淺談LNG接收站6KV電機(jī)用電質(zhì)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)

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(jī)用電質(zhì)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)本文轉(zhuǎn)自論文發(fā)表，原文地址/lunwen/dianli/980.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源摘要：由于LNG接收站內(nèi)用電設(shè)備多為6KV電機(jī)，因此電能消耗大部分都為電動(dòng)機(jī)，為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，電動(dòng)機(jī)用電質(zhì)量對(duì)于節(jié)能十分重要，因此介紹了用電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置在6KV電機(jī)的應(yīng)用，并計(jì)算了節(jié)能效果，取得了良好的成果。關(guān)鍵詞：6KV電機(jī)、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(huì)升高，可能會(huì)使用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)超過額定電壓。大量的電氣設(shè)備，如電機(jī)、電磁鐵、接觸器等帶有鐵芯的電氣，電壓升高會(huì)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(huì)造成能源浪費(fèi)。在LNG接收站，6KV電機(jī)是最大用電負(fù)荷，約占總負(fù)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?jī)?yōu)化裝置簡(jiǎn)介新型用電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置是針對(duì)目前220-10KV用電網(wǎng)絡(luò)中對(duì)電能質(zhì)量敏感的各種精密的、復(fù)雜的用電負(fù)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?jī)?yōu)化裝置采用采用電磁補(bǔ)償穩(wěn)壓技術(shù)，降低電壓波動(dòng)，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(duì)電網(wǎng)的傳送。選用優(yōu)質(zhì)特種磁性材料，自身?yè)p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(chǎng)平衡，可對(duì)三相電壓進(jìn)行調(diào)整，使電源趨于平衡。具有較強(qiáng)的抗過電壓、抗過電流能力和較強(qiáng)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(dòng)跟蹤檢測(cè)調(diào)節(jié)方式，使電動(dòng)機(jī)達(dá)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(dá)到節(jié)電的目的。2．具體方案設(shè)計(jì)根據(jù)LNG接收站設(shè)備實(shí)際使用情況，本次優(yōu)先設(shè)計(jì)BOG壓縮機(jī)與高壓泵的電機(jī)優(yōu)化方案，在2臺(tái)BOG壓縮機(jī)和1臺(tái)高壓輸送泵上使用，每臺(tái)泵安裝一臺(tái)該裝置。其設(shè)計(jì)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(jī)主繞組TSM：用于調(diào)節(jié)電機(jī)機(jī)端電壓和進(jìn)行電機(jī)阻抗匹配的主要元件；直流勵(lì)磁繞組TSS：用于調(diào)節(jié)主繞組TSM鐵芯的飽和度，從而對(duì)電感值進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，達(dá)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(lì)磁繞組提供直流電源；QBH：保護(hù)斷路器，采用固定式VS1斷路器，在主繞組發(fā)生故障時(shí)能夠迅速切除故障；QPL：旁路開關(guān)，當(dāng)主繞組故障或調(diào)節(jié)范圍越限時(shí)可以迅速合閘，保證不停電運(yùn)行；QSC：輸出控制開關(guān)，用于控制優(yōu)化主機(jī)的輸出，同時(shí)起到在主繞組故障時(shí)隔離的作用；CT：采樣電流互感器，用于采樣調(diào)節(jié)后的機(jī)端電流。涌流抑制繞組TSL：串接于回路，可有效降低啟動(dòng)電流陡度與短路電流上升率。2.2調(diào)節(jié)原理：異步電動(dòng)機(jī)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(jī)效率為最高。電動(dòng)機(jī)從空載到負(fù)載運(yùn)行，由于主磁通和轉(zhuǎn)速變化很小，鐵損和機(jī)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(fù)載變化而變化的，為可變損耗。如果忽略機(jī)械損耗和附加損耗，則當(dāng)銅損和鐵損相等時(shí)，總損耗最小，達(dá)到高效率。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，若能夠方便、實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)銅損和鐵損之間的關(guān)系，則可使電機(jī)保持高效率運(yùn)行。由于鐵損主要由勵(lì)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(jī)端電壓與匹配端口輸入阻抗可有效地使得電機(jī)鐵損與銅損保持相等，維持電機(jī)在高效率狀態(tài)運(yùn)行。根據(jù)電機(jī)學(xué)理論，電動(dòng)機(jī)鐵損與銅損關(guān)系如下：*：Rm為電機(jī)勵(lì)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(dòng)機(jī)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(shí)，鐵損為一定值，與負(fù)荷率無關(guān)，而銅損與負(fù)荷有關(guān)，因而在20%負(fù)荷時(shí)，使得電壓為Va點(diǎn)，此時(shí)PFe=PCu,效率達(dá)到最大。同理，在60%,100%負(fù)荷時(shí)同樣調(diào)節(jié)機(jī)端電壓至Vb與Vc之間，同樣使得電機(jī)效率最高。