点石整体节电技术.docx
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点石整体节电技术
点石整体节电技术,全面节能降耗方案
一个企业的用电情况从电源的输配到利用都非常复杂,只是提供一种技术实现节能是非常片面的,只有实施全面的节能改造和管理,才能带来真正可观的利益。
整体节电当之无愧成为全面降耗的新突破。
整体节电是掌握供用电系统的电能质量并进行科学的分析,再依据不同的工况综合考虑、对症下药,根据用电系统的具体情况设计合理的节电方案、最优化的选配不同的节电技术,将电能消耗降到最低、使整个供用电系统工作在最合理状态,电能得到合理的使用,实现所供即所需。
哪些地方存在着电能浪费的现象,是哪些因素造成的浪费,这些因素是如何产生的……只有对这些情况确切详细的掌握,即知道了症结所在,才能对症下药,做到良好的效果。
要整体节能综合治理用电系统,必须从电网中输配到企业的电源、实际布线情况、用电情况、生产工艺、设备运行情况、负荷情况等作详细了解。
1、电能质量决定电能功效
随着国民经济和科学技术的蓬勃发展,冶金、化学等现代化大工业和电气化铁路的发展,电网负荷加大,电力系统中的非线性负荷(硅整流设备、电解设备、电力机车)及冲击性、波动性负荷(电弧炉、轧钢机、电力机车运行)使得电网发生波形畸变(谐波)、电压波动、闪变、三相不平衡,非对称性(负序)和负荷波动性日趋严重。
这些对电网的不利影响不仅会导致供用电设备本身的安全性降低,而且会严重削弱和干扰电网的经济运行,造成对电网的“公害”。
电能质量的下降严重地影响了供用电设备的安全、经济运行,降低了人民的生活质量,电能质量的恶化诱发严重事故的频率增加,是导致电力系统发生“危机”的主要原因。
所以在世界各国都十分重视电能质量的管理。
电能质量不仅是用电企业关注的问题,也引起供电企业和电能检测部门的重视。
必须用先进的电能质量检测系统来对整个电网进行实时监控,对各项电能数据(电压(V)、电流(A)、功率(W、VARVA)、电量(KWH、KVARH)、功率因数(cos∮)、频率、波形等)进行记录,并由专业的工程技术人员对所有用电数据进行科学分析,找出这些数据中哪些存在问题、哪些不符合用电标准(国家技术监督局相继颁布了涉及电能质量五个方面的国家标准,即:
供电电压允许偏差,供电电压允许波动和闪变,供电三相电压不允许平衡度,公用电网谐波,以及供电频率允许偏差等的指标限制)。
电能质量分析仪能够更快、更安全、更细致的检测电力系统质量问题。
可以查找、预测、预防配电系统存在的问题。
EG4K电能质量数据中心是唯一能够在每个周期同时为IEC61000-4-30(A级,每200毫秒的平均水平,在50/60Hz情况下,10/12周期)和周期接周期测量进行快速傅立叶转换(FFT)的测量设备。
其技术特点是:
1)、每周波测量使用专利PQZIP数据压缩技术、国际上首个不需要触发阈值、进行连续记录发电、存储超过一年以上每一个20ms电网周波的1024个数据,每一个周波的数据都可以被还原、显示;
2)、采样率高、精度高达到0.1%精确度的最高到54xVn和75xLn(取决于PT和CT的使用)的完全范围记录,对正常的和延伸的范围均提供精确的错误分析,12模拟到数字的转换器平行运行,每一个都有250,000样品/秒的最大样品率,提供无频道穿越延迟或相互连接的不可比拟的精确度;
3)、快速闪变可以在2秒钟、10秒钟和1分钟进行闪动水平分析,方便了制定应对决策(很多处理过程在10分钟内发生变化,造成闪动水平监控不一样);
4)、实现多点实时同步监控可通过GPS、或以太网进行时间同步,组成区域性的电能质量监控网络;
5)、结构设计和扩展选择适应性强可以独立配置在用户现场进行测试、分析、记录,解决了大量数据传输的瓶颈问题;也可以通过以太网发送到管理中心,配合专业的电能质量分析软件,进行综合的电能质量报告和数据分析;
