工业节能增效解决方案目录一、引言3二、工业用电现状分析4三、解决方案11四、节能产品简介154.1、静止型动态无功补偿装置（SVC）154.2、静止无功发生器（SVG）184.3、晶闸管投切式电容器（TSC）204.4、有源电力滤波装置（APF）234.5、稳压滤波器（AVF）264.6、固态切换开关（SSTS）284.7、智能节电装置31五、专业技术服务36一、引言随着我国市场经济体制的不断完善，国内大多数企业面临全球化的市场竞争日益加剧，多数企业都面临着利润下滑的处境，对此，只能从加强市场开拓以及强化成本控制两方面着手。而在工业企业的各项成本中，电费已成为紧随原材料成本、人工成本之后的最大的成本，特别是在某些高耗能企业中，电费已成为最主要的成本。对大多数工业企业而言，电费也是未被企业控制的最后一项成本，许多企业由于管理、工艺、技术等各方面原因，用电利用效率普遍偏低，节能潜力巨大，因此通过技术手段来降低电费支出、提高利润空间势在必行。用电企业用电量越来越大的同时，伴随而来的不仅在于电能利用率低、电能损耗大，更为致命的是供电的安全，如谐波、三相电流不平衡、电压突变等电能质量问题。一次几百毫秒的电压突降可能导致整个供电系统的瘫痪，在造成巨大经济损失的，石化企业一次雷击可能造成巨大的损失和人员伤亡，谐波问题导致电容寿命急剧缩短、设备老化，三相不平衡电流导致的火灾等等。因此对于现代工业企业来说提高供电系统安全性具有很可观的经济效益和社会效益。二、工业用电现状分析我国工业企业用电问题主要体现在两个方面，一是供配电系统效率低、损耗大，用电设备效率低，二是电力品质低、电能质量差，威胁到设备安全运行。具体来说存在以下几个主要问题：1. 功率因数低功率因数低主要的原因是感性负载的大量存在，工业用电中70%的用电量都被电机等感性负载消耗，感性负载正常运行需要消耗无功功率，如果不及时补偿就会大大拉低供电系统的功率因数。功率因数的高低是影响电源利用率的关键因素，功率因数低，会降低电源利用率，降低设备的效率，增加了电路上的损耗，供电部门也会对企业的功率因数做考核，一般工业用户要求功率因数在0.9以上，低于0.9将会面临功率因数罚款。一般企业用户可以通过安装固定投切电容补偿设备来补偿无功提高功率因数，但是也有些工业用户存在冲击性负荷，如钢铁的电弧炉、轧机，港口的吊机，汽车制造的电焊机，矿山的吊机，普通无功补偿设备无法及时根据负荷的无功变化提供相应的无功，因此即使安装了无功补偿设备，功率因数依旧很低。因此此种场合就需要一种可以及时根据负荷无功变化提供动态无功补偿的动态无功补偿设备来解决此类问题。常见的可以对冲击性负荷进行动态无功补偿的设备包括静止无功补偿设备（SVC）、静止无功发生器（SVG）、晶闸管投切电容器（TSC）等，一般通过安装此类动态无功补偿设备，两年左右即可收回投资成本，并持续受益。2、电压突变 雷闪天气造成线路受损，吊车、挖掘机等大型设备作业造成的外力破坏事故，大型非线性、冲击性负荷的投切等因素，容易对电网产生冲击，引起瞬变电压、浪涌电流甚至供电中断等严重情况。此类电能质量问题（暂升、暂降、瞬时中断）往往给石化、军工、冶金、半导体制造、医院、银行等大中型企业带来设备停运、工艺中断、数据丢失、设备损坏等严重后果，造成巨大的经济损失。因此通常架设多路电源，一旦运行的主供电电源出现故障或异常时，需要将敏感负荷的用电设备迅速切换到其他备用的电源，提高供电可靠性、保护敏感用电设备。工厂传统采用的备自投开关，切换时间在1s以上，极易造成所带负荷在切换过程中因为供电中断而导致故障停机。如l IT设备：当电压波动超过40，持续时间超过12个周波（0.24s）时，导致数据丢失。l PLC：电压低于10时，可工作15个周波（0.3s）；电压低于(5060)时，停止工作；l 数控设备：电压波动范围一般为10，当电压低于此值、持续时间超过23个周波（0.040.06s）时，保护性停机。l 变频调速：当低于额定电压70，持续时间超过6个周波(0.12s)时停机。精细加工业中的电机，电压波动10、持续时间超过3个周波时，停机。l 电机：当电压波动超过（5030）、持续时间超过1个周波（0.02s），控制开关就会跳闸。因此为保证负荷的持续供电，现在工厂也采用了诸如不间断电源（UPS）、动态电压恢复器（DVR）、固态切换开关（SSTS）等解决方案，在实际应用中也起到了良好的效果。3、谐波工业企业普遍使用整流器、变频器、可控硅、电弧炉等非线性设备，会产生大量的谐波，使系统电压和电流的波形畸变，恶化电力品质，不但增加电耗，也影响了用电安全和设备使用寿命，谐波的危害已成为电网最主要的公害。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：l 加大企业的电力运行成本由于谐波不经治理是无法自然消除的，因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电力运行成本，增加了电费的支出。l 降低了供电的可靠性谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。l 引发供电事故的发生电网中含有大量的谐波源（变频或整流设备）以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生。