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電能質量

電能質量產品及解決方案

產品篇

電能質量產品及解決方案為不同供電場合、工業生產環境優化電能質量及智慧管理電能,提高電力能源的使用效率。

應用全控型技術,將用戶系統改善至THDi5%及PF0.99水平,達到完美和高效的電能質量系統。

  • 不治理低電壓問題將難于喝上上等龍井茶?LVR之西湖龍塢搪瓷公變臺區項目分享

         杭州自古以來就是名茶產區,其地形和氣候都非常適合茶葉的生長。好山好水才能種出好茶,杭州茶具有類型多樣、品質優良的特點。龍井茶更是杭州茶文化的代表作之一。    

        從唐至清的1200年間,涉及龍井茶的茶書就有120余種,如白居易、蘇東坡、陸游、吳昌碩等文化人無不盡情潑墨,揮灑茶意,使龍井茶的文化底蘊也越發醇香彌久。民國后,西湖龍井茶逐漸成為中國名茶之首。下面讓我們欣賞下古代茶田作業美圖。     

         茶葉采集回來之后,要涉及長期保存,供后期交易和自家泡制。這就要提到一項技術——炒茶,通過烘炒去掉茶葉的水分而得以長期保存。      古代的時候,炒茶工具就只有一口鍋,用柴燒火來炒。這就很難控制火的大小,容易由于火過大而把茶炒壞了,效率也不高。    

       但電的發明和現代用電設備的出現,炒茶技術也發生了革命性變化,現代智能化炒茶設備得以誕生。      

     現代智能化炒茶設備是通過電加熱,可以實現實時控制溫度,從而炒出更加濃釅的好茶葉。                          

       現代炒茶機圖1

                             現代炒茶流水作業圖2    

      然而現代炒茶設備是單相用電設備。每到茶葉收獲季節,茶農制作茶葉時,每家每戶大批量使用大功率的炒茶機,且由于炒茶機均為單相負荷,負荷在電網三相分布不均和使用具有時段性,導致季節性的三相電流不平衡和低電壓現象。

    三相電流不平衡的危害主要有:     

         導致額外的線損和變壓器損耗;降低變壓器和線路的運行效率;造成的故障與事故,降低樂配電系統的安全可靠性;降低配電變壓器、繼電?;ぷ爸煤偷緦ι璞傅氖褂檬倜?。

    低電壓問題主要危害有:    

         燒毀電動機;燈發暗,縮短燈的壽命;增大線損;降低用電設備的穩定性;熱功率設備出力降低。      除了以上危害三相不平衡和電壓偏低還會影響炒茶機的電機效率和發熱功率使得溫度得不到有效控制,直接影響茶葉的質量。這對茶農來說是最難以承受之重。                              

      燒壞的電動機

                                     

    發暗的燈泡

      

                                                燒壞的茶葉

    西湖龍塢搪瓷公變臺區項目分享

           針對茶葉豐收季節引起的周期性電網三相不平衡和低電壓問題。西湖供電局采用我司SPC三相不平衡矯正器治理三相不平衡+補償無功,LVR動態電壓調節器治理末端低電壓,在西湖龍塢搪瓷公變臺區實施綜合治理。

    1、方案配置:

          根據對現場龍塢配變進行現場勘查,現場變壓器的容量為400KVA,因茶農家庭制茶需要,每戶家庭都配備了3臺功率約為7KW的單相炒茶機,現場三相電流不平衡比較嚴重,建議配置200kvar的SPC,治理三相不平衡的同時可補償無功。

          另外,存在20多戶人家用電電壓偏低,按照每戶人家最大使用功率,即三臺炒茶機同時啟用,最大功率接近21KW,因此建議是每兩戶人家使用一臺LV-30的單相調壓器。

    2、安裝現?。?nbsp;

                                 SPC安裝現場

      

                                 LVR安裝現場

    3、SPC治理三相不平衡的前后數據對比:

                  治理前負載瞬時電流及功率因數

    SPC開機前變壓器0.4KV側電流分別為A相152.1A、B相73.4A、C相91.8A,三相電流不平衡非常嚴重,三相功率因數均在0.993左右。三相負載不平衡度達到52%。              治理后電網瞬時電流及功率因數 

