單晶爐無功補(bǔ)償及濾波方案
一、基本原理:
單晶爐在使用中產(chǎn)生大量的諧波,導(dǎo)致電網(wǎng)中的諧波污染非常嚴(yán)重。單晶爐一般由可控硅整流裝置提供直流電源??煽毓枵餮b置會在交流側(cè)產(chǎn)生很大的無功功率和諧波電流,導(dǎo)致電壓、電流波形嚴(yán)重畸變,功率因數(shù)低,造成進(jìn)線電流大,變壓器利用率降低,能耗增加。諧波還會干擾拉晶控制系統(tǒng),造成錯(cuò)位、斷晶、跳閘,嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。上海坤友電氣有限公司集多年來對單晶爐工藝的了解,為單晶爐的濾波補(bǔ)償設(shè)計(jì)提供了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),參數(shù)設(shè)計(jì)合理,濾波通道的組合合理,無過補(bǔ)償,無頻繁投切,運(yùn)行穩(wěn)定,**,使用壽命長,節(jié)能效果顯著。
單晶爐是一種在惰性氣體環(huán)境中,用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生長無錯(cuò)位單晶的設(shè)備。單晶爐應(yīng)用非常廣泛,單晶硅、單晶鍺等眾多產(chǎn)品是電子工業(yè)及其他高科技行業(yè)極其重要的原材料。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速成長,單晶爐的應(yīng)用將越來越普遍。
作為工業(yè)爐的重要分支之一,單晶爐消耗大量能源,高昂的電費(fèi)支出,諧波污染造成的產(chǎn)品品質(zhì)下降已經(jīng)成為眾多單晶爐用戶的心頭之痛。面對國內(nèi)外數(shù)量眾多的單晶爐用戶環(huán)保節(jié)能的迫切需求,不少廠家做了很多有益的努力和嘗試。有的試圖用系統(tǒng)保護(hù)類瞬變、浪涌、高次諧波抑制產(chǎn)品對單晶爐系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造,但實(shí)踐應(yīng)用表明:單晶爐諧波次數(shù)主要為5、7、11次諧波(其中5次諧波大含有量達(dá)到45%,7次20%,11次11%,總畸變率達(dá)到49.43%,而功率因數(shù)低只有0.45~0.6,高功率因數(shù)也只有0.7。因此這種設(shè)備諧波治理不可忽略,節(jié)能效果難以令人滿意,更為嚴(yán)重的是諧波能量大大超出用電設(shè)備承受范圍,長期使用容易損毀,事故頻頻,影響企業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行,造成資源浪費(fèi),讓用戶非常煩惱。
上海坤友電氣有限公司針對這類設(shè)備而設(shè)計(jì)的一套KYLB濾波補(bǔ)償裝置有效解決上述問題(兩種方式:要求諧波治理和無功補(bǔ)償都達(dá)標(biāo)的,上海坤友電氣有限公司采用諧波治理支路+無功調(diào)節(jié)支路;只是要求無功補(bǔ)償能夠正常運(yùn)行,功率因數(shù)到標(biāo),上海坤友電氣有限公司采用抑制諧波無功補(bǔ)償方案),既能治理諧波又能補(bǔ)償無功,可徹底解決諧波污染及提高功率因素,經(jīng)濟(jì)效益明顯,一般可在5~8個(gè)月左右收回投資成本。
二、主要特點(diǎn):
1、針對用戶系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)制造,消除特性諧波如:5次、7次、11次、13次等,濾波效果明顯。
2、既能治理諧波又能補(bǔ)償無功。
3、濾波裝置投入后用電質(zhì)量可明顯改善,可改善沖擊負(fù)載引起的電流沖擊,減少電壓波動(dòng)和抑制電壓閃變,提高電壓穩(wěn)定性,改善電壓質(zhì)量。功率因數(shù)可提高到0.95以上,使用戶線損降低可提高配電變壓器的承載效率,經(jīng)濟(jì)效益明顯。
4、采用高性能開關(guān)投切各濾波支路,完善的控制系統(tǒng),保護(hù)功能齊全,具有短路保護(hù)、過壓保護(hù)、過流保護(hù)等,運(yùn)行可靠,操作簡單。
三、諧波治理帶來的好處:
1、安裝諧波治理裝置后,有效的降低了諧波電流,增加了變壓器的有效容量,可增加相應(yīng)的帶載能力,減少擴(kuò)容所需的投資。
2、安裝諧波治理裝置后,可有效的降低變壓器的損耗,提高變壓器的**運(yùn)行系數(shù),起到節(jié)能降耗的目的。
3、安裝諧波治理裝置后,可有效的降低拉出的單晶的質(zhì)量,提高單晶的無位錯(cuò)率。
四、產(chǎn)品特點(diǎn):
