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电能质量优化及节能改造项目技术手册周岸涛2016年6月现场诊断安全规范1）安装人员必须具有基础电路知识，须经国家劳动部门考试合格后，持有电工操作证；2）必须熟悉节电设备的原理及操作、操作方法，不允许在不熟悉的环境中和未有安全措施的情况下盲目操作；3）任何未经验电的电气设备，一律视为有电，严禁直接用手触及；4）操作前需检查测试表笔绝缘，切忌表笔破损造成金属外露，发现金属外露情况需马上绝缘应急处理，用绝缘胶布包裹；5）每次测试前，随身携带的金属物件严禁带入工作地点（如手表、戒指、钥匙、项链等等），以防遗失和发生事故；6）测试时需戴绝缘手套，穿绝缘鞋；7）进入测试现场后，应听从负责人指挥，严禁乱走乱窜、谈笑打闹、嬉戏和做与工作无关的事情；8）在使用仪表测量电路时，应先调好仪表相应的档位，确认无误后并经负责人同意，才能进行测量；9）在高空作业时，应戴好安全帽等防护措施并有人监护；10）不能直接对高压电进行测试，高压测试时测试CT二次侧。确定设备安装位置现场诊断时，需初步确定设备安装位置，清楚测量安装的平面图，设备接线长度，互感器安装位置，互感器变比，互感器安装内径尺寸，明确上进线还是下进线，是否需要做支架及采取防腐、防尘、防潮措施。目的是在做施工实施方案时避免重复工作。在没有安装位置的情况下，需详细了解电网中其它安装位置，或改变设备布控位置，需要修改设备安装时间的地方需与用户沟通其可行性。工艺把握1）无功补偿产品无功补偿产品在对电机进行就地补偿时需注意：频繁启停的电机不适合无功补偿就地补偿，原因如下：♦无功补偿一直处于投切状态，在电机不工作时会出现过补情况，不能起到真正节电作用。♦无功补偿如果根据电机启停控制诺电霸投切，由于无功补偿装置自动投切有10分钟延时，可能出现延时不到电机。停机需再次延时启动，这样造成设备一直不能投切的状态，同样不能起到节电作用。无功补偿产品对系统进行补偿时要重点考虑系统谐波问题，谐波较大会使无功补偿装置谐振，造成设备不能正常运行，切忌变频器安装无功补偿就地补偿。2）电能质量治理设备电能质量治理主要为谐波治理、提高功率因数、三相不平衡治理、瞬流浪涌治理、电压闪变跌落等等，因此设备的安装使用不会影响生产工艺，并且对生产工艺有所改善，因此电能治理设备可大胆应用。用户需求点把握测试需了解用户需求，根据用户需求对测试方向重点把握，目的为方案制作时最大可行性创造条件。1）基本需求：♦通过综合节电改造良好的经济效益；♦通过综合节电改造解决电能质量问题；♦解决电能质量带来的生产品质问题；2）特殊需求：♦响应国家节能减排号召（主动节能，获取政绩的手段）；♦政府要求节能减排压力或硬性节能指标（被动节能，通常要求有较好的节电效益）；♦特殊电能质量问题，如电网电压突变、跌落、间断等；现场诊断1、现场能源诊断的重要性♦是项目运作的技术基础；♦方案制作的支撑性技术文件；♦产品选型及安装实施的依据；2、测试步骤♦从电网高电压等级向低电压等级辐射；♦从重要工况向非重要工况辐射；♦从节电空间大的污染严重的工况向节电空间小电能质量好的工况辐射；3、现场诊断准备及要求♦进现场前需对该企业或行业有初步了解；♦了解企业负载类型，电网布线方式，年电费、平均电价，设备运行规律；♦提前制作现场测试方案或测试计划，拟定测试重点；♦测试仪表、照相机、卷尺、绝缘手套等相关工具准备充分，记录表格准备齐全；♦要求有充分的现场照片和设备安装位置尺寸确定；♦确定可做试点的产品、技术要求、安装位置；测试方法需要通过测试知道的数据有：1）电气一次主接线图、主接线是母排还是电缆？母排需清楚其厚度及宽度；电缆需清楚线径；清楚CT的安装位置及变比；2）变压器型号、容量、短路阻抗、是否装有并联电容器组、并联电容器组有没有带电抗器等；3）关于基波无功补偿用户要求COSΦ达到多高、要求达到的谐波指标是指谐波畸变率控制在国标范围内还是有特殊要求。