l 导致设备无法正常工作对旋转的发电机、电动机，由于谐波电流或谐波电压在定子绕组、转子回路及铁芯中产生附加损耗，从而降低发输电及用电设备的效率，更为严重的是谐波振荡容易使汽轮发电机产生震荡力矩，可能引起机械共振，造成汽轮机叶片扭曲及产生疲劳循环，导致设备无法正常工作。l 引发恶性事故继电保护自动装置对于保证电网的安全运行具有十分重要的作用。但是，由于谐波的大量存在，易使电网的各类保护及自动装置产生误动或拒动，特别在广泛应用的微机保护、综合自动化装置中表现突出，引起区域（厂内）电网瓦解，造成大面积停电等恶性事故。l 导致线路短路电网谐波将使测量仪表、计量装置产生误差，达不到正确指示及计量(计量仪表的误差主要反映在电能表上)。断路器开断谐波含量较高的电流时，断路器的遮断能力将大大降低，造成电弧重燃，发生短路，甚至断路器爆炸。l 降低产品质量由于谐振波的长期存在,电机等设备运行增大了振动， 使生产误差加大,降低产品的加工精度，降低产品质量。l 影响通讯系统的正常工作谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致住处丢失，使通信系统无法正常工作。现在已有部分先进的企业关注到谐波的问题，采用诸如无源滤波装置（FC）、有源滤波装置（APF）或者两者结合的方式解决谐波污染问题，具有良好的经济效益。 4. 三相电源不平衡三相电力变压器是按照对称运行设计的。变压器正常运行时，一次侧电源和二次侧负荷均应对称。但在低压配电网中由于单相负荷的存在，单相用户的不可控的增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等因素，导致配变变压器的三相不平衡度越来越大, 甚至超过了变压器设计的临界值。三相电压不平衡变压器的不对称运行实际上也是电力系统的不对称运行。不对称运行造成的三相电压和电流的不平衡，对电力系统和电力设备会产生不利的影响。l 变压器在三相负载不平衡运行时，会使负载较大的一相绕组过热；同时在Y接线时会产生中性点的电位移，最严重时的一相接地，则会使另两相电压升高3倍，损害绕组的绝缘；另外由于磁路不平衡，零序漏磁会在非磁路金属部件上产生附加损耗而发热，降低变压器性能，增加变压器负载损耗。l 变压器不平衡运行会注入系统负序分量，不平衡系统的负序分量会使系统发生误动作，影响电网的安全运行。l 电网的不平衡运行会对周围正常通信系统产生干扰，影响通信质量。l 电网的不平衡运行会引起电动机的附加发热，降低出力；也会使发电机利用率降低；单相负载电压不足会影响电器设备的正常运行，电压过高会损坏单相用电的电器设备。因此，解决配电网不平衡和非线性负荷对低电压配电网的影响，对于电网运行的经济性，实现节能减排、降本增效，提高电能质量及电网安全运行，具有积极的意义。静止型动态无功补偿装置（SVC）、静止无功发生器（SVG）、晶闸管投切电容器（TSC）等装置可以实现分相调节，可自动调节三相电流、避免电压零点漂移，使三相电流不平衡度控制在10%以内。由此大大提高了电能使用效率，降低了配变变压器损耗及零线线路损耗，提高了电网的安全性。5、电机损耗大、能效低风机、水泵、压缩机等通用机械拖动设备为我国最主要终端耗电设备，用电量巨大。国内工业企业用电设备多为满负荷设计，额定功率普遍偏大，实际运行效率低，占我国工业用电总量60%70%的电机，通常的使用效率不到75%，“大马拉小车”与低负荷运行的情况相当普遍。在此状态下，电机消耗的电能中有相当部分是以发热、铁损、铜损、噪音与振动等形式被浪费掉。而此类设备大部分设计为固定功率运行，但实际运行时所需的压力或流量并不固定，且大多数低于电机额定功率供给的压力或流量，电能浪费严重。此类电机通过变频改造有巨大的节能空间，一般电机经过改造节能率可达20%以上。变频技术利用先进的串联叠波技术、空间矢量控制的正弦波PWM调制方法，根据负荷参数变化自动进行电机运行频率的改变，实现电机速度调节，始终保持电机运行在最佳经济状态，彻底解决电机轻载运行下电能的浪费问题，提高功率因数、降低损耗、节约电能。变频技术节能效果三、解决方案我团队的节电理念主要基于三个方面，一是有效的管理，二是供电系统的效率和可靠性，三是用电设备的运行效率。因此，节电应从以上三个方面入手，在用户用电水平和用电舒适度的情况下，采用先进的技术、设备和管理，达到节能降耗、保护设备的目的。针对于工业领域的节能，我团队从功率因数补偿、谐波治理、供电可靠性、电机节能四个方面帮助企业取得良好的节能效益，针对于不同工业企业的情况，可以结合其中几种方案帮助企业取得最优的节能效果。（一）、功率因数补偿方案通过安装中低压无功补偿装置，分别在供电网络中和靠近负荷侧实施功率因数补偿。针对于负荷变化大、电压稳定性差的电网，可以通过具有动态无功补偿功能的装置进行治理，始终保持功率因数在0.95以上。对于三相不平衡的网络可以选择具有分相补偿功能的无功补偿装置进行治理电网三相不平衡问题。功率因数补偿方案的优点：l 降低无功电流的网间传输，减少损耗；l 提高供配电设备容量的利用率；l 提高功率因数，免除功率因数罚款；l 稳定母线电压，优化设备运行环境，提高使用寿命，降低损耗；l 平衡三相电流，提高系统运行安全性；l 抑制波动负荷和冲击负荷造成的电压波动和闪变（二）、谐波治理方案采用专门的滤波装置可以有效滤除高次谐波，从根本上解决谐波造成的危害。常见的滤波装置是无源滤波器，无源滤波器利用电容和电感组成的滤波支路对高次谐波低阻抗的特性，可以滤除电网中的特征谐波。而新一代的滤波产品有源电力滤波器（APF）因其滤波效果好、滤波