多级防护方案.doc

上海****有限公司
多级防护系统

技术方案

设计单位：
设计时间：
18

上海*****有限公司方案

一、用户基本信息：
1、主要负荷：变频器、电机。
2、车间系统图：
3、功率因素：
0.65-0.90
4、功率因数：
1#车间总柜：0.88-0.9；

2#车间总柜：0.65-0.8；

3#车间现场：0.56-0.81，
5、电网谐波：
1#车间总柜

2#车间总柜
3#车间现场

谐波直方图

6、数据分析：
根据以上数据，可以看出，用户在正常生产时投入补偿装置后1#,2#，3#功率因数都≤0.9，用户电网电流波形还好， 5次7次11次13次等谐波都在GB/T14549-1993标准以内。但是电网谐波有时候会突变，瞬间可能会与系统产生谐振，所以虽然谐波在国标内，但是也达到了国标临界。所以做滤波非常有必要。
根据用户提供的信息，每次打雷会造成总断路器跳闸，重合闸变频器变速箱控制板损坏。控制板损坏的原因有；瞬间过电压、浪涌、谐波等。用户瞬间过电压的产生有一下几个原因：1、雷电，2、操作过电压等。根据在用户现场观察及以上信息推断，用户控制板损坏是由雷电、谐波造成。是由外网流入内网，即:高压10KV线路在雷电电气出现瞬间过电压，通过用户变压器流入用户低压侧，进一步流入用户的变速箱控制板。据了解用户高压测避雷设备已经不起出现动作，低压测只有补偿柜内有避雷器。但是补偿柜内的避雷器，离总断路器比较远，且使用时间久，基本已经不起作用。所以当过电压出现的瞬间没有任何设备能够泄放此雷电电压。最终在用户低压测总的断路器跳闸之前控制板已经损坏。还有一种原因就是谐波，瞬间的高次谐波。因为用户每次总断路器跳闸后，在重合闸过程中就会或多或少的造成变速箱控制板的损坏。主要是送电过程中伴随着用户补偿装置的投入，用户的补偿装置是由电容器直接投入并入电网，在电容一路一路投入过程中于系统的谐振点在偏移，谐振点在13次谐波附近。当谐振点的中心偏移到13次谐波时，造成13次谐波被瞬间严重放大，瞬间造成某些控制板损坏。
二、初步方案
1、 适用范围
本方案仅用于上海内野的电力系统及1#，2#，3#车间纺织机调速器所需的保护装置。
2、设计遵循的主要标准
电能质量 公共电网谐波 GB/T1459-1933
电能质量 电压波动和闪变 GB12326-1000
电能质量 供电电压允许偏差 GB12325-1990
低压无功就地补偿装置 JB/T 7115-1993
无功补偿技术条件： JB/T9663-1999《低压无功功率自动补偿控制器》
低压电气及电子设备发出的谐波电流限值 GB/T 17625.7-1998
电能质量三相电压允许不平衡度 GB/T 145443-1995
《钢铁企业电力设计手册》
国标GB1027 《电压互感器》
国标GB/T5356 《电压互感器试验导则》
国标GB1028 《电流互感器》
国标GB/T5356 《电流互感器试验导则》
国标GB11032-1000 《交流无间隙金属氧化物避雷器》
GB/T 15291-94 《半导体器件 第6部分 晶闸管》
电力电容器GB/T 2900.16-1996
低压并联电容器GB/T 3983.1-1989
电抗器GB10229-88
电抗器IEC 289-88
控制器DL/T597-1996
电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范 GB50169-92
电气装置安装工程 盘柜及二次回路结成施工及验收规范 GB50171-92
低压电器外壳防护等级 GB5013.1-1997
低压成套开关设备和控制设备 GB7251.1-1997
低压电器电控设备 GB4720-1984
3、使用环境
1、安装地点：户内。
2、海拔高度：2000米以下。
3、环境温度：－10℃～+40℃
4、日平均温度：30℃。
5、年平均温度：20℃。
6、最大月平均湿度：90%（在+25℃时）
7、地震烈度：VIII度。水平加速度0.2g 垂直加速度 0.1g
4 、技术参数
额定电压： 0.4kV-10KV
额定容量： 1#总柜50A*1台谐波保护装置+浪涌保护器1台；
2#变柜50A*1台谐波保护装置+浪涌保护器1台；
3#变柜50A*1台谐波保护装置+浪涌保护器1台；
每台纺织机装谐波保护器各1台；
低压配电总柜各安装一台浪涌保护装置；
每个车间配电分柜安装一台浪涌保护装置；
10KV装过电压保护装置1台；
额定频率： 50Hz
控制方式： 谐波保护装置采用Xilinx公司的Spartan3adsp FPGA进行集中控制
通信接口： RS485
5、设备名称及型号
谐波保护装置: KYXBQ-50A/380V-4L 数量：3台
谐波保护器: KYXBQ-0.4/3L 数量：18台
浪涌保护器：KYSPD-1000 数量：6台
10KV过电压保护装置：KYTBP-3000 数量：1台
6、低压多功能谐波保护装置的主要参数
a、性能指标
1）滤波范围：100Hz～2500Hz（即2次～50次谐波），并能选择性滤波，各次谐波补偿均可分别设定。
2）滤波能力：≥97%。
3）响应速度：≤0.1ms。系统响应时间开环≤10ms，闭环≤20ms。
4）电流互感器：视现场变压器容量而定。
5）自身损耗：＜3%（额定功率）。
6）过载能力：120%，能在120%下长期运行。
7）冷却方式：强制风冷。
8）运行噪音：≤70dB（额定工况下1m距离）。
9）补偿后低压配电系统达到电流畸变率＜3%；功率因数≥0.99。
10）660V侧的实时功率因数值高于0.99（滞后、无过补），也可由用户自行设定。
11）输出调节范围为－100%～+100％（无级可调）。
12）装置具备完善的控制、保护和报警措施。在装置故障时提供报警信号，严重故障时封锁APF驱动脉冲，同时将装置退出运行。APF装置除装有常规的电流速断和过流保护外，还具有过载、短路、过电压、过热、缺相、低电压、抗干扰保护等一系列保护措施，确保装置安全。
13）扩容方便。
最多能实现8台XBQ并联运行，且由一个FPGA进行集中控制。
b、元器件清单
KYXBQ系列谐波保护装置清单
序号
设备名称
设备描述
数量
产地
厂家
1
液晶单元
PWS6600
1
台湾
台湾海泰克
2
指令运算电路板
KY-YS
1
中国
坤友电气
3
电流跟踪电路板
KY-GZ
1
中国
坤友电气
4
驱动板
KY-QD
1
中国
坤友电气
5
IGBT模块
FF450R12IE4

