某特鋼工程SVC的設(shè)計與應(yīng)用

1、.某特鋼工程SVC裝置的設(shè)計與應(yīng)用摘 要 SVC裝置能有效解決交流電弧爐在冶煉過程中，引起供電電網(wǎng)的電壓波動和閃變，三相電壓不平衡，并向電網(wǎng)注入諧波電流。本文通過計算某公司特鋼工程電爐供電系統(tǒng)的阻抗，從而確定電爐的最大無功沖擊和無功變動量；計算提高功率因數(shù)所需的無功補償量，對SVC裝置進行設(shè)計。關(guān)鍵詞 SVC；無功補償；諧波；濾波一、前言某公司年產(chǎn)50萬噸特鋼生產(chǎn)項目新建一座80噸CONSTEEL交流電弧爐、一座80噸LF鋼包精煉爐。交流電弧爐與鋼包精煉爐在冶煉過程中，將引起供電電網(wǎng)的電壓波動和閃變，三相電壓不平衡，并向電網(wǎng)注入諧波電流，使電網(wǎng)的電能質(zhì)量惡化；同時電爐的自然功率因數(shù)較低，不僅加

2、大了輸變電線路及設(shè)備的損耗，而且使企業(yè)的電費支出增加，經(jīng)濟效益下降。為解決上述這些問題，須在電爐母線上設(shè)置一套靜止型動態(tài)無功補償裝置（SVC）。下面將詳細計算電爐供電系統(tǒng)的阻抗，從而確定電爐的最大無功沖擊和無功變動量；計算提高功率因數(shù)所需的無功補償量，最終確定SVC濾波器和相控電抗器的容量，進而進行濾波器的設(shè)計。二、電網(wǎng)數(shù)據(jù)及原始參數(shù)：1、 電網(wǎng)數(shù)據(jù)及原始參數(shù)：（1）110KV主變參數(shù)：l 名稱：110KV三相三繞組油浸式有載調(diào)壓降壓風冷電力變壓器。l 型號：SFSZ11-100000/110l 額定電壓： （ 110±8）×1.25%/38.5/11KVl 最高工作電壓：

3、 126KVl 額定容量： 100000/100000/50000KVA l 額定頻率： 50HZl 接線組別： YN,yn0,d11 l 阻抗電壓：高中12.5% 高低19% 中低6.5%（2）110kV變電站的短路容量35KV最大1000MVA （4）LF爐變參數(shù)：額定容量 14000KVA（可連續(xù)過載20%)一次額定電壓 35kV（工頻）二次電壓 300268220V 11級有載調(diào)壓二次額定電流 30161A阻抗電壓（爐變二次電壓U2e=268V時）78%（5）EAF爐變參數(shù)：額定容量60000 KVA（可過載20）一次額定電壓35kV二次電壓760653440 13級有載調(diào)壓二次額定電

4、流57740A 阻抗電壓（爐變二次電壓U2e=653V時） 9.48%2、 供電系統(tǒng)主接線如附圖一。三、無功補償容量確定1、電爐供電系統(tǒng)標么值阻抗計算（基值容量Sj=100MVA）1）35kV系統(tǒng)阻抗X0 最大短路容量：Smax=727MVA，最小短路容量：Smin=700MVA 35kV系統(tǒng)阻抗： 最大方式：X01=100/727=0.1375 最小方式：X02=100/7000=0.14292） EAF爐變壓器阻抗X1爐變額定容量Sbe=60MVA，阻抗電壓UK%=9.48（爐變二次電壓U2e=653V時），X1=9.48/60=0.1580 3）EAF爐短網(wǎng)阻抗X2參照相關(guān)設(shè)備資料，取短

