智能型低压动态无功自动补偿项目可行性实施报告

1、智能型低压动态无功自动补偿项目可行性研究报告总论：1、 申请项目概述：针对当前城乡电网无功损耗大，供电质 量不稳定的问题，我公司研制开发了智能型低压动态无功自动补 偿装置，该项目属于机电一体化用于柔性（灵活）输变电系统 的新型装置的开发。主要容：依据配电系统负荷的无功功率和电 网电压，控制晶闸管投切电容器组，补偿负荷所需无功功率。创 新点：通过无触点晶闸管开关，实现零电压投入，零电流切除， 具有投切无冲击，响应迅速等优点。技术水平目前处于国领先水 平。主要用途：改善功率因数，增加变压器出力、降低网损。应 用围：应用于工矿企业、住宅小区、学校、医院等场所。2、针对目前电力系统线损大， 感性无功大

2、， 各种负荷变化频 率大等实际情况，从提交供电质量及节能目的出发，本装置能满 足电力部门要求。改善功率因数，提高变压器出力，降低网损， 提高供电质量。例如一台 1000kVA 的变压器的功率因数由 0.70 提交到 0.95 ，变压器相当于增容 25%。在降低线路损耗方面：例 如一条配电线路的功率因数为 0.70 ，线损率为 10%若功率因数提 交到 0.95 ，则线损为 5.9%，减少 4.1%，如果线路送电平均功率 P=300kV，则补偿后减少的损耗功率为Pq=12.3kW全年可节约电量：W =107748kWH。目前的进展情况：该智能动态无功自动补偿装置于 2001 年 4月通过某省人民

3、政府新产品验收指导委员会及机械行业管理办公 室组织的产品技术鉴定。受生产场地、生产设备，特别是资金紧 等因素的影响，到目前为止一直处于小批量生产阶段，企业急于 扩大生产规模，寻求国家和地方政府资金扶持、寻求金融机构贷 款合作。企业实施该项目的优势主要表现在三个方面：1、技术优势包括人员优势和独立自主开发该项目并获得成功的经验。2、政府扶持优势该项目在研制到试生产通过鉴定得到省、市、区三级政府 部门及电力部门的大力支持。 3、管理优势企业有一套科学管理方 法和现代管理制度。在投资风险方面：因为该装置应用围广、市场潜力大、产品 以销定产，故风险小，投资回收快。项目计划目标：项目实施时间 2 年，从

4、 2003 年 6 月到 2005 年 5 月，主要容：扩大生产规模。包括建设生产厂房，购置生产 设备和检测试验设备，采购生产用元器件及原材料等。总投资额 1000 万元（其中，基础设施建设 500 万元，生产和 检测设备投资 330 万元，人工费用 20 万元，原材料采购 150 万元）。资金筹集计划目标：企业自筹： 300 万元银行贷款： 500 万元 国家和地方政府资金扶持： 200 万元总体目标： 2003 年 6 月至 12 月计划投资 800 万元，主要用于厂 房建设和购置生产设备， 2003 年底至 2005 年 5 月期间依据生产 情况陆续投入原材料采购资金。 予计到 2003

5、 年底公司生产能力可 达年产 2000 台，企业固定资产规模达到 2750 万元，企业用工总 数 200 人，可安排新增就业人员 20-30 人。经济目标：项目计划 完成时，年实现工业总产值 4，800 万元， 销售收入 4，000 万元， 缴税总额 460 万元，企业净利润 210 万元，无创汇收入。 技术、质量指标：通过该智能低压动态补偿装置的并网补偿，可 使用户端的功率因数达到 0.9 以上。执行标准： GB3797 1989电控设备第二部分装有电子器件的电 控设备JB/T9663 1999低压无功功率自动补偿控制器DL/T597 1996低压无功补偿控制器订货技术条件GB1274 19

6、91 自愈式低电压并联电容器通过的国家相关行业许可证：具备某工业产品生产许可证办公室 核发的工业产品准产证。通过的质量体系认证：企业于 2000 年 8 月通过 GB/T1900 质量体 系认证。阶段目标： 2003 年 610 月进行厂房建设， 投入资金约 500 万元。2003 年 11 12 月采购生产所需设备和检测用设备，投入资金约300 万元。同期准备原材料和元器件投入资金约 50 万元同时招聘和培训生 产人员 20 30 人。2003 年底开始正式生产，生产能力达到预计投产规模。新增资金来源（企业筹集）：300万元，其中200万元占用企业生 产流动资金，可在 2003年7 8月间准

