淺談LNG接收站6KV電機用電質(zhì)量優(yōu)化設(shè)計

精品word文檔值得下載值得擁有精品word文檔值得下載值得擁有淺談LNG接收站6KV電機用電質(zhì)量優(yōu)化設(shè)計本文轉(zhuǎn)自論文發(fā)表，原文地址/lunwen/dianli/980.html，轉(zhuǎn)載請注明來源摘要：由于LNG接收站內(nèi)用電設(shè)備多為6KV電機，因此電能消耗大部分都為電動機，為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，電動機用電質(zhì)量對于節(jié)能十分重要，因此介紹了用電質(zhì)量優(yōu)化裝置在6KV電機的應(yīng)用，并計算了節(jié)能效果，取得了良好的成果。關(guān)鍵詞：6KV電機、節(jié)能、用電質(zhì)量、節(jié)電0.引言目前，電網(wǎng)的發(fā)展使原來電網(wǎng)末端電壓偏低問題得到解決，電壓升高的問題日益凸顯，尤其夜間電壓會升高，可能會使用電設(shè)備運行時超過額定電壓。大量的電氣設(shè)備，如電機、電磁鐵、接觸器等帶有鐵芯的電氣，電壓升高會引起鐵損、銅損的增加，鐵損與電壓的平方成正比，銅損與電流的平方成正比，這些損耗會造成能源浪費。在LNG接收站，6KV電機是最大用電負荷，約占總負荷的85%，有著巨大的節(jié)能潛力和應(yīng)用前景。1.用電質(zhì)量優(yōu)化裝置簡介新型用電質(zhì)量優(yōu)化裝置是針對目前220-10KV用電網(wǎng)絡(luò)中對電能質(zhì)量敏感的各種精密的、復(fù)雜的用電負荷提供高效潔凈的電力能源而研制的高科技產(chǎn)品。用電質(zhì)量優(yōu)化裝置采用采用電磁補償穩(wěn)壓技術(shù)，降低電壓波動，提高電能利用效率，提高功率因數(shù)。非相控電磁平衡技術(shù)，可以抑制電源中的高次諧波，又可以使用電設(shè)備所形成的諧波成分減少對電網(wǎng)的傳送。選用優(yōu)質(zhì)特種磁性材料，自身損耗很低。利用特有的優(yōu)質(zhì)鐵芯和繞組，在變壓器中做到磁路平衡、磁場平衡，可對三相電壓進行調(diào)整，使電源趨于平衡。具有較強的抗過電壓、抗過電流能力和較強的抗電壓突變、抗電流突變的能力，能抑制瞬流和浪涌。采用功率自動跟蹤檢測調(diào)節(jié)方式，使電動機達到最佳效率的工作匹配，工作電流降到最小，降低配電功率大造成的空載損耗，達到節(jié)電的目的。2．具體方案設(shè)計根據(jù)LNG接收站設(shè)備實際使用情況，本次優(yōu)先設(shè)計BOG壓縮機與高壓泵的電機優(yōu)化方案，在2臺BOG壓縮機和1臺高壓輸送泵上使用，每臺泵安裝一臺該裝置。其設(shè)計方案圖如下：2.1產(chǎn)品應(yīng)用原理主要元器件及其作用：電磁優(yōu)化主機主繞組TSM：用于調(diào)節(jié)電機機端電壓和進行電機阻抗匹配的主要元件；直流勵磁繞組TSS：用于調(diào)節(jié)主繞組TSM鐵芯的飽和度，從而對電感值進行連續(xù)調(diào)節(jié)，達到檔位之間微調(diào)的目的；SW9：9檔位有載分接開關(guān)，用于調(diào)節(jié)主繞組TSM的抽頭；DCG：整流電源，用于為TSS直流勵磁繞組提供直流電源；QBH：保護斷路器，采用固定式VS1斷路器，在主繞組發(fā)生故障時能夠迅速切除故障；QPL：旁路開關(guān)，當主繞組故障或調(diào)節(jié)范圍越限時可以迅速合閘，保證不停電運行；QSC：輸出控制開關(guān)，用于控制優(yōu)化主機的輸出，同時起到在主繞組故障時隔離的作用；CT：采樣電流互感器，用于采樣調(diào)節(jié)后的機端電流。涌流抑制繞組TSL：串接于回路，可有效降低啟動電流陡度與短路電流上升率。2.2調(diào)節(jié)原理：異步電動機的功率損耗可分為可變損耗和不變損耗。理論分析表明，在0.75PN附近，可變損耗和不變損耗相等，電機效率為最高。電動機從空載到負載運行，由于主磁通和轉(zhuǎn)速變化很小，鐵損和機械損耗近似不變，為不變損耗；而定、轉(zhuǎn)子的銅損和附加損耗是隨負載變化而變化的，為可變損耗。如果忽略機械損耗和附加損耗，則當銅損和鐵損相等時，總損耗最小，達到高效率。當負載變化時，若能夠方便、實時地調(diào)節(jié)銅損和鐵損之間的關(guān)系，則可使電機保持高效率運行。