Oprema za kompenzacijo jalove moči in harmonično krmiljenje za metalurško industrijo

Oprema za kompenzacijo jalove moči in harmonično krmiljenje za metalurško industrijo

Metalurška industrija kot osrednji steber industrijskega sistema prevzema ključno nalogo taljenja in predelave kovin. Z naraščajočim povpraševanjem po kovinah v sodobni industriji so metalurška podjetja še naprej širila svoj obseg, prav tako sta se nenehno izboljševali moč in raven avtomatizacije proizvodne opreme. Vendar so vse bolj izrazite težave s kakovostjo električne energije sledile - izgubam jalove moči in harmonično onesnaženje so postale "nevidne ovire", ki omejujejo učinkovito, varno in-energijsko varčno proizvodnjo metalurških podjetij. Zato je uvedba učinkovite kompenzacije jalove moči in harmonične regulacije postala obvezna naloga za visoko-kakovosten razvoj metalurške industrije.

I. Glavne težave pri kakovosti električne energije v metalurški industriji

Za razliko od običajnih industrijskih scenarijev značilnosti porabe energije v metalurških podjetjih povzročajo zapletenost in resnost njihovih težav s kakovostjo električne energije, ki se odražajo predvsem v treh glavnih vidikih:

● Prvič, težke in zapletene močne obremenitve. Osnovna proizvodna oprema metalurških podjetij je večinoma visoko{1}}moč induktivne obremenitve, ki se odlikuje po veliki zmogljivosti, močnem vplivu obremenitve, hitrem zagonu-ustavitvi in ​​zaviranju ter neprekinjenem delovanju. Od visoke-delovanja valjarn do visoko{5}}temperaturnega taljenja v elektroobločnih pečeh, vsak proizvodni člen postavlja izjemno visoke zahteve glede stabilnosti električnega omrežja.

● Drugič, velik delež ne-linearnih obremenitev. S popularizacijo tehnologije avtomatizacije metalurške delavnice v veliki meri sprejemajo močno elektronsko opremo, kot so enosmerni motorji, motorji na izmenični tok, ki jih poganjajo pretvorniki, naprave za regulacijo hitrosti s spremenljivo frekvenco, transformatorji in reaktorji. Med delovanjem bo ta oprema prekinila sinusno valovno obliko toka električnega omrežja in tako postala glavni vir harmonikov.

● Tretjič, močno onesnaženje kakovosti električne energije. Delovanje osnovne opreme, kot so valjarne in elektroobločne peči, bo neposredno povzročilo nihanje napetosti in utripanje v električnem omrežju, kar bo sprožilo tri-fazno neravnovesje, nizek faktor moči, povečano izgubo v liniji in druge težave. Prekomerna vsebnost harmonikov je celo oblikovala "harmonične javne nevarnosti", ki ne le vplivajo na varno in stabilno delovanje elektroenergetskega sistema, ampak tudi zmanjšujejo učinkovitost delovanja in življenjsko dobo električne opreme, kar predstavlja skrite nevarnosti za varnost proizvodnje.

● Zato reševanje problemov kompenzacije jalove moči in harmonične regulacije v metalurških sistemih za distribucijo električne energije ni le ključ do zagotavljanja kakovosti električne energije in varnega obratovanja elektroenergetskega sistema, temveč tudi pomemben ukrep za zmanjšanje porabe energije, izboljšanje učinkovitosti proizvodnje in zmanjšanje varnostnih tveganj za podjetja.