7、时到位，另外 100万元来 源于该项目正式投产的销售收入。企业贷款项目现正在办理中。4、主要技术、经济指标的对比：CDDJ2010动态补偿装置静态补偿装置元件材料名称金额（元）元件材料名称金额（元）1壳体750壳体10002控制器2400控制器10003硅元件4066硅元件4电容器2700电容器27005其它电器件1060其它电器件22906主要材料400主要材料4007其它辅助材料240其它辅助材料2408固定成本1600固定成本1158总计132168788技术经济分析报告从上表中看CDDJ2010动态补偿装置因选用了单片机控制器 及晶闸管元件，其成本增加了，但性能是静态补偿装置无法拟的;

8、 同时由于节能高，经一定时期后，使用效益会优于静态补偿装置二、 申报企业情况1、申报企业基本情况 企业名称：某电器设备有限公司 通讯地址：某市宽城区新月路 28 号 注册时间： 1998 年 6 月 25 日 注册资金： 500 万元 企业登记注册类型：有限责任公司 主管单位（部门）名称：某电力集团2、企业人员及开发能力论述： 法人代表： xx 学历：大本 电气自动化专业高级工程师 1979 1983 某工学院学习 19831998某电力工程安装公司技术员、副经理 2003 年 1 月 某电器设备有限公司董事长 企业人员基本情况：企业现有员工 170 人，其中，研发人员38 人占总人数的 22

9、.35%，管理人员 13 人，营销人员 22 人占 13%， 生产人员 91 人占 53.5%，后勤人员 6 人。按学历划分：具有大专 以上学历人数 61 人（本科毕业 26 人，大专毕业 35 人）占职工总 数的 35.9%；中专毕业生 40 余人按职称划分： 高级职称人员 9 人， 中级职称人员 45 人，初级职称人员 20 人。新产品开发情况：企业 2002 年用于高新技术产品研发经费 227.8万元，含技术资料费、科研仪器设备购置费、研发材料费、 科研人员劳务费、差旅费及科研成果鉴定费用等。总计占全年销 售收入的5.25%。企业研发队伍总人数为 38人，其中开发部部长1人，副部长 2人

10、，下设三个开发组、高压组、低压组及箱变组、开发人员中 具有高级职称人员 6人，中级职称人员 22人，大学本科毕业14 人，大专毕业19人，中专毕业5人。与本项目相关的技术储备除 上述专职研发人员外。另外本产品已定型并通过技术鉴定可以投 入批量生产。项目负责人 xx，学历大学本科，所学专业机电一体化1988年3月一1998年4月在某龙鼎电气有限公司从事结构设计工作。 1998年5月一2003年6月在本企业从事产品开发工作，负责结构设计。工作业绩：参与了 HXGNSF6环网柜和KYN36A移开式手车柜的研 发工作。技术专长、柜体结构设计。与企业关系，合同制。3、企业财务经济情况：2002年未企业总

11、资产：8,366万元2002年未企业总负债：5,541万元今后三年企业的财务预测：年 份总产值（万元）销售收入（万元）200310,0008,000200412,0009,500200515,00011,0004、企业管理情况：管理制度： 2002 年 1 月企业出版了完整的 管理制度和工作接口 质量保障体系：企业于 2000 年 8 月通过中国方圆委员会组织的 IS09001 ( GB/T190011994)质量体系认证，2001 年 8 月、2002 年 8 月分别通过年度监督审核， 2003 年 5 月顺利完成向 2000 版 标准的转换工作。本企业为有限责任公司，其中某电力集团持有总股

12、份的51%，另外 49%为民营。企业信用等级为 AAA企 业 商 誉 为 某 省 工 商 管 理 局 “ 重 合 同 、 守 信 用 ” 单 位 。 获奖情况： 某市科技局 “小型巨人企业” 获奖 15 万元。本公司“组 合式变电站 ZBW 630/10 ”被评为 2002 年度省级重点新产品。5、企业发展思路：公司制定的企业方针是：以质量求生存，以科技求发展，以 服务求信誉，以管理求效益。在产品品种、产品结构等方面将不 断推出新。进一步加大设备投入资金，引进先进加工设备，采用 现代科学的管理方法，提高生产加工能力。目前，公司着手调研 和准备引进的生产设备有：母线全自动加工生产线，其自动化 程