        SPC開機后變壓器0.4KV側電流分別為A相128.1A、B相128.1A、C相128.3A,三相電流達到完全平衡狀態,三相功率因數均提高到0.997左右。三相負載不平衡度不到0.01%。

          通過現場系統電流信息的比較分析,可以看出盛弘SPC的應用,對于西湖龍塢搪瓷公變臺區的三相負載不平衡所造成的對配電系統以及變壓器的不利影響,起到了顯著的正面治理效果,可以有效完成現場變壓器的三相電流不平衡治理工作,對于負載情況的變化可以做到實時響應,快速反饋。有效改善了西湖龍塢搪瓷公變變壓器的運行狀況,為該線路用戶提供一個良好的用電環境。

    4、單相30KVA的LVR的運行數據分析:

                            LVR治理前瞬時電壓

     

          在LVR開機前末端用戶的用電電壓在194V左右,炒茶機無法滿載開啟。

                              LVR治理后瞬時電壓

          在LVR開機后末端用戶的用電電壓在229V左右,完美解決末端用戶低電壓的問題。

         通過現場系統電壓信息的比較分析,可以看出LVR的應用,對于西湖龍塢搪瓷公變臺區末端用戶低電壓所造成的對炒茶機設備啟動的不利影響,起到了顯著的正面治理效果,可以有效解決末端用戶低電壓的治理工作,對于負載情況的變化可以做到實時響應,快速反饋,為該線路用戶提供一個良好的用電環境。

          通過以上案例分析,SPC和LVR的毆辱使用有效的改善了電網三相不平衡和低電壓問題,提高了居民的用電環境,更為炒到一批好的”龍井茶“。

           其實不止是茶葉收獲旺季的炒茶機的使用會引起農網三相不平衡和低電壓問題。春灌秋收務農電力設備的使用、寒暑假人口遷移等等大量電力設備集中使用現象都會引起農網的三相不平衡和低電壓問題。

          盛弘針對這一現象推出了SPC三相不平衡矯正設備和LVR智能調壓器可有效治理農網三相不平衡和低電壓問題。

  • 電能質量行業中常用到的電力電子器件—1

    主動式電能質量治理設備主要包括軟件編程和電力電子器件的運用。軟件編程實現的功能是檢測分析電網波形情況和控制電力電子器件的動作 ,電力電子器件是軟件控制的平臺,可以說要是沒有電力電子器件的應用就沒有對電能質量改善技術的現代化。

    從市場應用需求來講,電力市場的發展和壯大,使電能質量改善裝置得以產生,如靜止無功發生器(SVG)、有源濾波器(APF)、實時動態電壓調節器(AVC)、不間斷電源(UPS)等。那么為什么電力電子器件在電能質量治理中得以運用呢?如果有興趣對電力電子器件進行了解,請往下看及參閱接下來推出介紹電力電子技術的幾篇文章。


    1、什么是電力電子器件?

    根據定義:電力電子器件(power electronic device)是直接用在處理電能的主電路中,實現電能的變換或控制的電子器件。

    (備注:電氣設備或電力系統中,直接承擔電能的變換或控制任務的電路。)


    2、電力電子器件的一般特征

    處理電功率的能力大;工作在開關狀態;需要信息電子電路驅動和控制;產生熱量大。


    3、電力電子器件的功率損耗

    電力電子器件的損耗分為:通態損耗、斷態損耗、開關損耗(開通損耗、關斷損耗)。

    通態損耗是電力電子器件功率損耗的主要成因。當器件的開關頻率較高時,開關損耗會隨之增大而可能成為器件功率損耗的主要因素。


    4、電力電子器件分類

    1)按照器件能夠被控制電路信號所控制的程度,分為以下三類:


    2)按照器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況分為三類:
     

     

    3)按照驅動信號的性質分類,有如下兩類:

    (1)電流驅動型 

    通過從控制端注入或者抽出電流來實現導通或者關斷的控制;

    SCR、GTO及GTR屬電流驅動型器件。

    (2)電壓驅動型

        僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現導通或者關斷的控制;

        功率MOSFET、IGBT及PIC為電壓驅動型器件。

    4)按照驅動信號的波形分類,有如下兩類:

    (1)脈沖觸發型

    通過在控制端施加一個電壓或電流的脈沖信號來實現器件的開通或者關斷的控制。

    (2)電平控制型 

    必須通過持續在控制端和公共端之間施加一定電平的電壓或電流信號來使器件開通并維持在導通狀態或者關斷并維持在阻斷狀態。

    (備注:電平是電壓平臺——電壓的高低狀態,習慣常用“1”和“0”表示高電平和低電。電平的高低也是相對的,1V相對于2V是低電平,相對于0.5V是高電平。且電平控制方式發出的控制信號是一個連續的電平信號(如“1”)直到改變控制要求(電平信號變為“0”);

     脈沖指的是電平狀態突變,既可以是突然升高(脈沖的上升沿),也可以是突然降低(脈沖的下降沿).一般脈沖在電平突變后,又會在很短的時間內恢復原來的電平狀態。且脈沖控制方式是控制信號不是一個連續的電平信號,而只是一個脈沖信號,如按一下啟動按鈕,手一松,按鈕就彈起來了。)

    備注:電能質量治理設備根據自身實現的功能和造價成本的需求采用不同特性的電力電子器件作為自身的結體。如靜止無功補償發生器(SVG),需要通過大電流、通斷可迅速控制,所以大部分廠商采用IGBT作為控制器件。

        如果想深入了解電力電子器件,推薦查閱王兆安老師和黃俊老師編寫的《電力電子技術》 機械工業出版社。

  • 為什么不同國家采用不同電壓等級?產品工程師應該知道的那些知識

          經常出國的小伙伴,可能納悶為什么部分國家跟中國一樣采用220V的民用電,卻又有部分國家例如美國采用110V的民用電?這究竟是為什么呢?如有興趣了解,請往下閱讀,這里將告訴您真相》》》

          首先來個溫馨提醒》》》

          早些年出過國的伙伴有遇到過如下圖這種情況嗎?由于攜帶的用電設備輸入電壓范圍跟旅行當地國不同而不能正常使用。現今依然不少用電設備不能滿足全球用電電壓范圍,下面給大家整理出世界主要國家的民用電電壓等級,請了解》》》

          根據官方不完全統計。使用110~130V電壓等級的國家和地區有美國、加拿大、巴拿馬、古巴、黎巴嫩、墨西哥等國和中國臺灣等三十多個國家和地區。    使用220V~230V的有英國、德國、法國、中國、新加坡、香港(200V)、意大利、西班牙、希臘、奧地利、荷蘭、菲律、泰國、挪威、新加坡、印度、紐西蘭、澳洲等120個國家和地區。那么這些國家和地區的電壓等級為什么不一樣呢?這還得從兩位世紀偉人愛迪生和特斯拉說起》》》

        

         在電力使用的早期歷史中,愛迪生的通用電力公司首先在美國使用110V電壓為客戶供給直流電。


          為啥選110V呢?  

          因為電壓越高,發電機的絕緣材料就要求越高,降低電壓就能降低絕緣,使得發電機制造的更加緊湊,所以選擇了100V左右。而定110V這個數,一方面有人認為可能是因為愛迪生老先生憑經驗拍出一個安全些的人體電壓,而且他制作的碳絲白熾燈,在110V電壓下運行良好,愛迪生認為這是配電中安全經濟的電壓。高了觸電就危險,低了燈泡發亮效果不好。    另一方面可能是為了計算方便,100多年前沒有計算機,計算變壓器的端口電壓有如下公式:                   

              E=4.44fNΦm   

          其中E:感應電動勢,f:頻率,N:線圈匝數,Φm:單匝線圈的最大磁通量(m是max的意思)。取E=110V、220V這樣的電壓等級,把4.44除到等式左邊來,fNΦm就基本可以等于一個整數。這樣大大方便了參數的計算,也就方便了設備的制造。 

          而后幾年,特斯拉發明了3相的240V交流電,但出于安全考慮他也把電壓降低到了110V,并最終在西屋電氣公司的資助下,他的交流電體系成為了美國的供電標準。因為美國采用的是英制單位(12進制),為計算方便,標準確定為110V/60Hz的規格。