II. Tipične obremenitve v metalurški industriji: glavni viri harmonikov in jalove moči

Značilnosti obremenitve se v različnih povezavah metalurške proizvodnje zelo razlikujejo, težave s kakovostjo električne energije, ki jih povzročajo, pa imajo svoje fokuse. Med njimi tri najbolj reprezentativne obremenitve največ prispevajo k harmonikom in reaktivni moči:

Tipična obremenitev	Glavne značilnosti	Harmonična generacija	Nihanje jalove moči	Vpliv na električno omrežje
Elektroobločna peč	Ne{0}}linearna in prehodna obločna odpornost; asimetrični tri{1}}fazni lok	Velika količina-harmonikov visokega reda (do 30 % osnovnega vala)	Huda nihanja	Najhujša (utripanje napetosti, tri-fazno neuravnoteženost,-tok negativnega zaporedja)
Peč za rafiniranje	Stabilno delovno stanje; brez obdobja taljenja	Določeni harmoniki (manj kot elektroobločna peč)	Relativno stabilen	Zmerno (vpliva na kakovost napajanja in življenjsko dobo opreme)
Vmesna frekvenčna peč	Visoka učinkovitost; majhna nihanja obremenitve; postopek rektifikacije in inverzije	Veliko število harmonikov (ustvarjenih z rektifikacijo in inverzijo)	Nizka fluktuacija; visok faktor moči	Zmerno (onesnažuje električno omrežje, vpliva na okoliško opremo)

 

1. Elektroobločna peč: Kot osnovna oprema za metalurško taljenje je tudi glavni vir onesnaževanja kakovosti električne energije. Ne-linearnost in prehodna sprememba upora obloka ustvarjata veliko število-harmonikov visokega reda. Medtem bo asimetrični tri{4}}fazni oblok med delovanjem elektroobločnih peči na izmenični tok proizvedel tok negativnega-zaporedja, kar bo povzročilo tri-fazno neravnovesje električnega omrežja in očitno utripanje napetosti, ki najbolj vpliva na električno omrežje. Glede na primere praktične uporabe lahko harmonska vsebnost med delovanjem elektroobločne peči doseže več kot 30 % osnovnega vala, kar resno moti normalno delovanje električnega omrežja.

2. Peč za rafiniranje: V primerjavi z elektroobločnimi pečmi je delovno stanje peči za rafiniranje stabilnejše brez obdobja taljenja, spremembe aktivne in jalove moči pa so relativno stabilne. Čeprav je njegov vpliv na električno omrežje manjši kot pri elektroobločnih pečeh, še vedno ustvarja določene harmonike in izgube jalove moči. Pri dolgoročnem-delovanju bo to vplivalo tudi na kakovost napajanja in življenjsko dobo opreme, česar ne smete prezreti.

3. Vmesna frekvenčna peč: Visoko-učinkovita in energijsko{1}}varčna oprema za taljenje, ki pretvarja 50Hz moč-izmenični tok v vmesno frekvenčno moč (nad 300Hz) z rektifikacijo in inverzijo. Odlikuje ga majhna nihanja obremenitve, visoka učinkovitost, nizko nihanje jalove moči in visok faktor moči. Vendar rektifikacijske in inverzijske povezave ustvarjajo veliko število harmonikov. Če ga ne nadzorujete pravočasno, bo onesnažil okolje električnega omrežja in vplival na normalno delovanje opreme v okolici. Na primer, vmesna frekvenčna peč v obratu za obdelavo strojev je nekoč povzročila zmanjšano učinkovitost električne opreme in povečala stroške porabe energije zaradi čezmernih harmonikov.

III. Nevarnosti harmonikov in jalove moči v metalurških napajalnih sistemih

Za industrije, ki-porabljajo-energijo in so-odvisne od energije, kot je metalurgija, so nevarnosti, ki jih povzročajo harmoniki in jalova moč, sistematične in ne vplivajo samo na opremo in elektroenergetska omrežja, ampak tudi neposredno vplivajo na učinkovitost proizvodnje in varnost podjetij:

 

● Z vidika električnega omrežja izguba jalove moči zmanjša učinkovitost prenosa električne energije, poveča izgube v liniji in transformatorju ter povzroči nestabilno napetost električnega omrežja. Prekomerni harmoniki popačijo valovno obliko napetosti, povzročijo tri{1}}fazno neravnovesje in celo resonirajo s kondenzatorskimi baterijami, kar sproži varnostne nesreče, kot so izbruhi kondenzatorja. Na primer, jeklarsko podjetje je nekoč utrpelo izgorelost nevtralne linije zaradi superpozicije 3. harmonika na nevtralni liniji, kar je povzročilo popoln izpad električne energije v obratu in neposredno gospodarsko izgubo v višini več kot 10 milijonov juanov.