13、度高， 加工精度高， 引进该设备可大大提高母线加工生产能力。引进日本生产的通过机械手自动操作的冲、剪、折弯全自动生 产线，从自动上料、落料、冲孔到折弯完毕可通过机械手自动完 成，减少中间环节，保持加工产品的高精度和高质量。减轻人员 劳动强度。 以上两种设备计划在 2003 年设备安装到位， 开始试生 产，所需资金约 800 万元。同时加强人才引进工作和抓好人力资 源开发工作，以科技带动企业的生产和经营。企业决策都已深刻 认识到，市场的竞争就是企业科研开发实力的竞争，就是人才的 竞争。 2003 年初公司制定科研奖励办法：拿出年底分红总额 10% 20%给予科技突出贡献人员重奖。 同时为广揽人才

14、还提出， 凡在 开关行业连续工作 5 年以上的中青年工程师，只要技术过硬，愿 到本企业工作，公司将提供丰厚的报酬和优惠的经济条件，成功 者给予重奖，科研成果与生产力转化与所产生的经济效益挂钩， 吸引人才，激励人才，充分发挥人力资源的最大效能。在新产品开发方面， 2002 年公司已与公司合作研制开发了高 压电器元件 VS1 真空断路器。目前正在研制配永磁操动机构的 真空断路器以代替因零件多、结构复杂、制造困难、安装维护难 度大的带弹簧操动机构的高压真空断路器。配永磁操动机构的高 压真空断路主要优点表现在：零部件数量少，操作程序简单，可 靠性高，使用寿命长，免维护。顺应国家电力政策的调整，电力 行

15、业城网、农网改造成为当今引人注目的焦点，这标志着发展配 电网成为改革电力企业的重要方向。从技术角度而言，配电网自 动化是配电网发展的必由之路，同时，这也将带来供电可靠性和 效率的大幅度提高。配电网自动化首先表现为一种集成化自动化系统，能够监控、协调、管理配电网的各环节设备与整个配电网的优化运行。 其突出特点表现在协调和集成、充分发挥整体功能，提高供电可 靠性和效率。在产品方面，通过优质和智能配电设备、可靠的保 护装置、丰富的控制软件、灵活多样的终端接口，达到配电自动 化的目的。我公司在与 ABB公司合作研制的自动分断器就是配电 自动化产品之一，自动分断器是机电一体化的高压开关设备，一 般在户外

16、柱上使用，该产品与现在农网大量使用的重合器互相配 合，作用与跌落式开关类似，脱扣采用自身能量，通过一个化学 脱扣器实现脱扣，即使负荷电流为零也可操作。用于架空配电线 路保护，装智能控制器，可区分瞬间或永久故障，大大减少不必 要的停电。该产品如果研制开发成功，由于用途之泛，市场需求 量大，将给企业带来可观的经济效益。2、企业发展目标：预计到 2005 年实现产值： 1 亿 5 千万元，利 税 2500 万元，每年开发新产品至少一项。公司将进一步加大科技投入，引进高新技术人才，加强科研 队伍建设，与国际著名的电气公司开展进一步的技术合作，同时 加强与科研院所的联系，提高企业科研开发能力，不断提高产

17、品 的科技含量，牢牢站稳省市场，提高产品市场占有率，积极开拓 国电力市场。把企业建设成为具一定影响的规模的高科技现代化 企业。三、 项目的技术可行性和成熟性分析1、任务来源1.1我公司试制的CDDJ2010系列动态无功自动补偿装置，是 根据电网和用户的需要，在静态无功补偿的基础上研制、开发的。1.2 静态无功补偿装置不能满足配电网安全、可靠、经济运 行的要求，因此公司领导决定研制开发动态无功补偿装置，成立 了开发小组，小组成立后，广泛的征求电力系统运行专家们的意 见和信息，经过综合分析比较，决定开发动态无功补偿装置，之 后进行了样机的试制， 有关技术文件的准备， 现在CDDJ2010系列 动态