6)、通信连接,电能质量数据中心支持多种通信端口协议两种快速的以太网(10/100兆)RS422/485和USB端口等标准的选择。
通信端口和I/O端口能通过扩展模块和闪存模块进行扩展;
7)、多输入/输出扩展模块多输入/输出扩展模块,可以用附加的数字量和模拟量输入/输出端口,来扩展EG4K“电能质量数据中心”的监控能力;
8)、电源适应能力强“电能质量数据中心”包括四个电力供应来源的:
AC(80-240V,47-63Hz)、直流DC(48V±10%)、以太网和一个内部电源。
对于处理临时性的电源故障,控制器的内部电源提供需要的电能达到25秒,从而克服临时性的电压中断。
电能质量的许多故障很多时候是不可预知的,特别是大范围电能故障很多情况下找不到原因,EG4K电能质量数据中心被国内外的专家评价为“电能质量监控的黑匣子”。
电能质量测试分析软件和在线控制器相结合,能在Windows环境下显示系统工作状态、测量结果和实时数据,并可以远程控制电能质量监测系统的所有参数。
所有的电网参数(包括谐波)可以被连续记录或按时间进行记录,仅受计算机硬盘大小的限制。
电力事故可以按事先定义的触发值进行记录,记录用户的使用情况,支持局域网和互联网功能。
电能质量管理软件使用革新的PQSCADA分析软件包,让电能质量故障修复过程变的非常简单。
能提供最高效、最佳的电能质量修复;能够对站点内、外的任何电能质量监测系统经过时间同步得到精确连续的数据,进行配置、监控、比较和分析;通过有效处理所记录的大量电网数据,对电网中所发生的事件快速、清晰的了解;所有的单点测试、多点测试数据在同一个时间轴上显示,可以快速、直观地了解在特定时间内电网中发生的每一个事件。
点石科技应用先进的电能质量监测技术,准确的监测电能质量参数、分析原因、采取确切的措施和手段进行节能改造和综合治理。
2、加强电能质量管理,提高电能质量,已经成为电力供求系统广泛关注的重要内容,并且有关电力行业规则明确:
用户的非线性负荷、冲击性负荷、波动负荷、非对称负荷对供电质量产生影响或对安全运行构成干扰和妨碍时,用户必须采取措施加以消除。
掌握电路中配电系统各配电装置的分布与运行配合情况、各用电设备的容量分配、线路的运行工况、企业的生产工艺等情况,针对症结对症处理。
1)、电路中的电源干扰多种多样。
变频器的使用,可控硅等大量整流设备的使用,数控设备的使用,设备的频繁启动等都能使电网产生杂质。
电压随着电网中的用电负荷及电压的变化而波动,这种波动也带来了整个电网品质的改变。
瞬变是交流正弦波电路上电流与电压的瞬间畸变,浪涌、谐波是其最主要的表现方式。
浪涌是沿电源线或电路传播的快速上升但缓慢下降的电流、电压、功率瞬变波动;谐波的产生来自三个方面,一是发电源质量不高产生的谐波;二是输配电系统产生的谐波;三是用电设备产生的谐波。
电网中的这些杂质浪费了电能,并且时时刻刻冲击着用电设备,缩短用电设备的使用寿命,危及其安全运行。
系统安全节电技术适用于低压动力设备用电系统,是采用国际上最先进的快速瞬变抑制元件及最成熟的设计经验制造而成的控制系统,它的钳位电压在火线和零线之间设置一个位值,所有高于该位值的电压尖峰均被迅速抑制,使其对末端负载和整个系统的影响减到最低;有效抑制电网电路中的瞬变、浪涌及谐波,减小用电系统的集肤效应,消除开关触点间的碳膜电阻,保护末端设备不受影响或损坏,通过动态跟踪监测电网的污染情况,从堵截外部的来路、切断内部的回路两个方面抑制瞬变、谐波对设备的阶跃式冲击,减小铁芯材料由于过度的磁滞使电流损失的增加。
提高设备的运行效率,降低运行成本和设备维修费用,延长设备的使用寿命,具有节电和保护设备的双重功效。
谐波污染也是电能质量治理的一个主要问题。