調(diào)節(jié)流程圖如下：2.3本裝置主要功能：實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)端電壓，使得電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于最大效率，達(dá)到一定節(jié)能降耗作用；阻抗匹配功能，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)三相不平衡；負(fù)荷-電壓聯(lián)合調(diào)節(jié)功能，避免低負(fù)荷時(shí)維持高電壓，造成無功功率浪費(fèi)，可在一定范圍內(nèi)提高電機(jī)功率因數(shù)；完善的自身保護(hù)功能，避免由自身故障導(dǎo)致停電事故；電磁優(yōu)化主機(jī)有助于改善波形，去除尖峰電壓波；降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流，最多可降至3-4倍額定電流；有效提高電動(dòng)機(jī)鐵芯利用率，提高電動(dòng)機(jī)工作效率。2.4本裝置調(diào)節(jié)特點(diǎn)：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?yè)p耗；全自動(dòng)調(diào)節(jié)，整個(gè)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(fù)荷的變化情況，及時(shí)調(diào)整；有效達(dá)到節(jié)能降耗的目的，動(dòng)力型號(hào)優(yōu)化裝置節(jié)能率可達(dá)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(jì)回報(bào)率；降低啟動(dòng)電流，具有一定軟啟動(dòng)的功效，對(duì)于不頻繁啟動(dòng)電機(jī)，可代替軟啟動(dòng)；通過負(fù)荷-電壓聯(lián)合調(diào)節(jié)法控制電機(jī)功率因數(shù)，避免無功功率浪費(fèi)，可有效降低系統(tǒng)的無功功率供給，減輕無功補(bǔ)償設(shè)備的負(fù)擔(dān)，提高電動(dòng)機(jī)設(shè)備的負(fù)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(duì)于PWM調(diào)節(jié)方式，具有性能穩(wěn)定，后期維護(hù)成本低，自身?yè)p耗低，不產(chǎn)生諧波污染等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)；2.5與變頻器的區(qū)別：變頻器屬于負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置，主要用于改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩淖冸妱?dòng)機(jī)的負(fù)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(fù)荷，而不能對(duì)既定的負(fù)荷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件的優(yōu)化，而THLXD是針對(duì)不同負(fù)荷，采用不同的優(yōu)化方案使得電動(dòng)機(jī)時(shí)刻保持最大效率狀態(tài)；變頻器可以改變負(fù)荷，而THLXD不能夠改變負(fù)荷，因而二者不能夠相互替代但是能夠同時(shí)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(fù)載損耗：≤1.5%空載損耗：≤1%勵(lì)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(lì)磁電流范圍：1-100A；最大勵(lì)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(dòng)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(hào)：4-20mADC自動(dòng)控制保護(hù)單元：輸入電壓：DC220V；運(yùn)算器件：TI，DSP320F×2；顯示器件：128*128大屏幕點(diǎn)陣LCD，自動(dòng)背光；存儲(chǔ)器件：FlashROM,事件存儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)MODBUSEMC等級(jí)：II級(jí)繼電器接點(diǎn)功率：DC220V,2.8A,AC220V,10A4.投資收益分析4.1項(xiàng)目投資費(fèi)用根據(jù)設(shè)計(jì)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?jī)?yōu)化裝置，依據(jù)項(xiàng)目中所涉及的不同用電回路，我們作如下項(xiàng)目投資表（以1#，3#蒸發(fā)器壓縮機(jī)，LNG高壓輸送泵為例）：序號(hào)產(chǎn)品系列用電場(chǎng)合規(guī)格（單位：千瓦）設(shè)計(jì)臺(tái)數(shù)投資成本（萬元）1THLXD-DF壓縮泵3200kW3192合計(jì)：1924.2投資收益分析根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，我們進(jìn)行如下投資收益分析：假定：用電設(shè)備每天使用時(shí)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(jià)：Pe（單位：元/kw﹒h）則：年用電費(fèi)用Mt=Pt×T×t×Pe（元）年節(jié)電費(fèi)用Ms=Mt×V（元）投資回收期Ra=投資成本÷Ms（年）序號(hào)用電場(chǎng)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(jì)算可知，THLXD新型用電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置在15至16個(gè)月內(nèi)即可收回投資成本，具有很高的投資回報(bào)率。THLXD新型用電質(zhì)量?jī)?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?jī)?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(hù)成本的下降、優(yōu)化供電質(zhì)量和延長(zhǎng)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(yǔ)總之，THLXD新型用電質(zhì)量?jī)?yōu)化裝置優(yōu)化電能效果顯著，投資回報(bào)率高，一次投資長(zhǎng)期受益，并且在節(jié)省電費(fèi)的同時(shí)，有利于用電設(shè)備延長(zhǎng)使用壽命，減少投資維護(hù)成本，提高電能使用效率，增加經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。參考文獻(xiàn)：《基于銅損等于鐵損的異步電動(dòng)機(jī)最佳效率控制》莫紅蘋，鐘彥儒西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)2002年18期《電機(jī)學(xué)》浙江大學(xué)出版社，王毓東主編《三相異步電動(dòng)機(jī)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