邹广友

(唐山首钢马兰庄铁矿有限责任公司)

高压智能动态电能平衡系统的应用

邹广友

(唐山首钢马兰庄铁矿有限责任公司)

某铁矿三相电压达426 V，超出《供电电压允许偏差》GB 12325-90规定的±7%的要求，为使其工作在经济合理的电压范围内，采用智能动态电能平衡系统调整电压偏差，平衡了电压波动，由此每年至少节约电费510万元，1.6 a内可回收投资成本，产品寿命在20 a以上，产生的节能效益巨大。

电压偏差 智能动态电能平衡系统 节能改造

根据《国务院关于进一步加强节油节电工作的通知》(国发[2008]23号)的要求，从电业计量点开始，通过普查、统计、测试、计算等手段，揭示矿山企业用电设备在整个生产过程中运行状况、电能使用情况和损耗情况，掌握企业用电水平及设备管理中的薄弱环节，分析挖掘企业用电系统的节电潜力，制定切实可行的节电措施[1]。

1 智能动态电能平衡系统

智能动态电能平衡系统是集无动补偿、稳压器、新型节能智控、自动控制等先进技术的综合性应用型产品，是以智能高压节电系统和智能调压节电控制柜为主要节能设备的高科技节能产品，是对变压器侧的集中补偿及节能。

1.1 智能节电控制系统

智能动态电能平衡系统包括智能电能控制系统、高(低)压通用型智能节电器、谐波通道(根据现场需要单选)、负荷电压钳制系统(软件)、旁路系统。智能节电控制系统接线原理如图1。每相的串联电抗线圈、并联调压线圈和电磁平衡补偿线圈共同绕制在同一个三柱式铁芯上。并联调压线圈能按设定的电源在最低电压值时由控制器自动控制其投入或退出，以保证用电设备能在安全电压上运行；电磁平衡补偿线圈采用闭合三角形接线法，可使各相电磁平衡，取得输出电压的基本对称，消除各相不对称中的负序分量和零序分量，同时具有消除三次电力高次谐波分量效能，使节电效果更为显著。

图1 接线原理

智能节电控制柜为主要功率器件，采用最新的电磁平衡技术。其原理结构相当于一个串联电抗器并联接入自耦调压器，和外加独立相位调整兼消除高次谐波的线圈，共同(或分别)固定在同一个(或3个)三柱式铁蕊上的混合体。先进的控制算法，通过电力电子开关元器件控制机内3个自动档位(3%、5%、7%)调整电压幅值，给负载提供合适的电压，达至最有效的节能。通过节电设备内产生的循环电流，吸收系统回路中高次谐波份量，净化供电回路的高次谐波污染。

1.2 通用型智能节电装置

安装在变压器高(低)压侧的通用型智能节电装置主回路如图2所示，能够降低线铁损耗、铜损，提高功率因数，减少电动机的启动及工作电流，自动跟踪电流、电压，根据不同的电压输入值、不同的用电情况自动调整输出匹配的经济电压，使所有设备始终处于经济运行电压范围内，节电空间8%～25%。

图2 主回路工作器件原理

通用型智能节电装置能够自动带载调整电压、自动适量平衡三相电流、滤除无效电压、滤除杂波和电压、平衡相位角、提高功率因数。以现有电力的传输与使用的缺点为改善要点，使供应于设备上的电流、电压、相位得到平衡，并且能自动调整电器设备的耗电功率，减少无用功率消耗，达到最佳节电效果，节电器同时具有缺相保护，短路保护，接地保护，欠压保护等功能。

1.3 智能动态电能平衡系统

智能动态电能平衡系统和其他节电设备比较如表1所示。

表1 节电设备比较

2 企业运行状况与节能分析

2.1 企业运行状况

某矿区共配备4 000 kVA变压器3台，一次侧电压35 kV，二次两个电压等级分别是6 kV、400 V。企业主要大负荷为电机等感性负载一次侧额定电压35 kV，实际电压可以达到35.4～36.7 kV，二次实际电压400～426 V，没有工作在经济电压范围内，整体具有较大的节能空间。

2.2 节能分析

应用3台TX-GY-4000/6高压智能动态电能平衡系统，对变压器及其配电系统进行节能改造，根据现场实际数据计算，只考虑经济运行电压的节电效果，计算节电率为13%,单台4 000 kVA年节电费为170万元，3台节约电费510万元/a。成本回收购置费为800万元，回收周期为1.6 a。

根据24 h 观察、测量数据，测绘出电力系统日负荷曲线，如图3所示。

图3 调整前后有功功率比较

3 结 语

发达国家先进企业的节电潜力约20%，我国约为40%，个别可达50%，节电潜力非常巨大。

应用高压智能动态电能平衡系统对变压器及其配电系统进行节能改造，每年至少节约电费510万元，1.6 a内回收投资成本，产品寿命在20 a以上，节能效益巨大。同时，还可以增强系统短路阻抗，提高过电流能力和配电系统稳定性，保障用电安全；均衡三项电流，减少零序电流及环流损耗；自动钳制系统运行电压，使用电设备工作在经济电压运行范围内，减少铁损及铜耗。

[1] 王化南，时贵玉，仝庆华.电能平衡在企业节能降耗工作的应用[J].自动化与仪器仪表，2013(3)：138-139.

2015-04-28)

邹广友(1981—)，男，副处长，能源管理师，助理工程师，064400 河北省唐山市迁安马兰庄镇。