18、无功自动补偿装置已完成省级鉴定。2、关键问题解决过程2.1 该装置是我们在静态无功补偿的基础上，原来用机械触 点式开断方式，更换为无触点晶闸管开关，设过零触发模块，可 实现零电压投入， 零电流切除， 具有投切无冲击， 无暂态过电压， 开关频率高，寿命长，响应速度快等优点。2.2 在设计制造过程中，为了防止过补偿，采用晶闸管投切电容器， 每相在结构、 参数设计是等同的； 每相又分成多个单元， 可实现分级控制。每个单元都由补偿电容器、晶闸管、触发电路 组成，每个单元的电容器值大小按倍数设置（即1 、2、4 递增设置）通过不同的开断组合，每相获得更多的无功补偿值。2.3 为了使配出合理， 设置了配电

19、综合测试仪， 可遥测电压、 电流、有功功率、无功功率的运行数据，可 24 小时不间断采集， 并设有通信接口，配有抄表机的配电管理软件，使配电管理微机化、自动化3、样品和技术文件3.1 产品图样齐全，并符合有关标准的要求，基本上达到了 完整、正确、统一。3.2 产品技术文件齐全， 并符合有关标准， 基本上达到正确、 完善、统一。4、样机试运行及用户样机经用户投入电网运行， 用户反应产品运行良好， 能对用户 电网进行可靠有效的无功补偿，装置动作可靠，设计合理，从未 发生因产品质量问题造成停电事故。5、结论CDDJ2010 系列无功补偿装置，设计先进，结构合理，造型美 观，符合安全、经济、合理的原则

20、，达到国先进水平，产品得到 了用户的认可，因此该产品试制是成功的。6、试验结论CDDJ2010 系列低压无功补偿装置是我公司根据电力市场需求 最新研制开发的新产品，从设计、制造、试验一次成功，性能指 标全部合格，完合符合国家标准。工艺文件、产品图样齐全、完 整、统一，能指导产品批量生产，该产品结构性能委稳定，成本 低，降低无功损耗显着， 具有一定的市场前景， 并可广泛地推广。7、无功就地补偿装置挂网运行效果的分折 交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分用于做功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们 称为有功功率。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使 用的，对外

21、电路并没有做功，它由电能转换为磁能，再由磁能转 换为电能，周而复始，这部分能量我们称为无功功率，没有无功 功率，就不能建立感应磁场， 电动机、 变压器等设备就不能运转。 在电力系统中，除了负荷需要无功功率外，输电线路的电感、电 抗、也需要无功功率。我公司针对城乡电网线路无功损耗大， 供电质量稳定等特点， 开发研制了 CDDJ2010型无功补偿装置，该装置具有投切无冲击， 开关频率高，使用寿命长等特点，是集微机一电子一机电一体化 的高科技节能产品，此装置已通省级鉴定。去年 8 月，我公司在某供电公司宽城分公司上台线将三台90KVAR补偿装置挂网运行，下面将挂网运行的情况运行分析：上台线轮胎干33

22、,变压器容量为315KVA挂网前实测功率因 数为 0.82, 我公司将一台 90kVAR 无功补偿箱挂网运行后， 实测功 率因数为 0.985 ，下面就使用无功功率补偿装置取得的经济效益 进行分析。(1) 降低线路线损发电机发出的电能送至用电设备途中， 通过了输电与配电等 多级升压与降压和送电线路， 这就损耗掉部分功率， 这就是线损。 线损 P通过线路电流的平方成正比与功率因数CO的平方成反比，即 P=3I2R=P/U COS®。本台变压器补偿前功率因数为0.82，若以补偿前P=258KW为基数负荷容量，则补偿前I i=P/UCOS =454A,补偿后 l2=P/UCO 2=378A

23、,那么 I i-I 2=454 - 378=76A。 线路输送电流I明显下降。显然，当功率因数COS&提高以后线路输送电流 I明显下降，P也就明显下降。通过线路的电流包括有功分量与无功分量，COS&值越低，无功电流就越大，提高了 COS&值以后，减少了无 功电流的输送，即减低线损。我们将变压器的配电线路负荷所需要的无功功率采取就地补偿，功率因数提高以后，线损大幅度提不同的CO值有功损耗，无功损耗的比例见表表1COS1.00.950.90.850.80.70.60.50.40.30.20.1总 线 损 P1001001001001001001001001001001001

24、00有 功 线 损 P1009081726449362516941无01019283651647584919699由CO1补偿到CO2时降低线损的百分比表2'%、COS1COSD 20.80.70.60.50.40.30.20.10.858233649566368710.917324556657277800.9526415469748186891.03651647584919699补偿前的线耗为 Pi=3l i2R=3 (I/COS1) 2R补偿后的线耗为 P2=3122R=3 (I/COS2) 2R补偿后线路损降低百分数为Ps=(Pl-P2)X 100%=3(I/COS 1)2R-3