由于鐵損主要由勵磁阻抗產(chǎn)生，銅損主要由定轉(zhuǎn)子繞組電阻產(chǎn)生，因而通過調(diào)節(jié)機端電壓與匹配端口輸入阻抗可有效地使得電機鐵損與銅損保持相等，維持電機在高效率狀態(tài)運行。根據(jù)電機學(xué)理論，電動機鐵損與銅損關(guān)系如下：*：Rm為電機勵磁回路電阻，R1與R2分別為定子與轉(zhuǎn)子電阻；因而可得出電動機的銅損與鐵損成反比例關(guān)系。如右圖所示，由于電壓恒定時，鐵損為一定值，與負荷率無關(guān)，而銅損與負荷有關(guān)，因而在20%負荷時，使得電壓為Va點，此時PFe=PCu,效率達到最大。同理，在60%,100%負荷時同樣調(diào)節(jié)機端電壓至Vb與Vc之間，同樣使得電機效率最高。調(diào)節(jié)流程圖如下：2.3本裝置主要功能：實時調(diào)節(jié)機端電壓，使得電動機運行于最大效率，達到一定節(jié)能降耗作用；阻抗匹配功能，實時調(diào)節(jié)電動機三相不平衡；負荷-電壓聯(lián)合調(diào)節(jié)功能，避免低負荷時維持高電壓，造成無功功率浪費，可在一定范圍內(nèi)提高電機功率因數(shù)；完善的自身保護功能，避免由自身故障導(dǎo)致停電事故；電磁優(yōu)化主機有助于改善波形，去除尖峰電壓波；降低電動機啟動電流，最多可降至3-4倍額定電流；有效提高電動機鐵芯利用率，提高電動機工作效率。2.4本裝置調(diào)節(jié)特點：采用檔位—偏磁聯(lián)合調(diào)節(jié)方式，由于檔位調(diào)節(jié)無任何能量消耗，因而作為主要調(diào)節(jié)方式，而檔位之間的調(diào)節(jié)采用偏磁調(diào)節(jié)方式，既可以滿足電壓，阻抗的連續(xù)調(diào)節(jié)，又可以有效降低調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自身損耗；全自動調(diào)節(jié)，整個調(diào)節(jié)過程無需任何人工干預(yù)，專用的控制單元可以有效迅速得跟蹤負荷的變化情況，及時調(diào)整；有效達到節(jié)能降耗的目的，動力型號優(yōu)化裝置節(jié)能率可達6%-15%之間，設(shè)備投資可在短短幾年內(nèi)收回，有著極高的經(jīng)濟回報率；降低啟動電流，具有一定軟啟動的功效，對于不頻繁啟動電機，可代替軟啟動；通過負荷-電壓聯(lián)合調(diào)節(jié)法控制電機功率因數(shù)，避免無功功率浪費，可有效降低系統(tǒng)的無功功率供給，減輕無功補償設(shè)備的負擔(dān)，提高電動機設(shè)備的負荷利用率；由于電感元件的惰性，可以使具有尖峰的諧波去陡，變?yōu)槠交恼也ㄐ?，因而具有一定的改善波形作用；由于本裝置采用的是電磁調(diào)節(jié)方式，因而相對于PWM調(diào)節(jié)方式，具有性能穩(wěn)定，后期維護成本低，自身損耗低，不產(chǎn)生諧波污染等多項優(yōu)點；2.5與變頻器的區(qū)別：變頻器屬于負荷調(diào)節(jié)裝置，主要用于改變電動機的轉(zhuǎn)速從而改變電動機的負荷率，而THLXD裝置為電能優(yōu)化裝置，用于改善電能質(zhì)量，提高設(shè)備的效率；變頻器只是單一的改變負荷，而不能對既定的負荷狀態(tài)實現(xiàn)對電動機運行條件的優(yōu)化，而THLXD是針對不同負荷，采用不同的優(yōu)化方案使得電動機時刻保持最大效率狀態(tài)；變頻器可以改變負荷，而THLXD不能夠改變負荷，因而二者不能夠相互替代但是能夠同時安裝互不沖突。3.主要元器件參數(shù)主調(diào)節(jié)繞組TSM：額定電壓：7.2kV；額定容量：1000kVA,2000kVA；調(diào)節(jié)范圍：-10%,-7.5%,-5%,-2.5%,0%,+2.5%,+5%,+7.5%,+10%接線方式：Y-Y負載損耗：≤1.5%空載損耗：≤1%勵磁調(diào)節(jié)繞組TSS：絕緣電壓：9.6kV；額定容量：600VA；調(diào)節(jié)范圍：2.5%Un調(diào)節(jié)阻抗：10%Xn電壓輸入范圍：0.5-311V勵磁電流范圍：1-100A；最大勵磁功率：500WSW9有載分接開關(guān)：額定電壓：7.2kV；切換電流：63A；滅弧介質(zhì)：真空檔位數(shù)：9檔雙穩(wěn)態(tài)動作電壓：DC220VDCG整流電源：輸入電壓：AC220V；最大輸出電流：100A；最大功耗：500W整流元件：全控橋式，IGBT遙調(diào)輸入信號：4-20mADC自動控制保護單元：輸入電壓：DC220V；運算器件：TI，DSP320F×2；顯示器件：128*128大屏幕點陣LCD，自動背光；存儲器件：FlashROM,事件存儲條數(shù)1000條；通訊接口：RS485接口，以太網(wǎng)接口（可選）通信規(guī)約：標準MODBUSEMC等級：II級繼電器接點功率：DC220V,2.8A,AC220V,10A4.