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台达PQC系列APF稳定冶金行业的电能质量问题

行业背景
金属冶炼的负载普遍存在无功冲击大、功率因数低与谐波含量大等电能质量问题,电能质量的主要污染源有电弧炉、中频炉、和轧机、电镀等整流性负载。其中电弧炉工作情况复杂,熔化期和精炼期的谐波电流不规则,产生谐波的同时,产生动态无功、三相不平衡。其中三相电弧炉广泛用于炼钢。铜和铜合金的熔炼则多用单相电弧炉。

电弧炉在熔化期功率因数低于0.7,在发生工作短路时甚至低到0.1,在精炼期功率因数也仅为0.8左右,这些过程都处于动态变化,而导致电压出现较大波动,对电网冲击很大,造成其它负载的正常工作受到冲击。

项目
江铜集团:中国最大的铜产品生产基地

问题描述
江铜在炼铜的过程中大量使用电弧炉、电镀等非线性动态负载,主要问题有:

  1. 冲击性负载,谐波与无功的动态变化使得电网电压波动
  2. 电容补偿器频繁故障,功率因数低,造成电力部门的无功罚款
  3. 谐波电流导致的电压畸变超出国标
  4. 设备故障率高,维护成本较高

解决方案
对低压配电侧的电弧炉设备进行动态无功与谐波治理,针对性采用PQC系列 APF (single unit capacity 750A) 一套,单机容量为750A,治理方案示意图如下所示。

 台达PQC系列APF稳定冶金行业的电能质量问题

治理效果
PQC投入效果非常明显,数据如下表所示。

综合补偿

电流THD

电压THD

电流值 (A)

功因 PF

补偿前

28.9%

6.5%

941

0.86

补偿后

4.4%

2.3%

685

0.96

PQC投入前后电流THD如下图所示。

Current THD before and after PQC implementation is

PQC投入前电压电流波形与投入后的功率参数如下图所示。

Voltage waveform and PF before and after PQC implementation

项目总结
台达PQC系列APF在江铜已稳定运行两年多,功率因数恒定达0.96以上,电流总畸变由28.9%减低至4.4%,电流、电压与功率因数都优于国标与电力部的要求。电弧炉、电镀等设备故障率明显降低,减不了视在电电流,从而减小了线路损耗,通过电表进行监测达到了一定的节能效果,没有再出现过电容补偿器时发生的谐振现象,保证了更加稳定的配电网。

Delta’s PQC APF has been running steadily at JCG for over two years.

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