          接下來故事主角從美國轉移到了歐洲》》》    

          商用交流電大獲成功之后,歐洲迅速引進了交流發電、饋電技術。歐洲除英國外均使用公制單位(10進制),為計算方便將頻率改為了50Hz。后因110V電壓較低,同功率下,比220V時電流大,用銅多,電網傳輸損耗較大,所以當時處于歐洲壟斷地位的德國AEG公司主導將電壓規格改為了220V。此電壓規格由110V倍壓而來,技術改造相對最簡單,于是在歐洲國家就形成了220V/50Hz的交流電網標準。因為二戰后歐洲還沒有太多的電力設施和用電設備,所以這次改變成本并不是很大。

          后來,美國也考慮改用220V來提供市電,但是隨著家庭中適配110V電壓的家用電器增多,已經錯過了最佳時機。如果強行更改電壓規格,不僅會淘汰大量現役電器和設備造成太大浪費,相信也會搞的民怨載道。最后妥協的方案是:220V電力進入家庭后再分為110V來給大部分電器供電,像電爐、電烘干機等大功率電器則用220V。

           那么中國的選擇呢?》》》   

           由于中國歷史原因,電力出現在中國的半殖民時期,最早的交流電網并沒有統一的標準,只是局部的小型電網,設備由各發達工業國提供,規格自然五花八門。1949年以后,中國的工業化全面轉向蘇聯模式,電網建設也遵照蘇聯標準,而蘇聯采用的也是歐洲標準,于是220V/50Hz最終定為中國的電網標準。    其中,由于歷史遺留問題,建國后東北地區及上海市的部分原租界地區,用的仍是110V電壓標準,直到上世紀60年代后期,才統一使用220V電壓。

          奇葩的日本》》》   

          電壓采用100V。日本經濟產業省資源能源廳的說法是“一旦觸電時,低電壓對人體的沖擊小,為防止事故的發生和重視安全性采用100V”。業界人士的說法“在統一電壓的大正時代,市面上普及的燈泡都是100V”。雖然想和美國當時的電壓110V相符,但“如果采用110V的話,燈泡的壽命會變短,所以下調到100V。到這里,不得不說真會想。

          另類比較:110V和220V到底哪個安全?   

          引起觸電死亡的確實是電流而不是電壓。根據歐姆定律I=U/R,人在碰觸110V和220V時電阻基本是不變的,于是電壓越高當然通過人體的電流就越大,所以還是低壓更安全。

          人體的安全電壓是36V,也有24V這一檔,是根據不同的環境定的,干燥環境安全電壓就可以高一些。

         110V和220V哪個更加經濟?  

        1、輸送同樣的功率,220V比110V損耗少;

        2、電壓提高一倍,可以節省導線截面積一半的輸電線;
        3、考慮實際線路干擾和損耗,高電壓傳輸的距離更遠;

        4、220V的市電是50Hz,與110V頻率60Hz相比較,電動機功率體積比更小,能節約很多制造電機的材料。


         電壓等級不同增加國際化產品研發投入》》》   

         從經濟角度考慮,世界各地采用不同電壓等級,也增加工業產品的研發、生產投入。如北美的民用電壓等級是110V,工業用電的三相電是480V,而國內的三相電是380V。工業品的電壓輸入范圍一般不會有那么大的跨度,這么一來,在研發、生產產品的過程中,要重新設置元器件參數(耐壓等級等等)、環境測試等等。這樣在針對同一款功能的產品,在針對不同運用電壓等級的國家市場的研發、生產投入大大增加。


    如果不是有實力、有信心去打開國外市場的公司,很多廠家都不愿意花那么大的精力去研發符合國外標準的產品。

        整篇長篇大論下來,估計大家都知道世界主要地區的民用電壓等級為什么不一樣啦。希望大家有所收獲,謝謝閱讀!          (本文部分內容,部分來自網絡內容,部分內容個人觀點。)

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盛弘電氣電力電子技術的優勢是??榛蠊β實繚床芳際?,電能質量及可再生能源的各種產品均以此為平臺技術,將??榛際醯男芊⒒擁郊?。盛弘電氣擁有 18項專利技術,其中9項發明專利、8項實用新型專利、1項外觀設計專利。公司已經通過軟件產品認證、中國電科院、信息產業部、中國質量認證中心、鑒衡、 IEEE國際電工委員會、ETL、TUV、CE、SAA等多種國內及國際認證。
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