė; nėra lydymosi laikotarpio	Tam tikros harmonikos (mažiau nei elektros lanko krosnis)	Santykinai stabilus	Vidutinis (turi įtakos maitinimo kokybei ir įrangos eksploatavimo trukmei)
Vidutinio dažnio krosnis	Didelis efektyvumas; mažas apkrovos svyravimas; ištaisymo ir inversijos procesas	Daug harmonikų (sugeneruotų ištaisius ir apverčiant)	Mažas svyravimas; didelis galios koeficientas	Vidutinis (teršia elektros tinklą, veikia aplinkinę įrangą)

 

1. Elektrinė lankinė krosnis: Kaip pagrindinė metalurgijos lydymo įranga, ji taip pat yra pagrindinis energijos kokybės taršos šaltinis. Dėl ne-tiesiškumo ir trumpalaikio lanko varžos kitimo susidaro daug aukštos-laipsnio harmonikų. Tuo tarpu asimetrinis trijų-fazių lankas veikiant kintamosios srovės elektros lanko krosnims sukurs neigiamą-sekos srovę, sukeldamas trijų-fazių elektros tinklo disbalansą ir akivaizdų įtampos mirgėjimą, kuris daro didžiausią poveikį elektros tinklui. Remiantis praktinio taikymo atvejais, harmonikos turinys elektros lanko krosnies veikimo metu gali siekti daugiau nei 30% pagrindinės bangos, rimtai trukdant normaliam elektros tinklo darbui.

2. Rafinavimo krosnis: Palyginti su elektrinėmis lankinėmis krosnelėmis, rafinavimo krosnių darbo būklė yra stabilesnė be lydymosi laikotarpio, o aktyviosios ir reaktyviosios galios pokyčiai yra gana stabilūs. Nors jo poveikis elektros tinklui yra mažesnis nei elektros lanko krosnių, jis vis tiek sukuria tam tikras harmonikas ir reaktyviosios galios nuostolius. Ilgai -veikiant, tai taip pat turės įtakos maitinimo kokybei ir įrangos tarnavimo laikui, o to negalima ignoruoti.

3. Vidutinio dažnio krosnis: didelio -efektyvumo ir energiją taupanti-lydymo įranga, kuri 50 Hz galią-dažnio kintamąją srovę paverčia vidutinio dažnio galia (daugiau nei 300 Hz) taisant ir inversuojant. Jis pasižymi nedideliu apkrovos svyravimu, dideliu efektyvumu, mažu reaktyviosios galios svyravimu ir dideliu galios koeficientu. Tačiau ištaisymo ir inversijos jungtys sukuria daugybę harmonikų. Jei nebus laiku kontroliuojamas, jis užterš elektros tinklo aplinką ir turės įtakos normaliam aplinkinių įrenginių veikimui. Pavyzdžiui, mašinų perdirbimo gamyklos tarpinio dažnio krosnis kadaise sumažino elektros įrangos efektyvumą ir padidino energijos sąnaudas dėl perteklinių harmonikų.

III. Harmonikos ir reaktyviosios galios pavojai metalurgijos maitinimo sistemose

Daug{0}}energijos-naudojančiose ir energijos-priklausomose pramonės šakose, pvz., metalurgijoje, harmonikų ir reaktyviosios galios keliami pavojai yra sistemingi ir turi įtakos ne tik įrangai ir elektros tinklams, bet ir tiesiogiai įmonių gamybos efektyvumui bei saugai:

 

● Elektros tinklo požiūriu reaktyviosios galios nuostoliai mažina energijos perdavimo efektyvumą, padidina linijų ir transformatorių nuostolius ir lemia nestabilią elektros tinklo įtampą. Pernelyg didelės harmonikos iškreipia įtampos bangos formą, sukelia trijų{1}}fazių disbalansą ir netgi rezonuoja su kondensatorių baterijomis, sukeldamos saugos avarijas, pvz., kondensatoriaus sprogimus. Pavyzdžiui, plieno įmonė kažkada patyrė neutralios linijos perdegimą dėl 3-osios harmonikos superpozicijos neutralioje linijoje, dėl kurios visiškai nutrūko gamyklos elektra ir buvo patirti tiesioginiai ekonominiai nuostoliai daugiau nei 10 milijonų juanių.

