节电器在天车供电系统中的应用

济南钢铁股份有限公司 丛荣葵 贺 霖

介绍一种节电器在济钢中厚板厂天车低压供电系统的应用情况。测试证明加装的节电器在抑制电网谐波的同时还具有很好的节电效果。

一、概述

济钢中厚板厂3 500产线的天车供电系统是由分布在生产线现场的各个电磁站分配电控制的，由于与轧钢生产线上的所有设备共处一个供电系统，现场负载环境比较恶劣，电网电压波动大。同时由于天车的负荷具冲击性，对电网也造成冲击。

1.现场工作状况

（1）低压配电系统通过配电室天车支路供电到厂房各跨天车滑线上，再由滑线分配供给各台天车使用；

（2）现场电网测试分析。在生产线上的1号、3号和7号电磁站所带天车的作业率较高，占全部负载率的30%～40%，天车使用可产生大量浪涌和瞬流等电力污染。

2.现场捕捉到的代表性波形分图

天车在工作时现场捕捉到的电流与电压波形分别如图1和图2所示。图中的电流波形，由于存在瞬流，电流波形有很大的畸变，对电网有很大的冲击并且对在用设备的电动机有极大危害。

3.对电网的冲击及危害

图1 电流波形

图2 电压波形

对电网形成的冲击危害主要由天车电机频繁启制动的瞬流所造成。瞬流是交流正弦波电路上电流与电压的一种瞬时态的畸变。浪涌、谐波为其主要的表现形式。瞬流主要特点有三个：超高压、瞬时态、高频次。超高压是指通常的瞬流尖峰，它高出正常电路电压幅值的5～10倍，最高可达数万V。瞬时态是指瞬流持续的时间非常短，它可以在数亿分之一秒内完成从迸发到消失的过程。高频次是指瞬流的活动十分频繁，可以说瞬流无时不有、无处不在。同时，瞬流会使用户的用电成本增加和破坏设备的安全运行。瞬流使一个用电系统的电耗增加的方式有三种：系统效率下降、电机温度升高、用电电耗增加。

瞬流还会严重影响到设备的安全。瞬流产生的来源主要有两个方面：一是环境的，如雷电感应、输变电站大型开关的开合、邻居大型负载的启停。环境因素产生的瞬流占一个系统瞬流总量的20%～30%。二是用电系统内部产生的，它占全系统瞬流总量的70%～80%。任何负载的启停和运行都会有大量的瞬流产生并回馈到本身的用电系统中。电弧放电也是瞬流的一个主要来源，它可能是由不良和松动的电气连接引起，或由老旧的不干净的电刷引起。由电弧放电所产生的高频电压尖峰脉冲，会通过设备线路扩散，影响到整个系统。

二、节电器工作原理以及技术特性

1.节电器节电工作原理

根据电工学原理，引起电力系统不稳定运行和电能质量下降的主要因素是高频次畸变电压脉冲波、瞬变浪涌波(瞬流)，消除电力系统中的高频高幅值畸变电压脉冲波，是解决电力系统工作可靠性、解决电能质量降低和电力消耗的根本途径。

节电器根据电力功率三角形定律、星形定律,相对论E=M·C2定律，并采用最先进的LCR-3ЛX2控制技术、美国贝尔广频谱衰减合成技术设计而成，可有效吸收、抑制、滤除电网中的各类畸变功率源而引发的高频率高幅值畸变电压谐波以及电磁涌压涌流和各类瞬态电磁脉冲波，将电网中的有害能量转化、吸收、抑制、滤除，从而净化电网，降低高频线路损耗，使电力电子设备在一个纯洁无污染无干扰的电力环境下工作，使电网及电气设备运行安全可靠、寿命延长；工作效率、能源利用率、产品合格率大幅度提高；设备故障率、产品次品率、电能消耗大幅度下降。最终使电力用户用电的综合经济效益得以提升。

现场采用UniSaver-G4系统节电器，该节电器是由自动高频电磁电压脉冲波吸滤模块、LCR-3πX2矩阵电路、贝尔电路、短路保护电路器件、三相工作指示灯等构成。该产品与电网并联接线运行，实时检测电网中的高频次高幅值电压尖峰脉冲(2～50kHz)，并对其进行吸收、抑制、滤除，将电网中的有害能量进行排放，从而达到净化电网的功能。

2.技术特性

UniSaver-G4系统节电器的主要技术特性指标以及相关的技术参数如表1所示。

三、应用研究

表1 节电器技术特性

1.实施方案

（1）根据现场电网和天车利用率情况，选择34台天车按照负荷的不同实施不同的改造方案。

（2）系统安全节电率的高低取决于负载的大小和作业率高低两方面因素，负载越大作业率越高，节电率越高。

（3）对1号、3号、7号电磁站及热处理电磁站所供电的天车施行节电改造，根据天车的布局和运行状况，采取以站点为单位，对34台天车施行重点带网的布控方式进行电效改造，即对生产线上的以原料一跨、精整主跨、板库天车、精整副跨2号、3号共15台天车施行重点三级布控，其它并联支路施行局部布控，通过重点带网的合理布控，有效拦截从不同方面产生的浪涌和瞬变，使系统节电改造既经济合理，又无疏漏和死角。

2.应用研究

（1）1号、3号、7号电磁站所带天车负荷和作业率较高，作业率达40%。尤以原料跨（1号站）、精整主跨（3号站）、板库跨（7号站）、精整副跨2号、3号（热处理站）等天车使用频繁，作业负载率为40%，施行重点三级布控。

（2）2号电磁站所带天车较单一，共二台天车，作业率为30%，结合其作业时间，采用终端一级布控。

（3）热处理电磁站所带天车除精整副跨2号、3号天车以外，其它并联天车虽然负荷和作业率较低，但数量较多共12台，负荷总量较大，运行时一旦大部分启停，将对整个系统产生较大的浪涌冲击，直接影响节电改造的效果使设备失去有效的保护。故在投资回收效益比的约束性原则下，该12台天车采取二级布控，既不影响投资回收效益比，又可收到良好的保护和节电效果。

四、结论

安装节电器后，经集团公司节电领导小组验收确认：天车平均节电率达10.01%，电压畸变率分别为1.5%和2.27%。在抑制电网谐波的同时达到了很好的节电效果。