臺(tái)達(dá)靜止無(wú)功發(fā)生器在泉州肖厝碼頭的成功應(yīng)用

中達(dá)電通股份有限公司 李江

    1 項(xiàng)目背景

    福建泉州肖厝碼頭橋吊和皮帶傳輸采用了大量大功率變頻電源，啟動(dòng)頻繁，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)功波動(dòng)大，造成電壓波動(dòng)和功率因數(shù)偏低等問(wèn)題，每月均會(huì)導(dǎo)致一定數(shù)量的功率因數(shù)罰款。同時(shí)采用大功率變頻調(diào)速電源，產(chǎn)生很大諧波干擾，嚴(yán)重危害配電系統(tǒng)電能品質(zhì)，因此，肖厝碼頭的濾波補(bǔ)償設(shè)備必須反應(yīng)速度快，濾波效率高，補(bǔ)償效果，才能滿(mǎn)足配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的要求。

    導(dǎo)致肖厝港高壓補(bǔ)償柜自2001年以來(lái)一直沒(méi)有投入運(yùn)行，原10kV高壓補(bǔ)償柜無(wú)法投入使用的原因主要有：

    （1）由于肖厝港的門(mén)機(jī)和橋吊屬于快速變化運(yùn)行的負(fù)載，運(yùn)行時(shí)無(wú)功波動(dòng)大；高壓配電室的補(bǔ)償柜屬于靜態(tài)補(bǔ)償柜，無(wú)法滿(mǎn)足門(mén)機(jī)和橋吊快速變化運(yùn)行的工作需要，投入補(bǔ)償時(shí)往往造成補(bǔ)償電容由于投入時(shí)間滯后，導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)補(bǔ)或欠補(bǔ)，同時(shí)由于頻繁的投切也會(huì)造成補(bǔ)償柜元器件的迅速損壞。

    （2）由于肖厝港主要電力負(fù)載是門(mén)機(jī)和橋吊。門(mén)機(jī)、橋吊的主要電源均為大功率變頻器控制電源，大功率變頻電源運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大的高頻次諧波含量，主要為5次、7次、11次、13次諧波，高頻的諧波含量導(dǎo)致電容器容抗減小電容電流異常升高，導(dǎo)致補(bǔ)償柜不但不能補(bǔ)償系統(tǒng)感性無(wú)功電流，反而隨著電容器的投入，造成系統(tǒng)電流的升高，放大系統(tǒng)諧波含量，導(dǎo)致系統(tǒng)功率因數(shù)不能達(dá)標(biāo)，補(bǔ)償柜因異常也無(wú)法正常投入。

    由此可以了解，肖厝港主要的電能質(zhì)量問(wèn)題是無(wú)功快速波動(dòng)造成系統(tǒng)電壓波動(dòng)，同時(shí)也造成無(wú)功補(bǔ)償無(wú)法跟蹤，從而導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償失效。此外，由于大功率變頻器產(chǎn)生的諧波含量，也導(dǎo)致了供電質(zhì)量的惡化。

    2 解決方案

    由于肖厝港門(mén)機(jī)和橋吊負(fù)載的特性，要求高壓配電系統(tǒng)配置高效動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，該裝置應(yīng)具有以下特點(diǎn)：補(bǔ)償迅速且能連續(xù)補(bǔ)償，根據(jù)門(mén)機(jī)橋吊的運(yùn)行特點(diǎn)，補(bǔ)償響應(yīng)速度應(yīng)小于10ms；能承受并消除一定諧波含量。為此，中達(dá)電通為其提供了臺(tái)達(dá)有源濾波器產(chǎn)品方案。

    臺(tái)達(dá)有源濾波器PQCS采用直接PWM電流控制技術(shù)，其輸出電流波形和相位完全可控，PQCS能夠在額定感性到額定容性的范圍內(nèi)運(yùn)行。由于無(wú)需大容量的電容器和電抗器做儲(chǔ)能元件，PQCS的占地面積最大只有相同容量SVC的50%。

    3 臺(tái)達(dá)有源濾波器PQC-RPQCS的濾波補(bǔ)償方式的特點(diǎn)及效果

    （1）PQCS可以雙向補(bǔ)償，既可以補(bǔ)償容性無(wú)功又可以補(bǔ)償感性，適合橋吊提升和降落時(shí)的負(fù)載特性；

    （2）PQCS響應(yīng)速度<5ms；

    （3）PQCS可以保障系統(tǒng)功率因數(shù)0.97以上，電壓波動(dòng)范圍符合國(guó)標(biāo)；

    （4）PQCS既可以補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功又可以消除系統(tǒng)諧波；

    （5）PQCS基本不受系統(tǒng)背景諧波影響；

    （6）PQCS并聯(lián)接入系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)負(fù)載容量增加或運(yùn)行方式改變可以方便并聯(lián)擴(kuò)容。

    4 項(xiàng)目收益

    使用臺(tái)達(dá)有源濾波器PQCS系列后，肖厝碼頭節(jié)電情況如下：

    （1）力率電費(fèi)

    目前系統(tǒng)大量使用變頻器，功率因數(shù)以0.9考慮，系統(tǒng)負(fù)載4360kVA，使用PQCS后，系統(tǒng)功率因數(shù)0.97以上，力率獎(jiǎng)勵(lì)比例為-0.75%，電費(fèi)0.65元/度，按照年運(yùn)行時(shí)間8000h來(lái)計(jì)算：年節(jié)約力率電費(fèi)＝4360×0.75%×0.65×8000＝17萬(wàn)元

    （2）傳統(tǒng)FC和PQCS運(yùn)行效率節(jié)電

    新一代有源型PQCS型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償與諧波治理裝置的運(yùn)行損耗低，占地小，為用戶(hù)帶來(lái)明顯經(jīng)濟(jì)效益。晶閘管控制的電容器電抗器組的FC濾波補(bǔ)償裝置的運(yùn)行損耗約1.2%，有源型PQCS的運(yùn)行損耗約0.5%。以1M容量考慮，年運(yùn)行時(shí)間8000h，電費(fèi)0.65元/度來(lái)計(jì)算：

    年節(jié)約運(yùn)行損耗電費(fèi)＝0.65×1000×(1.2%-0.5%)×8000＝3.64萬(wàn)元

    以上二項(xiàng)節(jié)電費(fèi)用在20.64萬(wàn)元左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著。<