Компенсация реактивной мощности и подавление гармоник для среднечастотных печей в литейных цехах 

Внедрение компенсации реактивной мощности и подавления гармоник для среднечастотных печей в литейных цехах приносит значительные экономические выгоды, что делает его достойным продвижения на литейных заводах и других предприятиях, использующих такие печи. Оснащение среднечастотных печей высоковольтными фильтрами-компенсаторами KYTBBL не только повышает эффективность производства и надежность оборудования, но и дает экономические и социальные преимущества за счет экономии энергии и защиты окружающей среды.

1. Обзор

Среднечастотные печи для литейного производства отличаются удобством в обслуживании, простотой и надежностью в эксплуатации, точным контролем и регулировкой температуры и состава расплавленного металла, высокой скоростью плавления, превосходным качеством литья, а также более низким уровнем шума и загрязнения по сравнению с купольными печами. В результате они более широко используются в литейном секторе, чем купольные печи, и все чаще предпочитаются литейными предприятиями. Значительное потребление электроэнергии при плавке металла в среднечастотных печах делает энергосбережение и сокращение потребления энергии важной задачей как для предприятий, так и для общества в целом. Опираясь на практический опыт в области повышения качества электроэнергии для среднечастотных печей, компания Shanghai Kunyou Electric Co., Ltd. разъясняет преимущества использования высоковольтного фильтра-компенсатора KYTBBL для достижения энергосбережения и сокращения потребления.

2. Обзор системы электроснабжения предприятия

Крупный литейный завод по производству чугуна с высокой пластичностью использует среднечастотные печи для плавки металла, достигая годового объема производства литья в 50 000 тонн. Общая мощность трансформаторов компании составляет 8650 кВА: - один специализированный трансформатор мощностью 5000 кВА (10 кВ/0,75 кВ), обслуживающий 12-тонную среднечастотную печь; один специализированный трансформатор мощностью 3150 кВА (10 кВ/0,75 кВ), обслуживающий 5-тонную среднечастотную печь и 15-тонную среднечастотную выдерживающую печь; один распределительный трансформатор мощностью 500 кВА (10 кВ/0,4 кВ), обслуживающий вспомогательное энергоснабжение завода. Первоначальный проект специальных трансформаторов мощностью 5000 кВА и 3150 кВА не предусматривал мер по компенсации реактивной мощности. Низковольтная сторона распределительного трансформатора мощностью 500 кВА оснащена компенсационным шкафом с конденсаторами мощностью 300 кВАр.

3. Основные проблемы с системой электроснабжения до реконструкции

3.1 Специальные трансформаторы генерируют значительный шум и имеют повышенную температуру масла, часто достигающую 80 °C, что требует установки внешних вентиляторов для отвода тепла.

3.2 Во время работы среднечастотной печи распределительный трансформатор мощностью 500 кВА также демонстрировал повышенный уровень шума. Конденсаторы в шкафу компенсации реактивной мощности часто перегорали, а другое низковольтное оборудование регулярно подвергалось необъяснимым срабатываниям.

3.3 Коэффициент мощности составляет всего 0,73, что ниже требуемого коммунальным предприятием значения 0,90. Это приводит к штрафу за корректировку в размере примерно 90 000 йен в месяц в счете за электроэнергию.

4. Анализ причин

Основываясь на характеристиках среднечастотных печей, компания Shanghai Kunyou Electric Co., Ltd. определила, что эти проблемы вызваны гармониками, генерируемыми источником питания печи. Значительные гармоники, генерируемые источником питания среднечастотной печи, напрямую поступают в специальный трансформатор, вызывая его вибрацию и увеличение потерь, что проявляется в виде чрезмерного шума и повышенной температуры масла. Одновременно часть этих гармоник проходит через шину 10 кВ в распределительный трансформатор 500 кВА, где они резонируют с конденсаторами низковольтной стороны. Этот резонанс часто приводит к перегоранию конденсаторов и ложным срабатываниям защитных устройств.