这些参数由用户或当地供电部门提供；4）负荷特性：设备的容量、负载的性质；5）谐波源的性质、单个谐波源的功率大小和单台最大容量、负载从投入到满负荷运行的每一相各次谐波电流大小、电流电压畸变率、基波有功、无功、COSΦ、电流有效值、视在功率大小、功率（电流、电压）波形等；6）高压（6KV、10KV、35KV等）谐波可以从CT处测量；7）有无设备安装的空间。测试方法和测试地点：测试方法用福禄克表分别测试A、B、C三相所需的各项数据并记录，最好提供保存在福禄克表上的原始数据（包括电流、电压柱状图，波形等）。若所测电缆太粗福禄克表的钳表夹不了时用专用软钳表。当没有软钳表时可以在用户CT二次回路上测试（见下图A，高压数据测试参照此方法），但所测数据必须乘上互感器变比。测试地点见下图。测试内容•电气参数测试：电压、电流、有功功率、视在功率、无功功率、功率因数、谐波电流含量，变压器铭牌数据。•关键数据把握：无功功率、功率因数、谐波电流含量、谐波电压畸变率，考虑负载波动情况，抗干扰措施，接线布控方式，变压器铭牌数据数据分析1）分析的目的确定方案制作的目的，根据用户需求确定节电改造的重点，挖掘最大节电空间，合理控制项目大小；2）分析的作用确定正确选型，根据分析的结果确定节电率可达到的目标值，根据造价对设备进行优化，达到节电改造价值最大化。方案设计基本方案设计思路1）用户概述用户基本情况描述，如所属行业、行业地位、电能成本比重、节电意愿强烈程度、是否做过节电改造、年电费开支情况等；2）用户用电环境基本描述用户配电结构，如多少台变压器、电压等级、供电局计量点，变压器下端主要负荷构成情况，高压负荷情况；3）测试数据分析并发现问题从功率因数、谐波、负载工艺状况等分析现场负荷特点。结合实际数据阐述能效管理问题，电能质量存在的问题，末端负荷冗余问题，并着重说明这些问题产生的危险和不良影响；4）解决问题针对性提出解决问题的方法和手段，采用什么设备进行问题解决，解决后能达到什么效果；5）效益分析必要时通过理论方式论证节电空间大小，通过对问题的解决能产生多大的经济效益，投资回报周期长短。大方案制作的基本思路方案简洁，技术性强，结构完整。1）一个完整的方案一定有一个完整诊断过程，包括用户用电环境基本描述、测试数据分析并发现问题、解决问题的方法。2）方案理论论证过程，通过理论论证确定项目改造节电空间多大，通过投资规模和最大节电空间匹配，制作合理的节电改造方案。3）通过能源诊断和论证过程获得最终结论，即确定项目造价、节电效益、投资回收周期。谐波治理经济效益分析案例：武汉联通中北路局站实际节电效果计算H5H7H11H13H17治理前14.1%8.5%4%3.6%3.4%治理后2.6%2.8%2.1%1.8%1.6%无功补偿经济效益分析根据《企业供配电系统节能监测方法》等国家规定，我们采用无功经济当量来衡量无功补偿装置的节能效益。首先我们来了解一下无功经济当量的概念。大家都知道有功功率是电能量的单位，但无功功率不是，为了清楚的表达无功功率与电能量的关系，通过计算和实验，找出了无功功率与有功功率之间的关系：在系统中每投入1kvar的无功功率，在发电厂的直配电路中节约有功功率为0.02~0.04kW，在二级变压供电时节约有功功率为0.05~0.07kW，在三级变压供电时节约有功功率为0.08~0.09kW。假设无功补偿设备有效补偿率为90%，每月有效供电30天，每天工作24小时，无功经济当量取0.09kW，设计无功补偿容量900kvar，则系统年节约电量为Pj=900×0.9×0.09×24×30×12=629856kWh，忽略无功补偿装置自身损耗，电费按1元/kWh计算，则设备年节约电费为：M=629856×1≈63万元。由此可见无功补偿设备每年所带来的直接经济效益为63万元。