Пример из практики по снижению гармоник и компенсации реактивной мощности для оборудования прокатного стана 

I. История проекта

Один завод по производству стальных труб в настоящее время имеет одну линию холодной прокатки труб диаметром ∮50, три линии горячей прокатки труб диаметром ∮89, ∮108 и ∮340, две линии по обработке нефтепроводов и две системы по производству заготовок, включающие горизонтальную установку непрерывного литья и дуговую установку непрерывного литья. Завод в основном производит бесшовные стальные трубы. В 2010 году он произвел 1,5 млн тонн стали и 1,2 млн тонн труб, причем на долю специальных труб пришлось более 72% объема производства. Экспорт превысил 40% объема производства, что принесло годовой доход от продаж в размере 7 млрд юаней и прибыль, превышающую 700 млн юаней.

II. Проблемы гармоник в оборудовании для передачи и распределения электроэнергии

1. Технические характеристики трансформатора: ZS9-3000/6,36,3 кВ/0,75 кВ 7,91 %.

2. На заводе используется нелинейное нагрузочное оборудование, такое как прокатные станы постоянного тока, которые во время работы генерируют значительные гармоники. Они оказывают существенное влияние на систему и соседние сети, вызывая значительные потери. Это не только влияет на надежность энергоснабжения широкого круга потребителей электроэнергии, но и создает серьезную угрозу для ключевого оборудования энергосистемы, ставя под угрозу ее стабильную и экономичную работу. Проект по снижению гармоник направлен на три основных трансформатора, обслуживающих трехстендовый прокатный стан на подзаводе.

III. Анализ эффектов смягчения гармоник и компенсации реактивной мощности

1. Общий объем инвестиций: инвестиции в три комплекта низковольтных фильтрующих компенсационных устройств KYLB на общую сумму 600 000 юаней.

2. Эффективность подавления гармоник и компенсации реактивной мощности.

После ввода в эксплуатацию низковольтного гармонического фильтра и компенсатора KYLB коэффициент гармонических искажений напряжения снизился с 7,3% до 3,6%, а коэффициент гармонических искажений тока также снизился с 26,0% до 7%. Все гармонические составляющие теперь остаются в пределах допустимых значений, установленных национальными стандартами. Коэффициент мощности системы улучшился с 0,8 до 0,96. После установки низковольтного фильтра гармоник и компенсатора KYLB общее потребление реактивной мощности системы снизилось на 2520 кВАр, а потребление активной мощности — на 226 кВт. Это соответствует примерной ежемесячной экономии электроэнергии в размере около 100 000 кВт·ч (кВт·ч = мощность × 16 часов × 30 дней).

3. Экономические выгоды.

(1) Экономия электроэнергии в результате потери частоты линии

Предположим, что линия 6 кВ компании Henggang Steel работает при полной нагрузке в течение 5000 часов (τ) в год, а потери мощности в линии составляют 0,08 от передаваемой энергии, обозначенной как δ. Годовая экономия энергии после компенсации: WL＝SL×COSφ1×δ×τ×｛1－【COSφ1／COSφ2】2｝＝0.8×9000×0.85×0.08×5000×【1－（0.8／0.96）2】＝748000 (kW·h)

Примечание: 0,85 — коэффициент нагрузки главного трансформатора.

(2) Годовая экономия электроэнергии от трех трансформаторов после компенсации:

△WT = 3 × △PD × (S1/S2)² × τ × [1 – (COSφ1/COSφ2)²] = 304 × {(0,8 × 9000)/9000}² × 5000 × 0,305 = 295 728 (кВт·ч)

В формуле PD обозначает общие потери трансформатора при коротком замыкании, которые составляют 304 кВт

(3) Общая годовая экономия электроэнергии, достигнутая после компенсационных инвестиций:

△W = △WL + △WT = 748 000 + 295 728 = 1 043 728 (кВт·ч) = 1 043 728 × 0,5 юаня = 522 000 юаней

В формуле: Стоимость электроэнергии рассчитывается из расчета 0,5 юаня за киловатт-час при годовом времени работы 5000 часов.

(4) Экономия на плате за коэффициент мощности:

Ежегодная плата за корректировку коэффициента мощности, подлежащая уплате пользователем, составляет примерно: (Рассчитано на основе оценки коэффициента мощности местным органом по энергоснабжению в 0,9, при этом коэффициент мощности системы пользователя до компенсации составляет 0,84, что приводит к штрафной ставке за коэффициент мощности в размере +3%).

Плата за электроэнергию с учетом коэффициента мощности = Плата за активную электроэнергию × Коэффициент мощности = Активная мощность × Годовое количество рабочих часов × Единичная плата за электроэнергию × Коэффициент мощности = 6120 × 5000 × 0,5 × 3 % = 459 000 йен.

После ввода в эксплуатацию низковольтного фильтра-компенсатора KYLB коэффициент мощности системы превысил оценочный порог в 0,9. В результате больше не будут начисляться штрафы за низкий коэффициент мощности, что позволит сэкономить 459 000 иен на электроэнергии.

(5) Общая годовая экономия на электроэнергии: 522 000 + 459 000 = 981 000 юаней.

4. Срок окупаемости.

Срок окупаемости составляет примерно: 84 / 98,1 = 10,3 месяца.

IV. Краткое изложение мер по снижению гармоник и компенсации реактивной мощности

Установив низковольтный фильтр-компенсатор KYLB от ООО Шанхай Кунью Электрик:

(1) Эффективно подавляет гармоники, улучшает качество электроснабжения потребителей и продлевает срок службы их электрооборудования; одновременно снижает воздействие гармоник на энергосистему, эффективно смягчает гармоническое загрязнение и обеспечивает значительные социальные выгоды в процессе энергосбережения и сокращения выбросов.

(2) Благодаря энергосберегающим свойствам установленного оборудования и улучшенному коэффициенту мощности, достигнутому за счет компенсации реактивной мощности, в течение года достигается значительная экономия электроэнергии. Только за счет экономии электроэнергии инвестиции окупаются за 10,3 месяца.