台达静止无功发生器在泉州肖厝码头的成功应用

中达电通股份有限公司 李江

    1 项目背景

    福建泉州肖厝码头桥吊和皮带传输采用了大量大功率变频电源，启动频繁，导致系统无功波动大，造成电压波动和功率因数偏低等问题，每月均会导致一定数量的功率因数罚款。同时采用大功率变频调速电源，产生很大谐波干扰，严重危害配电系统电能品质，因此，肖厝码头的滤波补偿设备必须反应速度快，滤波效率高，补偿效果，才能满足配电系统电能质量的要求。

    导致肖厝港高压补偿柜自2001年以来一直没有投入运行，原10kV高压补偿柜无法投入使用的原因主要有：

    （1）由于肖厝港的门机和桥吊属于快速变化运行的负载，运行时无功波动大；高压配电室的补偿柜属于静态补偿柜，无法满足门机和桥吊快速变化运行的工作需要，投入补偿时往往造成补偿电容由于投入时间滞后，导致系统过补或欠补，同时由于频繁的投切也会造成补偿柜元器件的迅速损坏。

    （2）由于肖厝港主要电力负载是门机和桥吊。门机、桥吊的主要电源均为大功率变频器控制电源，大功率变频电源运行时会产生极大的高频次谐波含量，主要为5次、7次、11次、13次谐波，高频的谐波含量导致电容器容抗减小电容电流异常升高，导致补偿柜不但不能补偿系统感性无功电流，反而随着电容器的投入，造成系统电流的升高，放大系统谐波含量，导致系统功率因数不能达标，补偿柜因异常也无法正常投入。

    由此可以了解，肖厝港主要的电能质量问题是无功快速波动造成系统电压波动，同时也造成无功补偿无法跟踪，从而导致无功补偿失效。此外，由于大功率变频器产生的谐波含量，也导致了供电质量的恶化。

    2 解决方案

    由于肖厝港门机和桥吊负载的特性，要求高压配电系统配置高效动态无功补偿装置，该装置应具有以下特点：补偿迅速且能连续补偿，根据门机桥吊的运行特点，补偿响应速度应小于10ms；能承受并消除一定谐波含量。为此，中达电通为其提供了台达有源滤波器产品方案。

    台达有源滤波器PQCS采用直接PWM电流控制技术，其输出电流波形和相位完全可控，PQCS能够在额定感性到额定容性的范围内运行。由于无需大容量的电容器和电抗器做储能元件，PQCS的占地面积最大只有相同容量SVC的50%。

    3 台达有源滤波器PQC-RPQCS的滤波补偿方式的特点及效果

    （1）PQCS可以双向补偿，既可以补偿容性无功又可以补偿感性，适合桥吊提升和降落时的负载特性；

    （2）PQCS响应速度<5ms；

    （3）PQCS可以保障系统功率因数0.97以上，电压波动范围符合国标；

    （4）PQCS既可以补偿系统无功又可以消除系统谐波；

    （5）PQCS基本不受系统背景谐波影响；

    （6）PQCS并联接入系统，随着系统负载容量增加或运行方式改变可以方便并联扩容。

    4 项目收益

    使用台达有源滤波器PQCS系列后，肖厝码头节电情况如下：

    （1）力率电费

    目前系统大量使用变频器，功率因数以0.9考虑，系统负载4360kVA，使用PQCS后，系统功率因数0.97以上，力率奖励比例为-0.75%，电费0.65元/度，按照年运行时间8000h来计算：年节约力率电费＝4360×0.75%×0.65×8000＝17万元

    （2）传统FC和PQCS运行效率节电

    新一代有源型PQCS型动态无功补偿与谐波治理装置的运行损耗低，占地小，为用户带来明显经济效益。晶闸管控制的电容器电抗器组的FC滤波补偿装置的运行损耗约1.2%，有源型PQCS的运行损耗约0.5%。以1M容量考虑，年运行时间8000h，电费0.65元/度来计算：

    年节约运行损耗电费＝0.65×1000×(1.2%-0.5%)×8000＝3.64万元

    以上二项节电费用在20.64万元左右，经济效益显著。<