随着现代电力电子设备等非线性负荷大量接入电网,电网供电质量受到严重影响,其中各种电力电子开关器件的大量应用导致了有害谐波的产生,进而导致电网电压畸变,使电力设备误动作、发热、损耗、不稳定、过负荷、损坏、降低生产效率并干扰通迅信号,谐波已成为污染公用电网和危害其它设备的“公敌”,谐波的抑制已成为节电工作的一项重要措施。
滤波技术分为无源滤波和有源滤波,一般无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻(调谐滤波)状态,给某次谐波电流构成一个低阻态通路。
这样谐波电流就不会流入系统。
有源滤波自身就是谐波源。
其依靠电力电子装置,在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等,相位相反的谐波向量,这样可以抵消掉系统谐波,使其成为正弦波形。
有源滤波除了滤除谐波外,同时还可以动态补偿无功功率。
2)、电网中存在着大量的无功功率即无功功率过高、功率因数过低。
设备在运行时除了从供电系统取有功功率,还取用相当数量的无功功率,无功功率的存在和增加将使供电系统的功率因数降低,尤其是在轻载时,功率因数更低,这样会使同样容量的供电设备所提供的有功功率减少,降低了送变电设备的供电能力,若用电设备的功率因数低,在输送同样的用功功率时,势必要在输电线路中产生更大的电流,使线路上的有功损耗增加,浪费大量的电能,输电线路的电压损失也将增加。
这些无用能量大量占用配电导线的空间,使得配电导线发出更多的热损耗,电效率降低,使电能利用率降低,维修费用增加或者导致罚款。
Equalizer电能质量治理技术实时提高电网中的电能质量。
使用当今最新的电子开关投切电容器组,电容器的导通和关断在零电流时进行,这样避免了传统的接触器投切电容器带来的浪涌电流,延长动态无功补偿系统的寿命;使用专有的控制原理和快速的电子开关投切,独一无二的实现5-20ms(2/3周波)完成所有需要的电容器投切,补偿所有无功功率,改变电压降的向量而减少电压跌落、闪变使电压稳定(使用慢的补偿系统或者准实时补偿系统会降低电能质量和浪费很多电能。
投入的延时,补偿电容是逐步加入,电流部分是减少;切除的延时,电容器是逐步断开,会产生剩余电流。
这样的补偿效果是负面的,负载的平均电流是增加而不是减少,会因为欠补或过补而加剧电压的波动和闪变);使用独特的扫描模式保护电容器,防止过热爆炸,通过减少过流和减少发热来延长电容器的寿命(解调或调谐系统的传统电容器在改变电容/电抗的比率时也改变了系统的共振,这样会产生谐波);同时,Equalizer的滤波系统在有一个或者两个主要谐波的情况下,防止谐振的同时能有效的降低电网系统中的谐波畸变率,减少系统的损失。
3)、一般使用电机时,所选用的额定功率,通常都超过实际需要的功率,又因为生产工艺中的需求量(负载率)是变化的,但实际生产中更多的电动机是不允许减速的,而此时的负载率并不高,电机却始终工作在工频状态。
此时,电机不能做出相应的功率调节,而往往采取一些任其回流、空放或者通过人为增加阻力的办法达到调节的目的,造成了大量电能的损耗。
变频调速技术是一种改变电机供电电源频率、电压来达到调速目的,从而改变负载的转速的技术。
我们知道,电机的转速:
n=60f(1-S)/P,其中f为供电频率,P为电机的极对数,S为转差率。
因此,改变f可以改变电机的转速。
变频调速具有效率高、调速范围宽、精度高、调速平稳、无级变速等优点。
但是它会给电源产生谐波,可以用滤波技术来治理,这样会达到比较理想的整体节能效果。
利用变频调速技术可以实现节能的目的,还可以提高生产效率(如保证加工工艺中的最佳转速;选择适应负载不同工况的最佳转速;利用低速,实现高精度准确停车,缩短生产过程中间歇时间)、提高生产质量等。
电机节电技术是通过内置的工业计算机实时监测电机的负荷情况,分析负荷大小和变化趋势,计算出供给电机最佳电压、电流,通过快速控制晶闸管的导通角大小,控制电机的供电电压,使电机的输出功率与负载转矩精确匹配,使电机可在空载和大多数负荷情况下保持较高恒定的电机效率。