● Žvelgiant iš įrangos perspektyvos, harmonikos pagreitina elektros įrangos izoliacijos senėjimą, sutrumpina pagrindinės įrangos, pvz., transformatorių ir variklių, tarnavimo laiką, padidina įrangos gedimų dažnį ir priežiūros išlaidas. Transformatoriaus šerdis sukuria papildomus nuostolius dėl harmoninės sūkurinės srovės, kai temperatūra pakyla 1,5 karto už normaliąją vertę; variklio statoriaus apvijų vario nuostoliai padidėja dėl odos efekto, todėl efektyvumas sumažėja 5–10%. Tuo tarpu harmonikos trikdo PLC valdymo sistemas, sukelia gamybos duomenų šuolius, turi įtakos gaminio kokybės stabilumui ir padidina atmetimo dažnį.

● Žvelgiant iš įmonės sąnaudų perspektyvos, dėl mažo galios koeficiento galios koeficiento koregavimo skyriai skirs baudas, o harmoninė tarša padidins energijos suvartojimą ir sumažins gamybos efektyvumą, o tai ilgainiui atneš didelių ekonominių nuostolių įmonėms. Todėl harmoninės ir reaktyviosios galios valdymas yra ne tik sąnaudų mažinimo ir efektyvumo didinimo poreikis, bet ir saugios metalurgijos įmonių gamybos pagrindas.

IV. Tiksliniai sprendimai: optimali elektros energijos kokybės kontrolė metalurgijos pramonei

Siekdama metalurgijos pramonės energijos kokybės problemų ir kartu su tipiškų apkrovų charakteristikomis, pramonės praktika įrodė, kad suderintas statinio variklių generatoriaus (SVG) ir aktyviosios galios filtro (APF) valdymas yra efektyviausias ir stabiliausias sprendimas, galintis pasiekti dvejopą „reaktyviosios galios kompensavimo + harmoninio filtravimo“ tikslą ir visiškai išspręsti elektros kokybės problemas.

 

Valdymo įranga	Pagrindinė funkcija	Reagavimo greitis	Pagrindinis privalumas	Taikymo efektas
SVG	Dinaminis reaktyviosios galios kompensavimas	Mažesnis arba lygus 5 ms	Jokios per-kompensacijos / per mažos-kompensacijos; stabilizuoti tinklo įtampą	Galios koeficientas Didesnis arba lygus 0,95; efektyviai valdomas įtampos mirgėjimas
APF	Dinaminis harmoninis filtravimas	Mažesnis arba lygus 10 ms	Tikslus filtravimas (2-50 harmonikos); jokio rezonanso	Srovės iškraipymo koeficientas Mažesnis arba lygus 3,45 %; atitinka nacionalinius standartus

 

1. Statinis variklių generatorius (SVG): dinamiškai kompensuoja reaktyviąją galią ir stabilizuoja tinklo įtampą

Tradiciniai reaktyviosios galios kompensavimo metodai (pvz., tiristorius įjungiami kondensatoriai, tiristorių valdomi reaktoriai ir kt.) turi lėto atsako greičio ir lengvo per-kompensavimo arba nepakankamo-kompensavimo problemų, todėl jie nepritaikomi prie didelės apkrovos poveikio ir greitų metalurgijos įrangos reaktyviosios galios svyravimų. Priešingai, SVG tapo pageidaujama reaktyviosios galios kompensavimo įranga metalurgijos pramonėje dėl realaus laiko-dinaminės kompensacijos pranašumo.

SVG gali realiu laiku aptikti reaktyviąją srovę elektros tinkle ir greitai išvesti kompensacinę srovę, kurios dydis ir priešinga fazė yra reaktyviajai apkrovai, realizuodamas nuolat reguliuojamą reaktyviosios galios kompensavimą, visiškai pašalindamas per-kompensaciją ir per mažą-kompensavimą, efektyviai stabilizuodamas elektros tinklo įtampą ir slopindamas įtampos mirgėjimą. Pavyzdžiui, nerūdijančio plieno įmonės valcavimo staklyno atnaujinimo projekte pakeitus tradicinius MCR kompensavimo įrenginius SVG, atsako greitis padidėjo nuo daugiau nei 200 ms iki 5 ms, galios koeficientas padidėjo nuo 0,85 iki 0,95, efektyviai valdomas įtampos mirgėjimas ir visiškai išspręstos tokios problemos kaip šviesos mirgėjimas ir netolygus valcavimo išėjimas. Be to, aukštos-kokybės SVG produktai gali stabiliai kompensuoti sistemos galios koeficientą, viršijantį 0,98, efektyviai atlaisvindami transformatorių ir kabelių pajėgumus ir netiesiogiai sutaupydami kapitalo investicijų, reikalingų įmonės pajėgumų plėtrai.

