烟厂空压站配电室谐波治理项目投标技术方案.doc

投标书附件（技术方案） 正本xx烟草（集团）有限责任公司 xxx烟厂空压站配电室谐波治理项目第一部份 投标书附件（技术方案）一、无功补偿及谐波治理的现状和未来随着科技进步电力电子技术的迅速发展，大量非线性负荷接入电力系统，这些非线性负荷在系统电压作用下，供电电流发生畸变，含有大量的谐波成分。非线性负荷的谐波电流注入系统后，在系统阻抗上产生谐波电压，引起电网电压畸变，造成电力系统谐波污染，降低了电能质量。目前，谐波污染已被公认为电网的公害（例如去年浙江l丽水市因谐波导致110kv变电站开关跳闸造成大面积停电以及烧毁3台变压器事故），烧毁用电设备以及电容器爆炸事故经常发生。为此，在电力系统、电机、电器、供用电以及所有涉及电力电子应用的工业部门中，大都把谐波干扰及分析处理作为重要技术课题，一些国际学术组织（如 iec、cigre 等）及许多国家还制定了控制谐波的标准或管理办法。我国在 1984 年由水利电力部颁布了电力系统谐波管理暂行规定（sd126-84），1993 年由能源部组织制定并经国家技术监督局批准发布了谐波国家标准电能质量 公用电网谐波（gb/t14549-93）。谐波国家标准既为谐波治理提供了政策依据，也为谐波治理提出了具体要求。随着科技的发展谐波的危害越来越被人们所认识。同时，谐波对供电企业保证安全供电造成严重的威胁，陆续出台一些相关谐波治理的政策，例如“谁污染，谁治理”“上缴谐波治理保证金”等等。可见谐波治理面临严峻压力和挑战。二、无功及谐波的影响由于无功及谐波电流是由低压直流电机产生，所以无功电流、谐波电流流经低压电缆、变压器时大量占用设备容量，降低其使用效率。由于无功电流、谐波在电网中流动时耗掉一部分有功，从而浪费电能。谐波对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热，同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难，且谐波次数越高影响越大；热磁型的断路器，由于导体的集肤效应与铁耗增加而引起发热，使得额定电流降低与脱扣电流降低；电子型的断路器，谐波也要使其额定电流降低，尤其是检测峰值的电子断路器，额定电流降低得更多。由此可知，上述三种配电断路器都可能因谐波产生误动作导致生产停电。上述无功、谐波带来三个问题对安全生产、设备使用寿命造成了沉重的压力，如果不采取正确的对策将会对生产带来严重的后果三、无功补偿及谐波治理的解决方案1、项目概述云南xxxxxx配电系统中有大量带变频器的电机，产生大量谐波电流，谐波成分不仅占用变压器容量，而且污染电网，对用户配电系统的供用电设备造成潜在危害，并可能对高自动化程度的生产线造成严重的潜在危害，如数据丢失、伺服系统故障、莫名停机等。由于卷烟厂高速生产线对供电可靠性、连续性及电能质量要求极高，有必要检测并分析评估供电系统的谐波污染，并做相应的治理，以确保生产安全。根据用户的要求，本次测试针对锅炉房配电室的变压器进线及典型负载进行。本次测试目的为了了解锅炉房配电室电能质量状况，根据测试结果给出报告，从而提出合理的解决方案。2、电能质量测试报告测试时间：2009年4月1日、4月2日测试仪器：美国fluke 434电能质量分析仪测试人： 深圳市科雷特电力电子有限公司 潘 飞2.1、测试说明锅炉房配电室有1#、2#、3#变压器，每台额定容量2000kva，联结组别dyn11，短路阻抗值4.48%；通常情况下只开两台变压器，1台备用。每台变压器下的电容补偿柜容量为2403=720kvar。测试点选择在各变压器二次侧母线处。测试时将补偿电容器组切除测试点主要有：1、锅炉房配电室3#变压器进线柜2、锅炉房配电室1#变压器进线柜（测试时负荷较小）锅炉房供电系统及测试点示意图2.2、测试数据（1）测量点1(锅炉房配电室3#变压器进线柜)数据图7 各次谐波电压含量图8 各次谐波电流含量表3 各次谐波电流含量一览谐波次数谐波电压 (v)谐波电压含有率(%)谐波电流 (a)谐波电流含有率(%)5次谐波5.52.4242.820.27次谐波4.01.799.38.311次谐波2.51.154.54.513次谐波1.80.828.92.4谐波总畸变7.63.3271.622.6图9 功率因数锅炉房配电室3#变压器下负荷主要是变频驱动的引风机、送风机、水泵，负荷的运行方式是随生产需要自动调整功率，负荷电流起伏变化。由于变频设备较多，产生较明显的谐波畸变。（2）测量点2(锅炉房配电室1#变压器进线柜)数据由于该变压器下负荷较小（负荷电流仅200多安培），测试数据不能反映实际情况，故不采用。该变压器与锅炉房3#变压器相同，负荷也相同，制定方案时参考锅炉房3#变压器数据。