（河南费曼电力技术有限公司）
一、概述
在我国水泥行业中，普遍存在着大型用电设备能耗高且利用率低的问题，造成能源严重的浪费，使生产成本居高不下，故水泥行业的节能降耗问题显得迫在眉睫。
二、生产工艺及能耗分析
1、主要生产设备及工艺流程
水泥生产的主要工艺可以概括为“两磨一烧”，首先将原料粉磨成生料，然后经过煅烧形成熟料，最后将熟料粉磨成水泥。其主要的用电设备有破碎机、球磨机、风机三种，这三种设备占整个水泥厂耗电量的98%以上，其中破碎机、球磨机在水泥行业中占耗能的70%，风机占整个能耗的20%左右。
2、生产设备的能耗分析
在水泥行业各个主要工艺环节流程中，电能浪费主要是由两个方面引起的：一方面是系统功率因数偏低，存在大量的无功损耗现象；另一方面是电能利用率偏低，存在大量的隐形浪费现象。具体表现在：
1）由于球磨机需重载起动，在起动过程中存在起动电流过大，运行过程中功率因数过低的问题。
2）石灰石等原料破碎机在使用过程中由于负载变化幅度较大，电机经常处于“大马拉小车”的工作状态，这种轻载和空载运行工况下，造成电动机自然功率因数偏低，耗用无功比例较大，损失电能增加。
3）大功率风机起动过程中同，存在起动电流过大，运行过程中功率因数过低等问题，使得风机运行效率较低，线路损耗较高，严重影响企业的经济效益。
4）在低压配电系统中，由于众多中小型电机等感性负载的存在，使得低压配电系统功率因数偏低，并且电压配电系统中还伴随有一些单相负载，如照明负载等。这些单相负载的存在有可能拉低电网某相电压造成低压配电系统三相不平衡现象，使得低压配电系统损耗大大增加。
三、ESVG原理及应用
1、ESVG原理
静止无功发生器ESVG是无功补偿领域最新技术应用的代表。ESVG采用可关断电力电子器件组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源型补偿装置，不仅可以跟踪补偿冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿，提高功率因数，治理谐波，清洁电网。
静止无功发生器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的无功电流分量。补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流，它由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分构成。系统原理如图1.1所示：
图1.1 静止无功发生器系统框图
相较于传统的LC滤波回路，SVG主要有无功补偿性能优良、支持补偿不平衡负载及补偿零序谐波电流（主要为3次）的优点，而这些都是传统LC回路组成的补偿电路所不具备的功能。
2、应用解析
根据对水泥厂工艺流程的分析，设备运行效率偏低，功率因数低，线路损耗高，从而严重影响企业的经济效益。传统的无功功率补偿装置，并不完全适合水泥厂工况，不能解决设备运行中存在的问题。
静止无功发生器无功补偿装置能够抑制谐波，提高功率因数，减少无功罚款，减少线损，延长各主要设备使用寿命，降低生产线维护频次等，保证了流水线的连续可靠生产。具体情况如下：
1）自动跟踪电机负载变化、自动调节输出功率，设备寿命增加。通过捕捉和过滤输电线路中有害的脉冲波的瞬流，而达到稳压，保护和节电的目的。
2）由于水泥厂的于负载变化幅度较大，造成电动机自然功率因数偏低，耗用无功比例较大，损失电能增加。采用静止无功发生器无功补偿后能实时提供系统需要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，线路损耗减少，改善电网电压质量，减少无功罚款，提高企业的经济效益。
3）能够解决对水泥厂低压配电系统普遍存在三相负载不平衡现象。使得三相不平衡现象得到改善，中性线中的电流减小，进一步降低系统损耗。
四、总结
本文所论述的这套节能改造方案具有节能显著、可靠性高的优点。静止无功发生器装置已成功应用在汽车制造、油气田、冶炼厂、水泥行业，推广使用能够给水泥行业提供可靠的电能质量，节约电能，带来可观的经济效益。
论文作者:张廷良,徐晓伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
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