德国
德国Infineon公司
6
薄膜电容
500μF/1100V

中国
法拉电子
7
电源
Cpmsnt1000W24V/40A
1
德国
德国Weidmiller
8
避雷器
SDB1-10Z
3
中国
西安神电
9
充电电阻
450/50D/400V
3
中国
上海鹰峰
10
接触器
LC1-D系列
1
法国
施耐德
11
隔离刀
INS
1
法国
施耐德
12
电抗器

1
中国
坤友
13
散热风机
W2E200-HK38-01
2
德国
EBM
14
柜体
600*600*2200
1
中国
GCS
15
母排

46
中国

16
其他二次元器件

1

7、过电压浪涌保护装置
我公司的过电压保护装置采用先进的美国浪涌保护技术。响应速度小于1纳秒，快速的吸收浪涌和雷电浪涌。采用专利的ORN跟踪算法，精确过滤电力污染。外壳采用NEMA4标准，防水、防火、防爆。并保证5年内免费维护。
8、设计达到的技术要求：
根据用户提供的数据和要求，采用综合治理的方式对内野厂区进行设计和治理。
1、高压侧装过电压保护装置，防止高压侧过电压过多的流入低压系统，造成低压总断路器跳闸。
2、低压总配电柜装浪涌保护装置，由于浪涌保护装置，吸收浪涌速度小于1纳秒，所以使雷电浪涌迅速的经过浪涌保护装置吸收，防止对设备造成伤害。
3、谐波保护装置，防止系统内的谐振吸收系统内的谐波。给用电设备提供一个干净的用电环境，防止谐波对变频器模块造成伤害。
4、设备侧的浪涌吸收装置，吸收操作过电压和浪涌。防止重合闸的浪涌对变频器模块的伤害。
综合上面的治理可以使谐波、过电压、浪涌对变频器模块的伤害降低到最小程度。
三、谐波产生的原因：
1、谐波产生的原因多种多样。比较常见的有两类
第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。
例如三相六脉波整流器所产生的主要是5次和7次谐波，而三相12脉波整流器所产生的主要是11次和13次谐波。
第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2倍的分数谐波。
2、变频器的谐波
变频器是工业调速传动领域中应用较为广泛的设备之一。变频器是把工频50HZ变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。由于变频器逆变电路的开关特性，对其供电电源形成了一个典型的非线性负载。因此以变频器为代表的电力电子装置是公用电网的主要谐波电源之一。
由于变频器的整流部分一般为三相全波不可控整流，直流回路采用大电容作为滤波器。这样，虽然变频器的网侧输入电压波形基本上是正弦波，但输入电流是脉冲式的充电电流，含有丰富的谐波。
变频器网侧电流的波形由线路总等效阻抗和主电容两端的电压共同决定，同时受二极管整流器本身参数的影响。另外其电流大小和波形与直流侧电压密切相关，而直流侧电压又会随着负载变化而波动。
四、谐波的危害：
谐波造成的危害大致列举如下
1、由于谐波的频率较高，使导线的集肤效应加重，因此铜损急剧增加。同时变压器铁心由于不能适应急剧变化    的磁通而导致铁损急剧增加。
2、谐波会影响表计的计量精度。从原理上进行分析：谐波源将其吸收的一部分电网电能转变为谐波发送到电网 中去，因此电能表会将谐波能量当作发电来进行计算，从而导致计量误差。对于机械式电能表还会由于高频率谐波所产生的高频涡流阻力而变慢。因为在高次谐波严重的情况下（例如中频炉）会严重影响电能表的计量精度，导致莫名其妙的丢电现象。
3、精密电子设备（包括电子式电能表）会被严重干扰，导致不能正常工作，甚至烧毁。
4、所有接于电网中的设备的损耗都会增加，温升增加。含有电容器的设备受影响最为严重，甚至可能导致设备损坏以及电容器爆炸等事故.
5、电机类负荷由于谐波的逆序作用而导致输出扭矩下降。
6、继电保护机构可能会由于谐波而产生误动或拒动故障。