● Z vidika opreme harmoniki pospešijo staranje izolacije električne opreme, skrajšajo življenjsko dobo osnovne opreme, kot so transformatorji in motorji, ter povečajo stopnjo napak opreme in stroške vzdrževanja. Jedro transformatorja ustvarja dodatne izgube zaradi harmoničnega vrtinčnega toka, s povišanjem temperature za 1,5-kratno normalno vrednost; izguba bakra v navitjih statorja motorja se poveča zaradi kožnega učinka, kar zmanjša učinkovitost za 5%-10%. Medtem harmoniki motijo ​​krmilne sisteme PLC, povzročajo skoke proizvodnih podatkov, vplivajo na stabilnost kakovosti izdelka in povečujejo stopnjo zavrnitve.

● Z vidika stroškov podjetja bo nizek faktor moči privedel do kazni za prilagoditev faktorja moči s strani energetskih oddelkov, harmonično onesnaženje pa bo povečalo porabo energije in zmanjšalo učinkovitost proizvodnje, kar bo podjetjem dolgoročno prineslo znatne gospodarske izgube. Zato regulacija harmonične in jalove moči ni le zahteva po zmanjšanju stroškov in izboljšanju učinkovitosti, ampak tudi bistvo varne proizvodnje metalurških podjetij.

IV. Ciljne rešitve: Optimalen nadzor kakovosti električne energije za metalurško industrijo

Industrijske prakse so usmerjene na boleče točke kakovosti električne energije v metalurški industriji in v kombinaciji z značilnostmi tipičnih obremenitev dokazale, da je usklajen nadzor generatorja statičnih spremenljivk (SVG) in aktivnega filtra moči (APF) najučinkovitejša in stabilna rešitev, ki lahko doseže dvojne cilje "kompenzacije jalove moči + harmonično filtriranje" in popolnoma reši težave s kakovostjo električne energije.

 

Nadzorna oprema	Osnovna funkcija	Hitrost odziva	Ključna prednost	Učinek aplikacije
SVG	Dinamična kompenzacija jalove moči	Manjši ali enak 5 ms	Brez previsokega-nadomestila/pod-nadomestila; stabilizira omrežno napetost	faktor moči večji ali enak 0,95; Utripanje napetosti učinkovito nadzorovano
APF	Dinamično harmonično filtriranje	Manjši ali enak 10 ms	Natančno filtriranje (2.-50. harmonik); brez resonance	Stopnja popačenja toka Manjša ali enaka 3,45 %; izpolnjujejo nacionalne standarde

 

1. Statični spremenljivi generator (SVG): dinamično kompenzira jalovo moč in stabilizira omrežno napetost

Tradicionalne metode kompenzacije jalove moči (kot so tiristorski preklopni kondenzatorji, tiristorsko krmiljeni reaktorji itd.) imajo težave zaradi počasne hitrosti odziva in enostavne prekomerne-kompenzacije ali premajhne-kompenzacije, saj se ne prilagajajo značilnostim velikega vpliva obremenitve in hitrega nihanja jalove moči metalurške opreme. V nasprotju s tem je SVG postal prednostna oprema za kompenzacijo jalove moči v metalurški industriji na podlagi svoje prednosti-dinamične kompenzacije v realnem času.

SVG lahko zazna reaktivni tok v električnem omrežju v realnem času in hitro odda kompenzacijski tok z enako velikostjo in nasprotno fazo kot reaktivna obremenitev, s čimer doseže stalno nastavljivo kompenzacijo jalove moči, popolnoma odpravi prekomerno-kompenzacijo in premajhno{1}}kompenzacijo, učinkovito stabilizira napetost električnega omrežja in zavira utripanje napetosti. Na primer, v projektu prenove valjarne podjetja iz nerjavečega jekla je zamenjava tradicionalnih kompenzacijskih naprav MCR s SVG povečala odzivno hitrost z več kot 200 ms na 5 ms, dvignila faktor moči z 0,85 na več kot 0,95, učinkovito nadzorovala utripanje napetosti in popolnoma rešila težave, kot sta utripanje svetlobe in neenakomerna proizvodnja valjarne. Poleg tega lahko visoko{8}}kakovostni izdelki SVG stabilno kompenzirajo faktor moči sistema na več kot 0,98, s čimer učinkovito sprostijo zmogljivost transformatorjev in kablov ter posredno prihranijo kapitalske naložbe, potrebne za širitev zmogljivosti podjetja.

