一、 一次配电图

二、 项目现场情况描述

（一）1楼共有5面配电柜，1面是进线柜，2面是电容柜，2面是馈线柜；1面馈线接照明设备，负荷很小，另一面馈线柜接到2楼配电柜，为主要负荷；

（二）2楼配电柜共8路出线，全部接至热熔炉控制柜和动力柜，共12面。

（三）热熔炉驱动设备为阻性加热设备和电机，共3台热熔炉，每台热熔炉由4面柜体驱动，柜体中安装有驱动电机的若干变频器和驱动阻性加热设备的若干开关。

    图1（有功功率）                                             图2（无功功率）

1、如上图1所示，测试当日的“有功功率”的运行实况。该工厂的设备是24小时不间断的运行，负荷保持在260kW左右；

2、如上图2所示，测试当日的无功功率的运行实况。无功功率保持在100kvar。电能质量治理时需考虑100kvar的无功功率补偿即可。

（四）阻性加热设备为单相，变频器为3相，启动电流大，工作随机，各相电流波动非常厉害（200A~800A），无规律，不同步，会造成严重的三相不平衡现象（严重的电流不平衡导致了严重的电压不平衡），如此现象带来的威胁和后果后面会有视频加以介绍。

（五）由于热熔炉24小时不间断工作，单相负载的不平衡导致电流无法达到平衡，这样三相不平衡现象会带来一系列的问题和威胁，零线电流远远超出国标逾值规定，容易烧毁。

            图3（不平衡电流）                                       图4（不平衡电压）

如上图3所示，测试当日的“不平衡电流”的运行实况。瞬时的不平衡电流逾国标100A。

图5（电流）                                      图6（不平衡电流）

如上图5所示，测试当日的“电流”的运行实况。发现该工厂的三相电流在450A、450A、290A的状态长时间运行。

（六）变频器运行时会产生大量的谐波电流，以5次谐波和7次谐波为主，如下图所示，电流畸变率达到40%左右，电压畸变率超过了5%国标值；

（七）由于项目现场装有2台无功补偿设备，所以功率因数满足国家标准，平均功率因数在0.9以上，但还有优化的空间。

                                   图7（功率因数）                    

三、 电能质量问题的危害

1、 线缆发热，中性线电流过大，线缆烧毁；

2、 电机转速不均匀，发热严重，绝缘层击穿，效率降低，使用寿命缩短；

3、 并联电容器发热，使用寿命缩短，鼓包，漏液，甚至烧毁；

4、 功率因数不达标，无功罚款；

5、变压器过热，噪音增大，使用寿命降低；

6、供电电压过高或者过低；

7、屏幕频闪，灯光频闪，电脑死机。

8、继电保护装置误动作，电度计量仪表有误差；

9、精密仪器无法正常使用，控制板烧毁;

四、 提高电能质量能带来哪些收益

1、三相平衡

• 减小中性线电流，避免火灾事故；
• 降低变压器损耗，减少线损；
• 平衡三相电压，避免设备无法启动或者烧坏设备；

2、谐波治理

• 减少变压器和电缆的额外损耗，降低发热，提高输配电效率，节约电能；
• 避免谐振，保证无功补偿设备和其他设备安全运行；
• 避免电路保护设备误动作以及电度计量仪表计量误差；

3、无功补偿

• 提高功率因数，避免无功罚款，并可最大限度的争取国家电费奖励；
• 提高供电电压的稳定性，减少电压不平衡；
• 降低线损，节能降耗；

   

图8（电压畸变率）                        图9（电流畸变率）

如上图7所示，电压畸变率在6.5~9%之间，说明有背景谐波影响；如上图8所示，电流畸变率在35%。根据规定，THD-i的值远远大于电能质量治理的“标准值15%”。从公式我们可以算得，谐波电流的值是：450A×35%=160A左右的谐波电流的能量损耗（白白浪费的电能）！已经达到非治理不可的程度。

五、治理方案

1、经现场考察，2楼配电柜每一相电流表指针摆幅非常大，在200A到800A之间来回摆动，摆动周期短，且不同步，会造成严重的三相不平衡现象，根据实际情况设定瞬时电流：A相200A，B相200A，C相800A，此情况需要400A容量的三相不平衡设备进行治理；

     

            图10（电压突变）                     图11（电压偏差）

（1）如上图10所示，测试当日的“电压突变”的运行实况。

（2）如上图11所示，测试当日的“电压偏差”的运行实况。发现该工厂的电压偏差情况真实前所未见，225V、225V、260V。请看视频说明：电压偏差的危害极大！

2、根据图8的曲线数据计算，变频器运行时产生的谐波电流约150A，需要谐波治理设备进行治理；

3、现场功率因数可达0.9以上，但还可以使用无功补偿装置继续优化；

4、综上所述，此现场建议用我司“PQC电能质量综合治理装置”进行治理，在补偿三相不平衡的同时，还能兼补部分谐波和无功，进行全面治理，选型如下：

名称	型号	容量	数量	安装方式
PQC电能质量综合治理装置	SN-PQC-150-B /0.38	150A	3台	壁挂式

注：现场主要问题为三相不平衡，产品调试时以三相不平衡治理功能为主；由于变频器输入端没有串接输入电抗器，此情况下谐波补偿率调试过高的话反而会放大谐波，故谐波补偿功能不会过于注重。电能质量引起的电费的浪费是多方面的，从定量计算可以有：变压器损耗、谐波电流损耗、N线损耗和线损等。此种情况的治理，对于节约电费大约在10-15%！

5、治理点和安装接线

图12

 6、产品尺寸

7、产品性能说明

柜体容量：自由扩展开关频率20KHz全响应时间≤5ms瞬时响应时间≤50us滤波范围2~50次滤波次数选择2~50次任意次数可选滤波程度2~50次任意次数可调目标功率因数-1到+1连续可调补偿后三相不平衡度≤3%谐波滤除率≥97%，其中2~50次单次谐波滤除率都能达到95%以上无功补偿率≥99%整机效率（设备损耗）≥97%（≤3%）防护等级IP20（户外式IP44），其余IP等级可定制设备噪声≤55dB人机界面彩色液晶触摸屏通讯接口RS485，网口，CAN通讯协议Modbus运行温度-20℃~45℃相对湿度5%~95%，无凝露自启动支持海拔高度≤1500m，1500m以上按照GBT3859.2降额使用保护功能输入过压保护输入欠压保护输入缺相保护输入频率保护输出过流保护IGBT过温保护直流母线过压保护直流母线欠压保护风机堵转保护功能可随意设置，共7个优先级可调额定容量模块容量：150A / 100A   / 75A / 50A / 30A

                               图11（电流K因子）

8、附言：如上图11所示，测试当日的“电流K因子”的运行实况。“电流K因子”反映变压器的电芯的涡流损耗的程度，从上图可以发现该因子超标好几倍，建议用热成像仪测量变压器的“外壳”，或者“绕组”温度。