企业高低压配电网电气节能系絆设计

时继林

（佛山市顺德区骏华机电安装工程有限公司，广东，佛山，528300）

企业高低压配电网电气节能系絆设计

时继林

（佛山市顺德区骏华机电安装工程有限公司，广东，佛山，528300）

给出了企业高低压配电网电气脧肚整体方案，以满足大型工业企业电气脧肚需要。同时给出了HVHQC和HVC的系统结构图，为下一步检测与控制子系统设计、监控子系统设计提供了基础。

高低压配电网；电气脧肚；脧肚方案；系统设计；控制

一、引言

大型工业企业作为国民经济的主体部门，对社会经济的发展起到了巨大的促进作用，特别是一些冶金、化工、钢铁等企业，在国民经济中占有极其重要的地位。它们在提供大量工业产品的同时，也带来了一些不利因素，特别是这些高能耗企业电能消耗过多，电能损失严重。如何降低企业能耗，具有极大的经济和社会效益。本文在前人研究的基础上，首先建立了企业高低压配电网电气节能整体方案，包括企业高压配电网节能系统、企业低压配电网节能系统，并通过管理系统对运行情况进行监控和管理。

二、企业高低压配电网电气节能方案

建立企业高低压配电网电气节能整体方案如图1所示。

图1 企业高低压配电网电气节能整体方案图

图 1所建立的企业高低压配电网电气节能整体方案是一个涵盖信息采集、数据分析与传输、谐波动态治理、无功功率动态补偿等多项功能在内的高度可靠、配置灵活、可扩展的综合性电气节能系统。以相关技术为依据，高低压电气节能装置相搭配，解决了配电网多层次、全方位综合节能的难题，实现全方位的节能。同时利用现场总线和网络传输将各个节点的信息传输到配电网综合电气节能管理系统，从而对整个企业配电网的电能质量和电能消耗进行全方位的管理。整个方案可分为三个层面:企业高压配电网即10kV侧、企业低压配电网即380V侧、监控和管理层面。

在10kV侧，主要放置的电气节能装置为HVHQC，它集谐波治理和无功补偿于一体，是整个高压侧电气节能的核心，实际上在进行谐波治理时，一般都会投入一定数量的无源滤波器，它既能进行谐波治理，还能补偿无功，但无源滤波器受系统阻抗等方而的影响，参数变化时，滤波效果受到影响，对于本文来说，主要是新技术的研究，对于无源滤波器的研究较为成熟，因此小作过多的描述。

将谐波动态治理放到高压配电网进行治理主要是基于以下考虑:

1、在低压侧进行谐波治理时，山于低压负载较多，造成低压侧的谐波过大，受电力电子器件的容量限制，谐波过大时，造价将变得很高，同时可能得小到很好的治理，放到高压侧进行集中治理时，有利于对其进行有效治理。

2、低压配电网山高压配电网通过降压变压器供电，对于低压侧的多脉波整流负载来说，当变压器采用小同的连接方式组合进行供电时，可以消除一定次数的谐波，从而使高压侧的谐波含量降低。

3、本文所提的HVHQC系统中谐波治理部分采用的是注入式结构，这种结构的优点在于它使有源部分小承受基波电压，其有源部分的容量将大大降低，同时，对于谐波来说，其注入大小跟注入电容有较大的关系，当选取合适的值时，能对谐波进行有效的治理。

4、HVHQC系统中含有TCR，其触发角在调节过程中，会产生附一加谐波，为了保障调节过程中的电能质量，需要滤波装置对其产生的谐波进行治理。

在配电网中，无功补偿主要有以下三种方式:

（1）集中补偿，将无功补偿装置装设在企业或地方总降压变压器的6~10kV母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。采用这种方式时可减少高压线路的无功功率损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。

（2）分组补偿，将无功补偿装置分别装设在功率因数较低的车间的配电母线上，也称为分散补偿。这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对较小。但是分组补偿的效果比较明显，采用也比较普遍。

（3）就地补偿，将无功补偿装置装设在异步电动机或电感性用电设各附一近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。这种方式既能提高为用电设各供电回路的功率因数，又能改善用电设各的电压质量，对中小型设备十分实用。

在以上三种补偿方式中，若将三种补偿方式统筹考虑，合理布局，将能取得很好的经济效益。

就补偿装置来说，较高压补偿装置而言，低压无功补偿装置具各以卜几个优点：

（1）安装灵活方便，对环境要求小高，配套设各少，维护维修方便，安全要求一般。

（2）投资少，由于电压等级低，投资是同容量高压补偿装置的30%~50%。

（3）投切灵活，这也是它最大的优点，可以根据线路无功电流的变化，自动达到无功的平衡。

相对于高压补偿装置来说，使用低压自动补偿装置可以实现迅速补偿。因此，在配电网中，为减少线路损耗达到最佳经济效益，应尽量减少有功功率以外的功率流动。无功补偿应以随机就地补偿为主，高压线路中的补偿、变电站补偿为辅。

三、高低压配电网电气节能系统设计

1、HVHQC系统整体结构

在配电网高压侧，HVHQC起着动态治理谐波和连续调节无功的作用，其整个系统如图2所示。其谐波治理部分主要包括逆变器直流侧整流电路、电压型逆变器、输出滤波器、祸合变压器、基波谐振支路等，无功调节部分主要包括TCR和注入电容等。无功调节部分对流入高压母线的无功电流进行补偿，达到维持电网母线电压，改善功率因数的作用。谐波治理部分对负载及TCR调节过程中产生的谐波进行动态治理，降低母线电流畸变率，改善高压配电网电能质量，两者结合，实现对高压配电网谐波和无功的综合治理，实现高压高.b.质电气节能的目的。

图2 HVHQC系统图

2、HVC系统整体结构

在配电网低压侧，HVC起着补偿低压配电网无功的作用，是整个低压配电网电气节能的核心。HVC补偿容量大，能进行无功连续补偿，造价低，利于大规模应用。HVC系统如图3所示。主电路包括电压型逆变器、连接电抗、品闸管模块、投切电容器组等。图中的起动电路主要是在DSTATCOM逆变器工作之前，利用整流电路给直流侧电容充电，当直流侧电容电压达到参考电压时再断开整流电路井网开关。HVC中投切电容器组达到‚粗补‛的效果，而DSTATCOM根据所需的无功进行连续的容性到感性的调节，实现‚精补‛的效果。

图3 HVC系统图

四、结束语

作为企业电能损耗的重要组成部分，谐波治理和无功补偿对实现企业电气节能起到了很关键的作用。但是，要实现企业全方位的电气节能，不仅仅从这两个方面着手，还包括设各的优化配置、管理节能、无功优化等方而，它们对实现电气节能同样起到了不可忽视的作用，因此很有必要对这些方而进行研究，从而实现全局节能。节能系统内部和相互之间的影响研究。设各在运行过程中都会产生一定的耦合，从而对控制效果产生负而影响。对于高低压电气节能系统内部相互影响考虑较少。对于系统内部之间的相互影响进行研究，克服相互之间的不利因素，有利于保障装置的安全稳定运行，并可提高装置的效果。同时，对节能系统过多分析的是单独运行时的效果，对于配电网多种节能系统同时工作时，如何协调好这些装置从而获得最佳节能效果也是一个值得研究的地方。

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TU144

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1674-3954（2011）02-0102-02