3、方案设计3.1、系统概述该供电系统存在6k1次谐波，尤其是5、7次谐波较严重，使系统电压电流发生畸变，影响设备的正产运行及安全生产，鉴于此我们按设计配置由epcos(西门子)调谐滤波电容器组装置（户内，柜式），使其满足国家相关标准的要求及设备正常运行需要。根据锅炉房配电配电系统的谐波检测与分析可以看出，该系统中非线性负荷占总负荷比例大于10%，小于30%，非线性负荷形式以三相整流设备为主，主要产生的谐波次数为：5次、7次和少量的11次、13次，因而根据系统的无功补偿和滤波需求，我们采用了epcos调谐滤波电容器组（xl=7%xc）；同时为了能够实时、自动跟踪控制、既能高效消除谐波，又能动态补偿无功改善三相不平衡，达到更好的电能质量管理；epcos功率因数控制器来投切电容器组，来达到实时补偿和治理谐波的效果。3.2、技术要求该投切装置可对设备不同负荷下的功率因数进行校正，使其稳定在设计范围内，在最小和最大负荷时均能满足设计要求；该装置在自动基波无功补偿的同时抑制负载设备产生的5、7、11、13等次谐波放大，提高供用电系统安全稳定性，改善供用电质量；减少供用电系统的视在电流，提高供用电设备的利用率,达到降耗节能的目的；对谐波进行有效治理，减少由于谐波产生的损耗和趋肤效应，消除谐波对控制系统的干扰；补偿装置的系统总有功损耗小于装置自身容量的1%；补偿装置具有保证系统本身安全运行的技术措施：过压、欠压、过流、过载、超温等报警及保护功能；补偿装置所采用的电容器是防爆、滤波电容器。3.3、设备选型及技术参数：根据无功功率补偿的特点及便于以后运行中的维护，所以所要选型的低压无功功率补偿装置要具备以下条件：安装灵活方便，配套设备少，维护维修方便：投切要灵活，可以根据线路无功电流的变化自动投入切除电容器，达到目标功率因数；要带有谐波滤波器，由于该配电系统中安装有很多台变频器、ups、直流盘等多种整流设备，运行中产生大量的非正弦电流，较大的谐波电流将影响到电容器的运行。根据以上几点要求，通过对多加低压无功功率补偿设备的考查对比后，决定选用epcos生产的低压无功自动补偿设备。该设备调谐滤波电容器组设备主要为进口器件，包括：（一）滤波电容器：(epcos mkk系列)，金属化聚丙烯膜紧凑型交流电容器，专为工业应用而设计。技术参数如下：1、电压范围：230v-800v,在过电压方面，最大过电压能力为：当超过额定电压10%时其可以继续工作达8小时/天；超过15%可继续工作半小时/天；超过30%时为1分钟/天（根据锅炉房电网电压及选型配置，我们选择了电压等级为440v的电容器）2、电介质：聚丙烯膜（电介质），灌注材料为惰性气体 n2或可降解软树脂，其内部采用自愈合式过压分离技术3、电流最大过载能力：1.8in（灌注气体）4、浪涌电流：200in5、损耗：电介质损耗：0.2w/kvar 总损耗：=0.95ln6、 环境温度：407、 冷却方式：自然冷却8、 产品特点： 高谐波抑制能力 高线性度以免磁饱和 低损耗、低噪音 长使用寿命 温度保护（常闭触点）9、 产品符合en61558/vde0532/en60289标准10、电抗器示意图：（三）功率因数控制器:（epcos br6000系列）现代功率因数控制器已经微处理器化，微处理器分析来自电压和电流互感器的信号来计算系统的有功和无功分量，从而计算出功率因数，将其与设定的功率因数比较，产生开关命令，来控制接触器或晶闸管模块来加以增加或减少电容器组的投切数目。由这种智能化pfc控制器产生的控制可以确保每级电容器平稳地投入和使用，在确保期望的功率因数值下有最少的开关操作次数。br6000系列功率因数控制器提供高度智能化的控制功能，由于采用菜单驱动（简单语言）进行操作，使得界面非常友好。多功能显示令安装、操作和维护及其方便。产品特点： 自动编程，最优化的控制功能 预存20个控制序列，此外还可以通过控制序列编辑器进行自由编程 显示功能-可显示系统电压、视在电流、无功功率、有功功率、频率、温度等参数-可显示119次谐波电压和电流含量-可显示电容器电流、每一级电容器的操作-可显示每个电容器的总工作时间对所有电容器可设定放电时间密码保护可记录接触器切换次数和单个电容运行时间动态pfc（晶闸管输出）可编程以下报警输出-欠压、过压-欠流、过流-欠补偿、过补偿-谐波超过限值-超温技术参数：1、周围环境：过压等级：防污等级：2工作温度：-1070抗干扰等级：en55082-2.1995安全等级：en61010-1 03.1994+a2 05.1996/iec1010-1 1990+a1 1992防护等级：1、前面板：ip54 2、背面：ip202、工作条件：工作电压：230vac,50/60hz功率因数目标值：0.8感性0.8容性投切放电时间：1-1200秒控制序列数目：20个预设序列+控制序列编辑器可以自由编辑控制模式：堆栈投切、循环投切、自优化智能控制模式3、测量条件：电压测量范围：30-300vac相电压（50-525vac线电压）基频：50/60hz测量电流：x/1a