跟踪负载节电技术是通过独特的微处理器负载监控系统,监测电动机的负载变化。
当检测到负载率的变化时(轻载或空载),自动调整输入电动机的功率,使电机的输出功率与实时负载匹配,保证电机在其整个负荷范围内的能量消耗降到最小的程度。
它兼有自动跟踪负载节电和变频调速节电两大主要功能,两大功能可以单一使用或组合使用,同时还有提高功率因数、故障自检诊、软启动软停车及抗冲击性负荷等功能,实现“变频调速+追踪负载”双重节电效果,充分挖掘节电空间。
4)、在电力系统中常出现三相不平衡的情况,主要是指三相电源各相的电压不对称,是各相电源所加的负荷不均衡所致,属于基波负荷配置问题。
发生三相不平衡与用户负荷特性有关,同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。
对于用电设备,各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短、加速设备部件更换频率、增加设备维护的成本、断路器允许电流的余量减少,当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。
三相电压的不平衡使得上级电能的性能更加劣质,还会使电机转矩发力发生偏转,拖动设备不正常运转从而生产残次品,成为无效生产,更严重浪费电能。
在生产、生活用电中,三相负载不平衡,使变压器处于不对称运行状态。
造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗),造成变压器零序电流过大,局部金属件升温增高,甚至会导致变压器烧毁。
三相平衡技术利用“平衡控制变压系统”绕组的相互交叉连接,可以消除各相位间的电压和电流的不均衡,维持控制其平衡性,可以相互补偿铁心的磁通量,最大限度地控制各相感应电动势的一致性,从而保持三相平衡,降低零线电流等额外损耗,它不仅能有效地将有害谐波拒之门外,同时还可以缓冲电网电压的瞬变和浪涌电流,减少电动机的启动电流,有效调节过剩电压,增加变压器的宽裕度,提升有效用电量;三相平衡技术维持电流和电压的平衡,稳定电力供应,减少设备维护费用,延长设备使用寿命,减小机械震动、降低设备噪音,绿色环保。
5)、不仅用电设备存在着电能质量利用率及浪费的问题,在照明用电系统中也会出现。
我国照明耗电量大体占全国发电量的10%-12%,而且正在逐步增加,对照明用电的节约也应引起重视。
在照明电路中,绝大多数负荷都有电感特性。
这些设备、电器不仅要从电力系统中吸收有功功率,还要吸收磁化能量。
磁化电流不参加能量转换,它在系统中大量流动使线损增加,电能质量降低。
照明节电技术应用最新功率控制技术,采用高品质的元器件,并融合高新微电脑控制。
可设置“电压—时间”运行曲线,使输出电压按预先设置的“电压—时间”曲线自动调节。
实时显示电压、电流、节电状态的现场参数,并拥有全方位的故障保护功能,实现安全高效的运行。
在特殊情况下对照明系统实现自动调节和手动调节。
能够确保灯具的电流有效降低,对负载提供稳定的工作电压,提升供电品质,延长灯具的使用寿命,减少维修成本。
专门用于传统电感式灯具的节电技术实现光能高效转换,在电压不足或寒冷地区均可正常工作。
频率高、无频闪、消除光污染,有效的保护势力健康;使灯具的发热量减少、热辐射低,消防安全得到保障;过流保护、避免火灾;低谐波、底波峰比,有效的延长灯管寿命。
在电能的输配和应用中情况相当复杂,有丰富节能工程经验的点石科技专业技术人员经过现场的调查测试,将会详细的掌握电网状况,针对不同的情况对症下药综合治理,向用户出具切实可行的整体节能改造方案、利用各种高效技术解决电能质量问题,提高电能利用率。
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