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1、SVC装置在杭钢LF精炼炉的应用董传君周伟标厉旭亮王民(浙江杭钢动力有限公司杭州310022)摘要:通过SVC装置在杭钢LF炉的应用实例,介绍了SVC装置的类型、原理、配置方案及补偿容量等。并通过相关测试,证明了SVC装置在提高电能质量、功率因数和电网供电可靠性等方面起到的积极作用。关键词:SVC装置;LF炉;电能质量;功率因数;供电可靠性0前言冶金企业负荷具有容量大、冲击大、起制动频繁等特点,尤其是轧机、炼钢电弧炉等设备会引起无功频繁波动、功率因数低、谐波含量超标等问题,使电网供电质量明显下降,严重影响到电网的安全运行和经济运行。杭钢转炉厂共有六座LF炉,额定容量为7M
2、VA/座,最大冲击负荷达到12MVA,为工作短路特性,在冶炼过程中产生大量高次谐波,冶炼结束提升电极时造成电弧中断,产生工作过电压,不仅影响电网运行的安全可靠性,而且造成吨钢成本增加,严重时能造成上级电网设备损坏,引起供电中断。1LF炉谐波产生与危害1.1LF炉产生的谐波由于LF炉属非线性负荷,在冶炼过程中,LF炉主要产生3次和5次谐波,其谐波电流发生量如表1所示。由表1可以看出,LF炉的谐波电流以3次、5次为主,其中3次、5次谐波电流远远超过了国家技术监督局发布的5电能质量)))公用电网谐波6GB/T14549-93国家标准的限值,电压畸变率3.78%也接近了国标4%的
3、限值。1.2谐波的危害谐波造成电网污染,波形畸变,使供电网内设备产生局部过热,影响设备寿命与供电安全。同时冶炼时的功率因素太低,会延长冶炼时间,增加吨钢的电耗及电极的消耗。大量谐波进入电网会造成电容器过压损坏、供电线路发热、老化、电缆寿命缩短,甚至引起火灾,谐波还会造成变压器、电动机等设备温度上升,绝缘能力下降,影响继电保护及自动装置工作的可靠性,引起继电保护和自动装置误动或拒动等,严重威胁到电力系统的安全运行。所以国家电网标准规定采用谁污染谁治理的原则。2谐波的抑制LF炉的谐波电流以3次、5次为主,杭钢在LF炉建设时同步考虑了谐波的治理和提高冶炼功率因素的工作。利用并联
4、电容器组串联电感的静态FC型消谐滤波装置来抑制3次、5次谐波并符合国家技术监督局发布的5电能质量)))公用电网谐波6GB/T14549-93国家标准的限值要求,并使电压畸变率控制在2%左右。静态FC型消谐滤波装置的缺点是在LF炉冶炼间隙,会产生大量无功功率送入电网,造成功率因素进相运行,同时电压波动频繁甚至超过电压质量控制值6.6kV的上限,对网内电容器组的安全运行构成威胁,并多次引起滤波电容器组的过压跳闸,使谐波治理工作中断,导致网内各轧钢厂主机工作异常,影响成品质量。3SVC装置的原理及配置方案3.1SVC装置的类型及原理SVC(StaticVarCompensato
5、r)称为/静止动态无功补偿器0,主要用于补偿用户母线上的无功功率,通过连续调节自身无功功率来实现的。目前常用的SVC装置有自饱和电抗器型(SSR)、晶闸管控制电抗器型(TCR)、晶闸管投切电容器型(TSC)、晶闸管投切电抗器(TSR)型、高阻抗变压器型(TCT)和励磁控制的电抗器型(AR)等。QS为系统总无功功率,QF为用户负荷无功功率,QL为TCR装置的无功功率,QC为补偿电容器无功功率,则上述平衡过程可表示为:QS=QF+QL-QC=常数,补偿原则为过补偿。杭钢总降变3号主变6kVó段母线在原有静态FC型消谐滤波装置基础上,利用晶闸管控制电抗器(TCR)技术,通过控制
6、晶闸管的导通角和导通时间,来控制流过电抗器电流的大小和相位,实现感性无功的连续可调,从而实现容性无功的动态补偿。当冶炼间隙可控硅全导通,电抗器吸收由滤波器产生的无功功率,在冶炼过程中实时监察容性无功量来调整可控硅的导通角和导通时间,实现系统无功功率的完美平衡;由于TCR系统能分相控制,所以也很好地能补偿系统的三相不平衡度。由于系统功率因素的稳定,6kV母线电压波动也很小,控制在6.3?0.1kV范围内。网内各轧钢厂主机工作正常,成品质量稳定。3.2SVC装置的确定3.2.1SVC装置容量的确定总降变3号主变为三绕组变压器,变压器型号为SFSZ9-50000/110,电压比
7、为110/35/6.3vkV,容量比为50MVA/50MVA/25MVA,高-低短路阻抗为18.3%。3号主变6kV侧母线主要负荷为两台LF炉(1号LF炉、3号LF炉),6kV母线系统最小短路容量(176MVA),同时根据谐波电流发生量以及6kV母线无功功率补偿要求,动补装置的容量确定如下:Qmax=5.6MVAR。其滤波装置部分的支路数为3次和5次,考虑到TCR装置的调节裕量,滤波装置部分的总安装容量为10800kVAR,其中3次为6000kVAR,5次为4800kVAR,TCR装置的容量为6000kVAR。3.2.2SVC