2. Active Power Filter (APF): dinamično filtrirajte harmonike in očistite okolje električnega omrežja

Oprema, kot so frekvenčni pretvorniki, usmerniki in vmesne frekvenčne peči v metalurški industriji, so tipični harmonični viri. Tradicionalni LC filtri ne morejo doseči natančnega filtriranja in so nagnjeni k resonanci z električnim omrežjem. Kot "harmonični morilec" se lahko APF osredotoči na probleme harmoničnega onesnaževanja v metalurški industriji.

Njegovo načelo delovanja je vzporedna povezava APF s harmoničnimi-obremenitvami. Z zaznavanjem harmoničnega toka, ki ga generira obremenitev v realnem času, se nadzoruje, da oddaja kompenzacijski tok z enako velikostjo in nasprotno fazo harmoničnega toka, s čimer izravna vpliv harmonikov na distribucijsko omrežje in izvede natančno filtriranje 2. do 50. harmonika. Po uvedbi APF v talilnici se je skupna stopnja harmoničnega popačenja toka na nizko-napetostni strani razdelilnega transformatorja močno zmanjšala, vsebnost glavnih harmonikov, kot sta 5. in 7. harmonik, pa se je spremenila iz preseganja standarda v izpolnjevanje nacionalnih standardov. Drugi projektni podatki kažejo, da se po začetku delovanja APF lahko stopnja izkrivljanja toka sistema zmanjša s 25,56 % na manj kot 3,45 %, kar celovito izboljša stabilnost električnega omrežja.

Treba je omeniti, da imata za težka proizvodna okolja v metalurški industriji, kot sta kovinski prah in kisla meglica, oprema SVG in APF z visokimi stopnjami zaščite več prednosti, saj omogočata dolgoročno-stabilno delovanje v zapletenih okoljih in zagotavljata trajnost nadzornih učinkov.

Nadzor kakovosti električne energije omogoča zelen in učinkovit razvoj metalurške industrije

Visok{0}}kakovostnega razvoja metalurške industrije ni mogoče ločiti od stabilne, učinkovite in čiste energetske podpore. Kompenzacija jalove moči in harmonično krmiljenje nista le ključ do reševanja težav s kakovostjo električne energije, ampak tudi pomembna podpora metalurškim podjetjem pri zmanjševanju stroškov, izboljšanju učinkovitosti, zagotavljanju varne proizvodnje in doseganju zelene preobrazbe.

Z nenehnim nadgrajevanjem tehnologije močnostne elektronike je bilo delovanje opreme SVG in APF nenehno optimizirano in sta bili zrelo uporabljeni v številnih scenarijih metalurške industrije - od harmoničnega krmiljenja elektroobločnih peči in peči za rafiniranje do kompenzacije reaktivne moči valjarn, ta oprema zagotavlja močno podporo metalurškim podjetjem pri reševanju bolečih točk kakovosti električne energije, zmanjšanju porabe energije, zmanjšanju okvar in izboljšati koristi.

V prihodnosti, ko se bo metalurška industrija preoblikovala v smeri inteligence in okolju prijaznosti, bodo zahteve glede kakovosti električne energije še izboljšane. Tehnologije kompenzacije jalove moči in harmonične regulacije se bodo prav tako še naprej inovirale, dale nov zagon trajnostnemu razvoju metalurške industrije in industriji pomagale doseči razvojne cilje "varčevanje z energijo, učinkovitost in varnost".

Kontaktirajte zdaj