吊车专用变压器功率因数低分析及改进研究

吊车专用变压器功率因数低分析及改进研究

杨延文

阳春新钢铁有限责任公司，， 529600，

摘要：近几年我国工业建设水平正在不断提升，在生产各种类型设备以及对产品运输时，需要使用吊车工具。在对吊车设备研发和生产时，存在专用变压器，但变压器运行期间经常会出现功率因数低等问题。在对这项问题以及导致问题发生原因分析和探讨时，需要制定针对性改进措施，才能保证专用变压器设备在使用时，能够发挥更好效果，满足吊车设备运行需求。工作人员要对吊车设备规范使用，还要做好专用变压器设备应用管理，才能降低故障问题发生几率。本文就吊车专用变压器功率因数低分析及改进进行相关研究。

关键词：吊车；专用变压器；功率因数低分析；改进研究

吊车设备在使用时，对操作人员能力水平存在较高要求，如果操作人员没有严格按照说明书要求正确操作，就会引发故障问题。吊车设备使用期间，还会受到各种因素影响，如果吊车设备内部专用变压器出现功率因数低等问题，就会导致吊车无法正常运行，还会引发故障问题。因此需要对变压器重点监测和管理，要对变压器运行状态全面了解，在此基础上制定有效改进和管理措施，确保变压器能够始终保持安全稳定运行状态，为吊车运行提供充足支持[1]。

一、吊车专用比变压器功率因数低原因

钢铁企业日常生产中，大部分设备是由电动机设备驱动运行，电动机设备使用感性负荷，自然功率因数较低，会对系统无功功率产生直接性影响，导致功率大幅度提高、系统运行期间电力损耗问题变得更加严重、线路压降也会变大，降低了变配电能力，使得用电设备的运行环境恶化。根据测算可以得知，企业消耗无功功率，感应电动机设备占70%，变压器设备占20%，线路占10%。现阶段在提高用电设备自然功率因数时，主要是通过更新高耗能电机设备、引进更加先进变频节能技术、高压无功补偿的投入等措施，将系统整体功率因素提升。查看炼钢厂高压后台监控，显示进线两段功率因素值在0.79-0.85，但5台吊车专用变压器的功率因数值0.1-0.5间，大大低于规定值。分析吊车变压器功率因素值低的原因，找到提升功率因数值的方法，对于改善吊车电气运行电源质量以及节能降耗，提升经济效益有极大的益处[2]。

二、吊车设备专用变压器功率因数低问题改进措施

1.明确变压器设备功率因数低原因

分析导致炼钢吊车功率因数低(无功功率大)的原因：①吊车用电设备为绕线式异步电机（YZR起重电机）以及各类控制变压器，感性负荷，无功功率大；②吊车电气控制以定子调压调速为主，系统内部无法有效提升电机的功率因数；③计算现场起重机电机负荷Pn=Pq*Vq/1000/η，以210t吊车为例，主起升两台电机功率冗余33%，大车四台电机功率冗余35%，吊车初始设计动力冗余度较高。④吊车工作特性决定了动作过程中一半时间处于轻载（空罐）或空载状态，电机利用率低。在对变压器设备功率因数比较低问题发生原因检测时，需要对不同变压器设备规格、型号以及具体运行特点全面了解，在此基础上对功率因数全面控制，还需要对不同运行负荷下变压器设备功率因数检测[3]。

2.做好设备改进

异步电机启动时，转差率S接近1时，转差大，无功功率大，功率因数低，在采用变频器启动电机时，可通过调整起始输出频率，保证异步电机转差在额定范围内，从而使电机始终在高功率因数状态工作，变频+电抗的控制方式，可有效提升功率因素，通过六路差动保护接线测试仪测量比较1#210t大车运行（定子调压调速控制）与4#210t大车运行（变频+电抗控制），两者的功率因素值相差0.21。在对变压器设备改进时，需要根据吊车运行需求，对功率因数有效控制，要保证供应因素，能够始终处于标准范围内，才能避免引发故障问题。技术人员要对改进之后的变压器设备运行效果检验和分析，还需要对检验期间产生的所有数据信息全面提取，借助大数据技术构建数据库，为后期设备改进工作开展，提供有效数据支撑。技术人员要根据时代发展要求，对变压器设备类型定期更新，要保证设备能够处于最佳运行状态，还需要将信息化技术与变压器设备有效融合，通过对变压器运行参数全面提取，并对异常情况及时发现和解决，降低变压器故障问题发生几率[4]。

