臺達靜止無功發生器在泉州肖厝碼頭的成功應用

中達電通股份有限公司 李江

    1 項目背景

    福建泉州肖厝碼頭橋吊和皮帶傳輸采用了大量大功率變頻電源，啟動頻繁，導致系統無功波動大，造成電壓波動和功率因數偏低等問題，每月均會導致一定數量的功率因數罰款。同時采用大功率變頻調速電源，產生很大諧波干擾，嚴重危害配電系統電能品質，因此，肖厝碼頭的濾波補償設備必須反應速度快，濾波效率高，補償效果，才能滿足配電系統電能質量的要求。

    導致肖厝港高壓補償柜自2001年以來一直沒有投入運行，原10kV高壓補償柜無法投入使用的原因主要有：

    （1）由于肖厝港的門機和橋吊屬于快速變化運行的負載，運行時無功波動大；高壓配電室的補償柜屬于靜態補償柜，無法滿足門機和橋吊快速變化運行的工作需要，投入補償時往往造成補償電容由于投入時間滯后，導致系統過補或欠補，同時由于頻繁的投切也會造成補償柜元器件的迅速損壞。

    （2）由于肖厝港主要電力負載是門機和橋吊。門機、橋吊的主要電源均為大功率變頻器控制電源，大功率變頻電源運行時會產生極大的高頻次諧波含量，主要為5次、7次、11次、13次諧波，高頻的諧波含量導致電容器容抗減小電容電流異常升高，導致補償柜不但不能補償系統感性無功電流，反而隨著電容器的投入，造成系統電流的升高，放大系統諧波含量，導致系統功率因數不能達標，補償柜因異常也無法正常投入。

    由此可以了解，肖厝港主要的電能質量問題是無功快速波動造成系統電壓波動，同時也造成無功補償無法跟蹤，從而導致無功補償失效。此外，由于大功率變頻器產生的諧波含量，也導致了供電質量的惡化。

    2 解決方案

    由于肖厝港門機和橋吊負載的特性，要求高壓配電系統配置高效動態無功補償裝置，該裝置應具有以下特點：補償迅速且能連續補償，根據門機橋吊的運行特點，補償響應速度應小于10ms；能承受并消除一定諧波含量。為此，中達電通為其提供了臺達有源濾波器產品方案。

    臺達有源濾波器PQCS采用直接PWM電流控制技術，其輸出電流波形和相位完全可控，PQCS能夠在額定感性到額定容性的范圍內運行。由于無需大容量的電容器和電抗器做儲能元件，PQCS的占地面積最大只有相同容量SVC的50%。

    3 臺達有源濾波器PQC-RPQCS的濾波補償方式的特點及效果

    （1）PQCS可以雙向補償，既可以補償容性無功又可以補償感性，適合橋吊提升和降落時的負載特性；

    （2）PQCS響應速度<5ms；

    （3）PQCS可以保障系統功率因數0.97以上，電壓波動范圍符合國標；

    （4）PQCS既可以補償系統無功又可以消除系統諧波；

    （5）PQCS基本不受系統背景諧波影響；

    （6）PQCS并聯接入系統，隨著系統負載容量增加或運行方式改變可以方便并聯擴容。

    4 項目收益

    使用臺達有源濾波器PQCS系列后，肖厝碼頭節電情況如下：

    （1）力率電費

    目前系統大量使用變頻器，功率因數以0.9考慮，系統負載4360kVA，使用PQCS后，系統功率因數0.97以上，力率獎勵比例為-0.75%，電費0.65元/度，按照年運行時間8000h來計算：年節約力率電費＝4360×0.75%×0.65×8000＝17萬元

    （2）傳統FC和PQCS運行效率節電

    新一代有源型PQCS型動態無功補償與諧波治理裝置的運行損耗低，占地小，為用戶帶來明顯經濟效益。晶閘管控制的電容器電抗器組的FC濾波補償裝置的運行損耗約1.2%，有源型PQCS的運行損耗約0.5%。以1M容量考慮，年運行時間8000h，電費0.65元/度來計算：

    年節約運行損耗電費＝0.65×1000×(1.2%-0.5%)×8000＝3.64萬元

    以上二項節電費用在20.64萬元左右，經濟效益顯著。<