x/5a最小工作电流：40ma最大电流：5.3a零电压释放时间：15ms4、开关输出：继电器输出数目：6级，12级投切电压/功率：最大250v，最大1000w预期机械寿命：300000次投切操作预期电气寿命：500000次投切操作报警继电器：可能自由输出（6个参数可编辑）5、功率因数控制器示意图：（四）接触器：用于控制功率因数补偿系统中电容器的投入与切除产品特点： 具有灭弧功能的超强触电 优良的浪涌电流抑制 避免电压降 长使用寿命 低功率损耗 操作次数可达15万次 接触器示意图：3.4、系统结构示意图3.5、电气原理接线图：233.6、方案优势：(需要补充）4、方案设计依据4.1、谐波国家标准我国在 1984 年由水利电力部颁布了电力系统谐波管理暂行规定（sd126-84）,1993 年由能源部组织制定并经国家技术监督局批准发布了谐波国家标准电能质量 公用电网谐波（gb/t14549-93），具体标准见表1，2。表1 电能质量 公用电网谐波谐波电压（相电压）限值电网标称电压（kv）电网总谐波畸变率（%）各次谐波电压含有率（%）奇次偶次0.38，0665.04.02064.03.21.6104.03.21.6353.02.41.2663.02.41.21102.01.60.8表2谐波电流限值标准电压kv基准短路容量mva谐波次数及谐波电流允许值(a)23456789101112131415161718192021222324250.381078623962264419211628132411129.7184.6167.84.97.1146.512610043342134142411114.5167.1136.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66.810100262013204.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.147125.14.83.84.13.15.62.64.72.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.32.56650016134.1135.49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.41.61.91.52.81.42.6110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.71.71.91.52.81.32.51.21.41.12.11.01.9在实际情况中，公共连接点的实际短路容量与假定的基准短路容量不尽相同，因此应该进行换算，具体换算公式如式（1）所示： （1）式中：公共连接点的最小短路容量，mva；基准短路容量（这里取750 mva），mva；表1中的第h次谐波电流允许值，a；短路容量为时第h次谐波电流允许值，a。根据国标gb/t14549-1993电能质量-公用电网谐波关于公共连接点pcc处谐波电流的分配原则，同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。在公共连接点处第i个用户的第h次谐波电流允许值按下式计算： （2）式中：式（1）换算得到的第h次谐波电流允许值，a；第i个用户的用电协议容量，mva；公共连接点的供电设备容量，mva；相位叠加系数，按表3取值。4.2、 水利电力部文件功率因数调整电费办法我国实行的功率因数调整电费的收取办法是：首先，按照规定的电价计算出当月的基本电费和电量电费；再按照功率因数调整电费表所订的百分数曾减计算，如下表所示；计算用户的功率因数采用加权平均值，即以用户在一个月内所消耗的总有功电量和无功电量进行计算，即：4.3、谐波相关行业标准gb/t14549-93 电能质量，公用电网谐波gb/t15576-1995 低压无功功率静态补偿装置总技术条件jb/dq6141-86 低压无功功率补偿装置gb3983.1-89 低电压并联电容器dl/t597-1996 低压无功补偿控制器定货技术条件gb7251.1-1997 低压成套开关设备和控制设备gb 4942.2-85 低压电器外壳防护等级jb/t9663-1999 低压无功功率自动补偿控制器四、施工进度表 天数 阶段名称124681012141618202224262830323436384042444648505254565860626465设备、材料定货设备组屏 设备、材料到场报验 设备安装、系统集成设备调试、开通移交验收系统试运行五、 生厂商公司简介及部分产品应用案例1、爱普科斯（epcos）股份有限公司：爱普科斯（epcos）股份有限公司是全球最大的无源电子元器件供应厂商，其电能质量解决方案及其相关产品居全球第一的领先位置。爱普科斯由西门子股份有限公司投资