当电网的谐波污染程度小于国家标准的规定时，通常不会对系统造成影响。随着污染程度的增加，谐波的影响就逐渐显现出来。在谐波严重超标的情况下，如果不进行谐波治理，往往会产生很严重的后果。　
五、谐波治理的好处：
1、安装谐波治理装置后，有效的降低了谐波电流，增加了变压器的有效容量，可增加相应的带载能力，减少扩容所需的投资。
2、安装谐波治理装置后，可有效的降低变压器的损耗，提高变压器的安全运行系数，保证对谐波敏感的保护装置和器件不发生误动作。起到节能降耗的目的。
3、安装谐波治理装置后，节电率达3%～10% ，谐波滤除率为80%以上  减小集肤效应，热损、铜损、铁损、磁损、噪音大为下降，符合国家对能源节约和降耗的指示和可持续发展的要求。
4、安装谐波治理后，不仅降低谐波电流，还提高了功率因数，避免供电局的罚款。大大提高了电能的使用效率，减少设备的故障，保障了设备运行的稳定性。一定程度减少了每批物料的生产工时。
六、浪涌的危害
在我国主要经济活动地区如长三角及长江经济带、珠三角地区，都处于雷暴多发地区，不管是直接雷击还是间接雷击，它除了危及到人身安全外还将对电子设备造成巨大损害。在这些地区计算机控制系统及电子信号产品使用量最大，遇到雷击造成的危害也最大。由于科学技术的进步，电子信息系统集成度的不断提高，但同时其耐受电涌冲击的能力却在下降，导致因雷击电涌引起的电子信息系统数据丢失或损坏而造成的损失逐年增多。
直接雷击可造成巨大破坏。在直接雷击附近的电源线和数据线上感应的电压浪涌也会造成损害。由雷击感应电压浪涌称雷击二次效应。其主要的耦合途径有三种：1）电阻耦合，2）电感耦合，3）电容耦合。
感应雷电，由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势。雷电感应引起的电磁能量若不及时泄入地下，可能产生放电火花，引起火灾、爆炸或造成触电事故.以弱电系统的防雷而言，除雷电直击外(需要安装专业的防雷系统做保护)，最具有破坏作用的是二次效应，也就是静电感应雷和电磁感应雷，由于雷电具有高电位、大冲击电流、瞬时性的特点，强大的闪电产生静电场、交变电磁场和电磁辐射，以雷电波侵入、地电位反击等形成雷电电磁脉冲LEMP，产生强大的变电磁场、使周围的金属产生感应电势和感应电流。
七、安装浪涌的好处
安装雷击电涌保护器由于其响应时间快，放电电流大，输出残余电压低。所以有效的保护了设备收浪涌的危害。而要达到最佳效果就需要采用多级防护。
八、售后服务：
1、安装调试：我方将派人到现场提供指导安装、调试等技术支持。
2、技术培训：我方根据用户要求提供相关技术培训和服务。
3、质量保证：一年内保修，不定期进行用户巡检。 如果我方提供的产品出现质量问题，我方在接到通知后24~48小时内抵达现场处理。
4、质保期一年。
商 务 联 系 人: 汪圣立 13636564691
公司联系电话：

防护系统设备安装一次图

**防护系统设备安装简介
1、在10KV侧安装10KV过电压保护器。
在雷电过来的时候可以泄放大部分的过电压。防止过多的过电压进入低压系统。
2、分别在1#、2#、3#车间总柜内安装浪涌保护器。
快速的泄放10KV没有泄放完的直接过电压和感应过电压。进一步保护车间内设备的安全。
3、分别在1#、2#、3#车间分柜侧并联谐波保护装置。
吸收系统产生的谐波电流和谐波电压，防止系统谐振，保护设备安全稳定运行。防止谐波对变频器模块的损坏和击穿。
4、分别在负载侧安装谐波保护器。
吸收负载产生的谐波和设备的浪涌。保护变频器模块的稳定运行。提高电能质量。
结论：
1、采用多级防护可以提升设备MTBF(平均无故障运行时间)10-100倍。
2、减少设备故障90%以上，降低维护费用。
3、减少用电企业对电力公网的污染。
4、为设备提供可靠的电力保障，保护信息安全，设备安全。
5、与防雷，谐波保护形成三保险，防止外部雷击以及谐波对设备的破坏。