    3.加强现场测量

通过邀请技术人员开展现场测量操作，在对各个区域吊车各总断路器电能质量、开关柜分布、技术论证，建议在炼钢4#低压室以及连铸吊车低压室增加集中式低压无功功率补偿装置（SVG），炼钢吊车系统功率因素值可提高到0.9，预计设备投资20万元。在开展现场测量工作时，需要选择更加专业技术人员，并做好现场指导，要保证技术人员能够自觉约束自身行为，提高检测水平，还需要引进更加先进检测技术和装置，才能保证最终检测结果更加准确全面，为变压器改进提供有效数据支持。技术人员还需要对现场测量数据全面提取，通过对各项数据信息分析和处理，降低误差问题发生几率。在对现场测量工作监督和管理时，需要对测量期间各项影响因素全面分析和控制，要保证测量工作能够顺利开展，同时要提高测量数据真实全面性。就这样才能提高测量结果应用价值，为后期各项工作开展提供有效支持

[5]。

4. 经济效益检验

吊车变压器功率因数按从现有0.5，提升至0.9计算，在提升设备利用率之后，原有系统容量趋于满负荷时，根据P=Scosφ,由于功率因数的提高，无功电流的减少，保障系统有功功率，同样变压器增加有功富余量，降低后续新增负荷的经济投入。适当降低系统损耗，补偿前后系统有功功率不变，通过P=UIcosφ公式，系统线路损耗降低44%。改善电压质量，电压损失U=(P*R+Q*X)/Ue，线缆以及变压器的阻抗X是电阻R的2-5倍，减少无功功率可有效减少系统末端电压损失。在对改进之后的吊车运行效果检验和分析时，需要在不同运行状态下，对吊车运行期间功率因数变化情况全面检测，并对各项数据详细记录，还需要对改进之后吊车是否经常会出现故障问题记录和分析，要保证功率因数改进之后，能够提高吊车运行效率，为企业带来更多综合效益[6]。

结语：综上所述，近几年变压器设备应用范围正在不断扩大，将其作用于吊车设备运行过程中，能够满足设备运行需求。但因为变压器设备运行期间，会受到各种因素影响，容易出现故障问题。一旦设备运行能耗不断增加，就会对吊车设备使用产生不良影响，因此需要做好吊车设备管理，要保证设备能够始终处于安全稳定运行状态，才能促进设备高效运行。要想对变压器设备运行期间，能源消耗情况有效管控，需要对功率系数影响因素全面分析，并制定有效控制措施，才能在保证吊车设备正常运行基础上，创造更多经济效益。

参考文献：

[1]刘志杰.地下变电站主变压器扩容典型吊装方案研究[J].工程技术研究,2019,4(23):253-254.

[2]王建一,王广鹏.1000kV主变高压套管吊装专用工装在工程中的应用[J].电力学报,2019,34(02):137-143.

[3]王啸峰.穿缆式变压器套管引线吊装专用工具的改良[J].机电信息,2018(36):84-85.

[4]王敏,赵建军,李威.变压器高压绕组引出线专用导向装置[J].农村电气化,2011(03):50-51.

[5]徐良,唐大勇,励志福.地下变电站大型设备的吊装[J].电力科学与技术学报,2010,25(02):41-45.

[6]张建坤,贺虎,邓德良,周孚民,王志强.特高压变压器现场安装关键技术及应用[J].电网技术,2009,33(10):1-6.