25、(I/COS 2) 2R/3(I/COS 1)2RX 100%=1 -(COS 1/COS 2)2 X 100%=1 -(0.82/0.985)2 X 100%=31%可见，功率因数由0.82提高到0.985后线损降低为原线损的 本台变压器补偿前功率因数为 0.82 ，补偿后功率因数实测为0.985。补偿前需从系统送无功功率为 180.7KVAR,补偿后只需送 无功功率55.9Kkvar,可少送无功电流311A,就是减少了线路电量 的损失。（ 2）提高了变电、供电设备的供电能力如以该台变压器补偿前P=315X 0.82=258KW,补偿后功率因数为0.985。P=315X 0.985=310K

26、W 该台变压器相当于增容 52KVA这说明由于功率因数偏低，相当一部分容量被无功所占有，变压器容量的利用率与功率因数成正比，功率因数提高0.1 ，供电容量可增加 10%。（3）提高了电压质量 线路的电压损失与线路电流成正比，提高了功率因数， 减少了线路的无功电流，也就是减少了线路的电压损失，对于波 动大和冲击性负荷无功补偿装置做自动跟踪投切可以显著抑制电 压闪变，对于谐波源负荷，选用抗揩波动态装置，可以用母线电 压正弦波畸变达到国家标准。四、市场调查与竞争能力预测1 、 DDJ2010 动态无功补偿装置根据系统的无功功率和电网 电压，控制晶闸管投切电容器组，补偿系统无功功率，改善功率 因数，增

27、加变压器出力，降低网损，达到提高电能质量的目的。该装置利用无触关晶闸开关，设过零触发模块，可实现零电压投入，零电流切除，具有投切无冲击、无暂态过电压、寿命长、响 应迅速等优点。本装置可落地安装及挂墙安装， 并有户、 户外各种规格， 能满 足供电部门需用。2、主要技术指标 额定电压： 380V 三相 额定电流： 200A 额定短路电流： 15KA 补偿方式：分相补偿 投切方式：无触点投切 动态响应时间：平均 0.2S 最大控制级数： 9 级 电压负压保护：电压无功“ #”字型控制 电流保护：快速熔断器上电时间：v 5S投切时间： 0 999S 任意设定 防护等级：户外： IP33 户： IP3X

28、3、投产的可行性，经济及社会效益分析 针对目前电力系统线损大， 感性无功大， 各种负荷变化频率大等实际情况，从提高供电质量及节能目的出发，本装置能满 足电力部门的要求： 改善功率因数， 提高变压器出力， 降低网损，提高供电质量。 以某市为例， 市场份额约在 70000 台（套）左右， 我公司 年产可达 2000 台，每台利润平均 1050 元左右， 年获利 210 万元， 纳税 460 万元，并可解决 2030 人就业。五、项目实施方案1、项目开发计划：产品研制、定型、鉴定、 2003 年 5 月 厂房建设、设备、生产准备 2003 年 12 月 年产 2000 台 2003 年年底2、技术方

29、案： 设计依据 针对目前电力系统线损大，感性无功大，各种负荷变化频率 大等实际情况，从提高供电质量及节能的目的出发，满足电力部门的需求。该产品依据 GB/T155761995低压无功功率静态装 置总技术条件和 JB 1 1 5 1 993低压无功功率就地补偿装置 及 GB7251.1 1 997 低压成套开关设备和控制设备设计的。 该产品的用途及使用围该产品适用于低压（380V）配电系统各类负载动态无功功率补偿，分户外与户两种，其使用条件是：a、运行环境温度：一 40 C+60 Cb大气条件：温度为 +25 C时，相对温度可达 100%c、海拔高度w 2000md、降雨强度w 50mm/10min（户外）e、无严重污染，强烈震动，冲击等可能影响装置安全运行的场所。 产品型号的意义 技术参数 装置额定电压：三相交流 380V 额定绝缘电压： 660V 额定工作电流： 200A 额定短路电流： 15kA 无功补偿方式：分相补偿 投切方式：利用无触点晶闸管投切 控制器取样物理量、无功电流 动态响应时间：平均 0.2 秒 单级最大容量： 60kvar 最大控制级数： 9 级 过压 / 欠压保护：实行电压无功“ #