●針對單晶爐設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)行數(shù)據(jù)專門設(shè)計(jì)。
●改善單晶爐電網(wǎng)環(huán)境,抑制電網(wǎng)諧波干擾,提高產(chǎn)品成品率。
●融合多種當(dāng)代新技術(shù),實(shí)現(xiàn)了全頻域諧波濾除效果。
●自適應(yīng)調(diào)節(jié)內(nèi)部器件參數(shù),設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高。
●采用高速MICROCHIP(微晶)RISC微處理器,動(dòng)態(tài)檢測,高速響應(yīng)。
●設(shè)備集成度高,結(jié)構(gòu)合理緊湊,安裝方便。
●采用高可靠進(jìn)口元器件,性能穩(wěn)定可靠,設(shè)計(jì)壽命長達(dá)10年。
●效果立桿見影,效果顯著,實(shí)現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的良好效果。
●性/價(jià)比高,投資回報(bào)期短,適合中國國情。
●全方位保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備免受浪涌、瞬變的侵害,延長設(shè)備使用壽命,綜合效益顯著。
●KYLB無功濾波補(bǔ)償裝置與單晶爐整流電源并聯(lián)運(yùn)行。在加熱和拉晶過程中,跟蹤實(shí)際的工況,利用芯片對無功量及諧波大小計(jì)算,自動(dòng)控制投切調(diào)諧濾波支路,達(dá)到佳的運(yùn)行效果。
五、使用條件:
1、戶內(nèi)使用
2、高海拔:≤1000M
3、使用溫度:-20℃~40℃
4、大濕度:≤90%
5、使用場所無導(dǎo)電塵埃,無腐蝕金屬及破壞絕緣的氣體
6、無劇烈振動(dòng)和顛簸的場所
7、電源電壓變化:≤±10%
8、電源頻變化:≤±1%
六、產(chǎn)品技術(shù)性能:
1.諧波含量完全達(dá)到《電能質(zhì)量·公共電網(wǎng)諧波》GB/T14549-93的要求;
2.平均功率因數(shù)保持在0.95以上;
3.保護(hù)功能齊全,具有過壓、欠壓、過流、過熱等保護(hù),運(yùn)行可靠性高。
4.維護(hù)量小,運(yùn)行成本低。
5.外形尺寸:寬×深×高(800×600×2200)
五、國標(biāo)簡介:
國家標(biāo)準(zhǔn)諧波電壓限制
國家標(biāo)準(zhǔn)JB/T14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定的公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)限值見下表;10KV變電站0.4KV母線負(fù)荷注入系統(tǒng)的各次諧波電流在0.4KV母線諧波電壓畸變率應(yīng)小于下(表A)所列出的0.4KV電壓等級的諧波電壓限值。
A、公用電網(wǎng)諧波電壓限值(相電壓)
電網(wǎng)標(biāo)稱電壓KV | 電壓總諧波畸變率% | 各次諧波電壓含有率,% | |
奇次 | 偶次 | ||
10 | 4.0 | 3.2 | 1.6 |
0.4 | 5.0 | 4.0 | 2.0 |
國家標(biāo)準(zhǔn)諧波電流允許值
國標(biāo)中規(guī)定在核定基準(zhǔn)短路容量下注入系統(tǒng)公共接點(diǎn)的各次諧波電流允許值如下表所示。國標(biāo)0.4KV基準(zhǔn)短路容量規(guī)定10MVA。
0.4KV系統(tǒng)的諧波電流總允許值IBP(A)
H | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
IBP | 78 | 62 | 39 | 62 | 26 | 44 | 19 | 21 | 16 | 28 | 13 | 24 |
H | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
IBP | 11 | 12 | 9.7 | 18 | 8.6 | 16 | 7.8 | 8.9 | 7.1 | 14 | 6.5 | 12 |
由于考核點(diǎn)的短路容量不同于核定基準(zhǔn)小短路容量(10MVA),應(yīng)按照國標(biāo)附錄B進(jìn)行換算。換算公式如下:IK=SK1/SK2×IBP
式中:SK1——公共連接點(diǎn)的小短路容量,MVA
SK2——基準(zhǔn)短路容量,MVA
IBP——表3-2中的第H次諧波電流允許值,(A)
IK——短路容量為SK1時(shí)的第H次諧波電流允許值,(A)
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