无功补偿经济效益分析三相不平衡治理经济效益分析项目验收方法1、项目验收原则1）电能质量治理节电测试电能质量治理节电验收测试需在变压器高压侧测试，因为电能质量治理很大一部分电能损耗来自于变压器，如在低压侧测试体现不出最大节电效果。2）无功补偿装置节电测试通常对于无功补偿装置我们采用验收的凡是为电流是否下降，或者功率因数是否提高，一般以理论验收为主导，从理论分析的角度让用户接受我们的验收方式。但有些用户需要具体的节电率或节电效果，需要挂表测试，这种情况我们技术工程师就觉得很为难，因为一旦挂表测试不出效果就意味着改造失败。遇到这种情况，我们首先要明白，无功补偿不是节省用电设备有功的，它节省的是我们无功补偿装置到供电变压器之间传输线路的线损，和变压器的铜损及铁损，因此无功补偿装置节电效果是与无功补偿装置到变压器电力传输线的长短、粗细是密切相关的，根据不同的工况，节电效果是不一样的，但必需肯定无功补偿装置是可以节电的，在这种的情况下，要让用户明白不采用挂表测试的原因。效果验证●电能质量治理效果验证♦仪器仪表对表法采用美国进口专业精密仪器FLUKE43B表分别测试安装前后在同一地点同等负载下前后参数的变化，如波形畸变、各次谐波电流、功率因数等参数，得出电能质量治理效果。●节电效果验证♦电度表对比法/仪器仪表对表法通过安装能效管理系统后，计量总表一定时间内电表读数，与历史同期比较，得出安装设备的节电率。或者采用美国进口专业精密仪器FLUKE43B表、FLUKE434表或日本3286钳形表分别测试安装前后在同一地点同一负载下前后参数的变化，如视在功率、有功功率、无功功率、电流等参数，计算出安装后的节电率。须注意的是，此种验证方法前提为比较前后时间段生产工况基本相同。♦电流对比法由于车间设备的负载存在一定的变化，甚至设备开停时间不固定，用电存在很多的不确定因素，所以建议采用设备安装后旁路和节电两种状态下车间各配电柜电流表的读数的变化来计算出节电率。♦理论计算法车间多数设备属于间歇性负载且现场波动较大，生产工艺决定了设备的开启数量和时间及次数；总线安装设备用仪表或电度表无法准确的采集到准确有效的数据，并且数据的采集量大，周期长，加上一些其他客观因素（例如：生产现场因制造设备更换没有及时和数据取样人员联系、生产量或设备负荷不稳定等因素的存在)所得出的节电率与实际节电率误差较大，并耗费了双方相关人员大量的工作时间。因此单纯的采用电表、仪表进行节电验收不能准确的体现出应有的节电效果，这样使回收周期计算产生较大误差又会给双方带来一定的争议；故应采用仪表采集某一时段的相关数据，然后经公式计算出相应节电效果。验收注意事项1）、验收前项目负责人与技术人员需充分沟通，采取何种方式验收，验收目标要非常清楚。重大项目还需与大区总监、技术总工、项目总监充分沟通。2）、验收前需与经销商充分沟通，确定项目验收方式。3）、验收测试数据需生产方，经销商方，终端用户方三方参与人员签字，然后根据测试数据按照验收模板制作验收报告，提交给用户确认生效。4）、验收前要预想用户在验收时会提出哪些问题，并做好相应的答疑工作。在整个验收过程中目标要明确，措施要得当。无功补偿装置验收注意事项1）挂表测试的误区：A、在无功补偿装置旁边挂表是不明显的，不能测试出全部节电效果。B、挂表在变压器输出端只能测试到线损，变压器铜损、铁损是体现不出来的。C、要体现诺电霸全部节电效果，挂表测试很难选择挂表点，如果用户进行大面积节电改造，可以在变压器输出端挂表，但减少变压器的铜损、铁损节电仍然需要理论计算才能获取。2）如果终端变压器后端设备较多，安装无功补偿装置改造的地方较少，设备起停频繁，在变压器输出端挂表，如何准确计量成为难题。3）在整个变压器系统中安装较多无功补偿装置进行大面积的无功补偿改造，就算不计量变压器铜损及铁损，挂表测试的效果应该是很明显的。因此：在对无功补偿装置验收时以理论验收为主导，从理论计算节电效果，明确功率因数低造成的不良影响。