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某机械加工厂中频炉、变频器谐波治理
2020-06-17 10:38

简介

某机械加工厂主要负载为中频炉和变频器,中频炉和变频器为典型谐波源,产生的大量谐波导致工厂变压器发热烧毁,电容柜内电容器、线缆、接触器、熔断器等都有不同程度烧毁。用我司电能效管理APP对工厂用电进行实时全面监测,发现其电能质量问题并提供谐波治理方案,避免了变压器和电容柜再次烧毁,保证了用电安全。


一、用电概况


某机械加工厂共两个厂房,一厂做锻造,变压器容量为630KVA,主要负载为中频炉;二厂做表面处理,变压器容量为500KVA,主要负载为变频器。

一厂的变压器去年烧过一次,近期中频炉里的IGBT频繁爆炸,且现场勘察时发现配电房内电容柜控制器采样数据错误导致功率因数不高;二厂配电房内电容柜控制器问题类似一厂,且电容器、线缆、接触器、熔断器有烧毁现象,多数电容器容值衰减。结合我司电能效管理APP提供的曲线和数据,对以上问题做如下分析:

 

问题1:一厂变压器烧毁

变频器谐波治理运行实况

电能质量监测

问题分析:一厂变压器额定容量为630KVA,额定电流为950A,由左图可知变压器运行电流经常超负荷,最大电流甚至近1800A,变压器长期过载运行是导致变压器发热烧毁的原因之一;其次,如右图所示,电流畸变率高达25%,谐波电流高达300A,谐波会导致变压器绕组发热,铜铁损增加,铁芯发热,这些问题是导致变压器发热烧毁的另一个原因。

 

 

 

 

问题2:一厂中频炉IGBT近期频繁爆炸

电能质量监测

解析图

问题分析:由左图可知,一厂电压畸变率最高可达10%,严重超出国标5%标准值,中频炉内IGBT驱动由电网电压供电,电压畸变率高会干扰IGBT驱动,导致IGBT失控,这是造成中频炉内IGBT爆炸的可能原因之一;由右图可看出中频炉满功率运行时IGBT基板温度为83℃,已接近安全工作温度85℃,到了夏天温度会更高,预计100度以上,这是造成中频炉内IGBT爆炸的另一个原因。


 



 

问题3:一厂电容柜控制器采样数据错误

APP提供运行实况

APP对数据进行分析

问题分析:由上图,APP提供数据显示一厂负载运行时平均功率因数在0.9左右,最大无功需量为280kvar;而配电房里电容柜控制器显示功率因数为0.97,无功需量为50kvar;用日本进口日置牌电能质量分析仪PQ3198进行测试比对,数据和APP吻合,电容柜控制器数据有误差,导致无功功率补偿效果不好,功率因数不高。




问题4:二厂电容柜内电容器、电缆、熔断器、接触器有不同程度烧毁

被烧毁的电缆

电能质量监测

问题分析:由左图可发现部分线缆已经烧毁,经进一步勘察,同一条线路的电容器、接触器和熔断器都已经发热损坏;由右图可知,二厂的谐波电流畸变率最高可达30%,谐波电流约200A。谐波电流已经和电容器发生谐振,导致电容器发热,容值快速衰减甚至烧毁,同时,谐振的谐波电流使得线缆、接触器和熔断器也发热损坏。

 

 

二、电能效整改建议

1、让电容柜厂家安排人来校准或者更换无功补偿控制器,提高无功补偿程度,最大限度提高功率因数;

2、使用APF有源电力滤波器滤除谐波,减少设备故障率,保证用电安全;

3、经深入观察和了解一厂生产工艺流程,发现工人为了提高产量,将传送带速度和中频炉电流都调到最大,但这种操作会导致棒料产生过加热、内部加热不充分等质量问题,同时会使得变压器过载烧毁和IGBT过温爆炸(中频炉电流越大,IGBT温度越高),造成大量电能的不合理使用,多交电费。建议根据棒料的规格和工艺要求来制定中频炉使用功率,将中频炉电流下调到合理值,规定最多同时使用的设备台数,结合我司电能效管理APP监测变压器是否过载,最终制定出一套生产管理办法;

4、若合理用电后发现中频炉允许同时启动的数量偏少,产能不够,建议申请更换更大容量变压器;

5、经了解,在不改变中频炉散热系统的情况下调大过中频炉功率,这个是错误的做法,中频炉散热系统的散热能力是和它本身的最大功率匹配的,若调大中频炉功率而不调整散热系统,会导致散热能力跟不上,最终导致IGBT爆炸,建议中频炉按照原功率使用。

 

三、治理设备选型


厂区

名称

规格

数量

安装方式

备注

一厂

企业电能效管理APP

\

1套

导轨式

含数据采集装置和运维服务

APF有源电力滤波器

ADL-APF-150-B/0.38

2台

壁挂式

二厂

企业电能效管理APP

\

1套

导轨式

APF有源电力滤波器

ADL-APF-150-B/0.38

1台

壁挂式

 

四、治理设备图片


电能效平台采集装置

APF有源电力滤波器

安德利电能效平台采集装置

安德利APF有源电力滤波器