下水処理場の事例

ユーザーの基本情報
下水処理会社の主要な生活下水処理である下水処理ラインのスイッチング電源部分には、1000KVA2、630KVA 変圧器を備えた DC 可変周波数駆動モーターが使用されています。電源系統図は以下の通りです。

実稼働データ
1000KVA 変圧器ソフトスターターの出力電力は 860KVA、平均力率は PF=0.83、動作電流は 1250A、動作電流は 630KVA、力率は PF=0.87、動作電流は 770A です。したがって、合計力率は 0.84 しかあり得ません。

電力系統状況分析
コンバータ安定器の主負荷は 6 個のシングルパルス安定器です。安定器は交流を直流に変換する際に大量のパルス電流を発生します。これは典型的なパルス電流源であり、電力網に入力されます。高調波電流は、電力網の特性インピーダンスに対してパルス電流の動作電圧を引き起こし、動作電圧と電流のフレーム損失を引き起こし、スイッチング電源の品質と動作の安全性を危険にさらし、ライン損失と動作電圧偏差を増加させ、電源に悪影響を及ぼします。電力網や発電所自体が影響を及ぼします。
プログラム コントローラー コンピューター インターフェイス (PLC) は、スイッチング電源の動作電圧の高調波歪みに敏感です。一般に、総パルス電流動作電圧のフレーム損失 (THD) が 5% 未満であることが規定されており、個々のパルス電流動作電圧のフレームレートが高すぎると、制御システムの動作エラーにより動作が中断される可能性があります。生産または操業に重大な責任を負う事故が発生した場合。したがって、系統のパルス電流を抑制し、無効負荷を補償し、力率を改善するには、パルス電流抑制機能を備えた低圧無効電力補償フィルタを使用する必要があります。

フィルタ無効電力補償治療計画
ガバナンスの目標

フィルタ補償装置の設計は、高調波抑制および無効電力抑制管理の要件を満たします。
0.4KV系運転モードでは、フィルタ補償装置動作後はパルス電流が抑制され、月平均力率は0.92程度となっています。
フィルタ補償分岐回路接続による高次高調波共振、共振過電圧、過電流が発生しません。

標準に準拠した設計
電力品質 公共系統高調波 GB/T14519-1993
電源品質 電圧変動とフリッカ GB12326-2000
低圧無効電力補償装置の一般技術条件 GB/T 15576-1995
低圧無効電力補償装置 JB/T 7115-1993
無効電力補償技術条件 JB/T9663-1999 低圧電力および電子機器の高次高調波電流制限値より「低圧無効電力自動補償制御装置」 GB/T17625.7-1998
電気技術用語 電力コンデンサ GB/T 2900.16-1996
低電圧シャントコンデンサ GB/T 3983.1-1989
リアクター GB10229-88
リアクター IEC 289-88
低圧無効電力補償制御装置注文技術条件 DL/T597-1996
低電圧電気エンクロージャ保護グレード GB5013.1-1997

低圧完全開閉装置および制御装置 GB7251.1-1997
デザインのアイデア
企業の具体的な状況に応じて、負荷力率とパルス電流抑制を十分に考慮したインバータ電源フィルタの無効電力補償セットを設計し、0.4kVボトム電圧にフィルタ低電圧セットを設置します。同社変圧器側 パルス電流を抑制し、無効負荷を補償し、力率を改善する無効電力補償。
安定器は、コンバータの動作中に 6K-1 次のパルス電流を生成し、5250Hz および 7350Hz 付近のリーフ コード シーケンスを使用して溶解変換を実行します。したがって、中間周波誘導炉フィルタの無効電力補償設計は、フィルタの補償ブランチがパルス電流補償を効果的に抑制できるようにするために、250Hz、350Hz、および周波数設計をターゲットにする必要があります。無効負荷を抑制し、力率を改善します。

デザインの割り当て
1000KVA 変圧器生産ラインの総合力率は 0.8 から約 0.95 まで補償されます。フィルタ補償装置は380KVarのボリュームで設置する必要があり、4つのグループに分けられ、それぞれが自動的に開閉され、変圧器の底部電圧側の巻線抵抗を補償し、ステップ調整ボリュームを備えています。 45KVAR で、生産ラインの出力電力要件に統合できます。総合力率は 0.8 ～ 0.95 まで補償されます。フィルタ補償装置は 310KVar の容量で設置する必要があり、変圧器のローサイド巻線を補償するために 4 つのグループが自動的に切断され、生産ラインの動作電圧要件を満たすために容量が 26KVar に調整されます。

フィルタ補正導入後の影響解析
2010年8月にインバータフィルタリング無効電力補償装置を設置し、運用を開始しました。このデバイスは、インバータの負荷変化を自動的に追跡し、リアルタイムで高次高調波を抑制し、無効電力を補償し、力率を改善します。詳細は次のとおりです。

フィルタ補償装置使用後の力率変化曲線は約0.97（フィルタ補償装置を外すと盛り上がった部分は約0.8）となります。

ロード操作
1000KVA 変圧器で使用される電流は 1250A から 1060A に減少し、15% 減少します。630KVA 変圧器で使用される電流は 770A から 620A に減少し、19% 減少します。補償後の電力損失低減値は WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=24×{(0.85×2000)/2000}2×0.4≒16 (kw h) 式中、Pd は変圧器の短絡損失であり、24KW であり、年間の電気代節約額は 16*20*30*10*0.7=67,000 元（20 時間労働に基づく）となります。日、月 30 日、年間 10 ヶ月、kWh あたり 0.7 元）。

ロード操作
1000KVA 変圧器で使用される電流は 1250A から 1060A に減少し、15% 減少します。630KVA 変圧器で使用される電流は 770A から 620A に減少し、19% 減少します。補償後の電力損失低減値は WT=△Pd*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=24×{(0.85×2000)/2000}2×0.4≒16 (kw h) 式中、Pd は変圧器の短絡損失であり、24KW であり、年間の電気代節約額は 16*20*30*10*0.7=67,000 元（20 時間労働に基づく）となります。日、月 30 日、年間 10 ヶ月、kWh あたり 0.7 元）。