2. Aktyvus galios filtras (APF): dinamiškai filtruokite harmoniką ir išvalykite elektros tinklo aplinką

Įranga, tokia kaip dažnio keitikliai, lygintuvai ir vidutinio dažnio krosnys metalurgijos pramonėje, yra tipiški harmonikų šaltiniai. Tradiciniai LC filtrai negali pasiekti tikslaus filtravimo ir yra linkę į rezonansą su elektros tinklu. Kaip „harmonikos žudikas“, APF gali kovoti su harmoninėmis taršos problemomis metalurgijos pramonėje.

Jo veikimo principas – APF sujungti lygiagrečiai su harmonines{0}}generuojančiomis apkrovomis. Realiu laiku aptikdamas apkrovos generuojamą harmoninę srovę, jis pats valdo, kad išvestų kompensacinę srovę, kurios dydis yra lygus harmoninei srovei ir priešinga faze, taip kompensuodama harmonikų poveikį skirstomajam tinklui ir realizuodamas tikslų 2–50 harmonikų filtravimą. Pritaikius APF lydykloje, bendras harmoninės srovės iškraipymo greitis paskirstymo transformatoriaus žemos įtampos pusėje buvo labai sumažintas, o pagrindiniai harmoniniai turiniai, pvz., 5 ir 7 harmonika, pasikeitė iš standarto viršijimo ir atitiko nacionalinius standartus. Kiti projekto duomenys rodo, kad pradėjus eksploatuoti APF, sistemos srovės iškraipymo koeficientas gali būti sumažintas nuo 25,56% iki mažiau nei 3,45%, visapusiškai pagerinant elektros tinklo stabilumą.

Verta paminėti, kad atšiaurioje metalurgijos pramonės gamybos aplinkoje, pvz., metalo dulkėse ir rūgščių migloje, SVG ir APF įranga su aukštu apsaugos lygiu turi daugiau pranašumų, įgalinančių ilgalaikį{0}}stabilų veikimą sudėtingoje aplinkoje ir užtikrinant valdymo efektų tvarumą.

Energijos kokybės kontrolė suteikia galimybę ekologiškai ir efektyviai plėtoti metalurgijos pramonę

Aukštos-kokybiškos metalurgijos pramonės plėtros negalima atskirti nuo stabilios, efektyvios ir švarios energijos palaikymo. Reaktyviosios galios kompensavimas ir harmonikų valdymas yra ne tik raktas į elektros kokybės problemų sprendimą, bet ir svarbi parama metalurgijos įmonėms siekiant sumažinti išlaidas, pagerinti efektyvumą, užtikrinti saugią gamybą ir pasiekti ekologišką transformaciją.

Nuolat atnaujinant galios elektronines technologijas, SVG ir APF įrangos našumas buvo nuolat optimizuojamas ir jie buvo brandžiai pritaikyti įvairiuose metalurgijos pramonės scenarijuose - nuo harmoninio elektros lanko krosnių ir rafinavimo krosnių valdymo iki valcavimo staklynų reaktyviosios galios kompensavimo. Ši įranga teikia tvirtą paramą metalurgijos įmonėms, mažina energijos suvartojimo gedimus ir sumažina energijos kokybės problemas.

Ateityje, metalurgijos pramonei transformuojantis į intelektualumą ir ekologiškumą, elektros energijos kokybės reikalavimai bus toliau gerinami. Reaktyviosios galios kompensavimo ir harmoninio valdymo technologijos taip pat toliau diegs naujoves, suteikdamos naujų impulsų tvariam metalurgijos pramonės vystymuisi ir padėdami pramonei pasiekti „energijos taupymo, efektyvumo ir saugos“ plėtros tikslus.

Susisiekite dabar