Среднечастотная печь имеет низкий коэффициент мощности (0,73), при этом значительная часть реактивной мощности поставляется специальными трансформаторами, что увеличивает нагрузку на эти устройства. Поскольку конденсаторы в распределительных трансформаторах часто перегорают и не работают нормально, компания обеспокоена надежностью оборудования и не желает инвестировать в компенсационные шкафы для среднечастотной печи. Это приводит к общему снижению коэффициента мощности в компании, что влечет за собой высокие ежемесячные расходы на корректировку электроэнергии.

5. Решения

В соответствии с принципом компенсации близости, в начале октября 2012 года компания Shanghai Kunyou Electric Co., Ltd. установила два комплекта высоковольтных фильтрующих компенсационных устройств KYTBBL, специально разработанных для среднечастотных печей, на низковольтной стороне двух трансформаторов, предназначенных для среднечастотных печей. После ввода в эксплуатацию этих высоковольтных фильтрующих компенсационных устройств KYTBBL не только были коренным образом решены вышеупомянутые проблемы с качеством электроэнергии, но и были получены значительные экономические выгоды. Несколько месяцев практической эксплуатации продемонстрировали успех этой модернизации.

6. Конструктивные особенности высоковольтного фильтра-компенсатора KYTBBL

6.1 Подход к проектированию

Целями предприятия являются надежность оборудования и экономия затрат на электроэнергию, при этом первостепенное значение имеют низкие инвестиционные затраты, а эффективность фильтрации является второстепенной. Следовательно, при проектировании приоритет отдается компенсации реактивной мощности, надежности оборудования и экономическим требованиям. Смягчение гармоник в первую очередь направлено на пятую и седьмую гармоники, а другие гармоники более высокого порядка не учитываются.

6.2 Все фильтры теперь полностью работоспособны.

6.3 Выбор ключевых компонентов

6.3.1 Контакторы: **Высокопроизводительные вакуумные контакторы служат в качестве переключающих устройств, обеспечивая надежную работу с электрическим сроком службы до 600 000 операций и низкими потерями мощности.

6.3.2 Фильтрующие конденсаторы: Использовать специально изготовленные однофазные фильтрующие конденсаторы с первичными изоляционными материалами иностранных брендов. Эти фильтрующие конденсаторы отличаются увеличенным сроком службы и минимальными потерями, что позволяет использовать их в течение длительного времени (обычно 4–6 лет) в условиях значительных гармонических искажений (тогда как стандартные конденсаторы при гармонических нагрузках обычно служат только 0,1–1,5 года).

6.3.3 Фильтрующие реакторы: благодаря использованию фильтрующих реакторов с железным сердечником с низкими потерями нормальный рост рабочей температуры не превышает 60 К, что обеспечивает подлинную «экологическую энергоэффективность». Общие потери системы гарантированно составляют менее 1 % от общей мощности.

6.3.4 Каждая ветвь цепи оснащена трехступенчатой защитой от перегрузки по току, что обеспечивает **высокую надежность системы.**

6.4 Оснащен функциями сигнализации о превышении предельных значений и защитной блокировки, с пороговыми значениями сигнализации, настраиваемыми пользователем.

6.5 Имеет ручной и автоматический режимы управления для удобного ввода в эксплуатацию.

7. Преимущества установки высоковольтного фильтра-компенсатора KYTBBL

7.1Рабочее состояние высоковольтного фильтра-компенсатора 8.1KYTBBL

Высоковольтный фильтр-компенсатор KYTBBL автоматически отслеживает и регулирует переключение каждой ветви цепи, не требуя ручного управления после активации. Введенный в эксплуатацию в начале октября 2012 года, он повысил коэффициент мощности с 0,73 до 0,95 в течение того же месяца. Впоследствии коэффициент мощности стабильно поддерживался на уровне 0,97 каждый месяц.

7.2Полученные экономические выгоды

7.2.1 Улучшение коэффициента мощности, снижение платы за корректировку коэффициента мощности: после внедрения высоковольтного фильтра-компенсатора KYTBBL коэффициент мощности увеличился до 0,97. В результате плата за корректировку коэффициента мощности изменилась с 8,5 % штрафа до 0,75 % кредита — чистая разница составила 9,25 %. Это привело к ежемесячной экономии около 100 000 иен на плате за корректировку.

7.2.2 Расширение мощностей и сокращение потерь