投資收益分析4.1項目投資費用根據(jù)設(shè)計方案我們選用合肥天海電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的THLXD系列新型用電質(zhì)量優(yōu)化裝置，依據(jù)項目中所涉及的不同用電回路，我們作如下項目投資表（以1#，3#蒸發(fā)器壓縮機，LNG高壓輸送泵為例）：序號產(chǎn)品系列用電場合規(guī)格（單位：千瓦）設(shè)計臺數(shù)投資成本（萬元）1THLXD-DF壓縮泵3200kW3192合計：1924.2投資收益分析根據(jù)項目現(xiàn)場實際情況，我們進行如下投資收益分析：假定：用電設(shè)備每天使用時間：t（單位：h/d）用電設(shè)備每年使用天數(shù)：T（單位：d/y）平均節(jié)電率：V（單位：%）總功率：Pt(單位：kw)電價：Pe（單位：元/kw﹒h）則：年用電費用Mt=Pt×T×t×Pe（元）年節(jié)電費用Ms=Mt×V（元）投資回收期Ra=投資成本÷Ms（年）序號用電場合t(h/d)T(d/y)V（%）Pt(kw)Pe(元/kw.h)Mt(萬元)Ms(萬元)Ra（年）1壓縮泵24360832000.701935.36154.821.24根據(jù)以上計算可知，THLXD新型用電質(zhì)量優(yōu)化裝置在15至16個月內(nèi)即可收回投資成本，具有很高的投資回報率。THLXD新型用電質(zhì)量優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)主體為特殊繞組的電磁線圈，不同與其他的電子式節(jié)電裝置，其有效使用壽命在15年以上，THLXD新型用電質(zhì)量優(yōu)化裝置可帶來的直接收益：S≈Ms×(15-1.24)≈2130.43(萬元)另外，其工作中帶來管理成本的降低、設(shè)備維護成本的下降、優(yōu)化供電質(zhì)量和延長用電設(shè)備使用壽命等間接收益就不好用錢來衡量了。6.結(jié)語總之，THLXD新型用電質(zhì)量優(yōu)化裝置優(yōu)化電能效果顯著，投資回報率高，一次投資長期受益，并且在節(jié)省電費的同時，有利于用電設(shè)備延長使用壽命，減少投資維護成本，提高電能使用效率，增加經(jīng)濟和社會效益。參考文獻：《基于銅損等于鐵損的異步電動機最佳效率控制》莫紅蘋，鐘彥儒西安理工大學(xué)學(xué)報2002年18期《電機學(xué)》浙江大學(xué)出版社，王毓東主編《三相異步電動機降壓節(jié)能研究及應(yīng)用》任紅應(yīng)用能源技術(shù)2005年5期577100180309001209557903682285963308257710018030900123865761373997357606965771001803090013594578077579902515512577100180309001238757716498260181805157710018030900121385721311921589183265771001803090012359579036822361076053577100180309001235657613528614379174257710018030900123555750878697046932791708810034335527410122994432583337917088100343355275101866732938832008170881003433561071015811525015005221708810034335610810100018005987173217088100343354295101074194142687017170881003433561841018786608696288021708810034335618