5、網(wǎng)電抗值xd=3m，U2i=653VX2=0.003*100/0.653/0.653=0.7035 4）EAF爐系統(tǒng)的總阻抗 最大運行方式：X1=X01+X1+X2 =0.999 最小運行方式：X2=X02+X1+X2 =1.00442、無功補償容量計算 1）EAF爐工作短路時的最大無功功率Qmax 最大運行方式時：Qmax1=100/0.999=100Mvar 最小運行方式時：Qmax2=100/1.0044=99.56Mvar 二者相差不大，考慮最嚴重的工況取Qmax=100Mvar2）EAF爐工作短路時的最大無功功率變動量Qmax取EAF爐熔化期功率因數(shù)cos=0.77Qmax= Qma

6、x*cos2=59.29Mvar 3）處于熔化期的電弧爐,在固體爐料塌料時可能導致電極的三相工作短路，而精煉爐的爐料為熔化的鋼水，電極三相工作短路的幾率極小，電弧爐與精煉爐同時工作短路的幾率更小，故可取Qmax=59.29Mvar為35kV母線上的最大無功功率變動量。 4）考核點35kV母線允許的無功變動量Qyx35kV考核點對隨機性不規(guī)則電壓波動的限值為2%，35kV母線的最小短路容量Smin=700MVA，允許的無功變動量為：Qyx=14Mvar5）抑制電壓波動所需的無功補償容量 Q1=1.05（Qmax- Qyx）=47.55Mvar式中：1.05考慮有功變動量對電壓波動影響的系數(shù)。 6

7、）提高功率因數(shù)所需的無功補償容量Q2EAF爐：爐變額定容量Sbe=60MVA補償前：cos1=0.77, tg1=0.8286補償后：cos2=0.95 tg2=0.3287P1=60*0.77=46.2MWQEAF=P1*（tg1-tg2）=23.09Mvar LF爐：爐變額定容量Sbe=14MVA補償前：cos1=0.85, tg1=0.62補償后：cos2=0.95 tg2=0.3287P2=14*0.85=11.9MWQLF=1.2* P2*（tg1-tg2）=4.16Mvar EAF爐和LF爐爐提高功率因數(shù)所需的總無功補償容量 Q2= QEAF+QLF=27.25 Mvar7）總的無

8、功補償容量Q Q=Q1+Q2=74.8 Mvar3、濾波器及相控電抗器容量綜合以上計算情況和別的工程實例，確定濾波器的基波補償容量為75 Mvar ，相控電抗器（TCR）的容量定為75Mvar。四、諧波電流分析1、諧波電流計算制造廠未給出電爐的諧波發(fā)生量，根據(jù)有關(guān)技術(shù)資料并參照容量相近電爐的諧波資料，并考慮電爐變壓器20%過載運行的工況，計算出各臺爐的諧波發(fā)生量及2臺爐同次諧波的疊加值（采用均方根計算值）即注入35kV母線的總諧波電流，如表一。表一 注入35kV母線的諧波電流（A）諧波次數(shù)234567設(shè)備名稱諧 波 電 流EAF爐106.9148.571.383.135.635.6LF爐9.7

9、11,15.513.92.52.8總諧波電流107.3148.971.584.335.735.72、諧波狀況分析依據(jù)國家標準：電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T 145491993，注入公共連接點35kV母線的諧波電流允許值如表二。表二 注入公共連接點的諧波電流允許值（標準電壓35kV）短路容量（MVA）諧波次數(shù)及諧波電流允許值（A）23456725015127.7125.18.87004233.621.633.614.324.6表二中示出的最小短路容量=700MVA時的諧波電流允許值即電爐系統(tǒng)注入35kV母線諧波電流的允許值（考核值），當系統(tǒng)的短路容量不同于標準中的基準短路容量時需按下式進行換算I

10、n=InpSk1/SK2式中Inp為標準中基準短路容量時的各次諧波電流允許值Sk1系統(tǒng)最小運行方式下的短路容量，Sk1=700MVASK2標準中的基準短路容量，SK2=250 MVA比較諧波電流的允許值（表二）和電爐系統(tǒng)注入35kV母線的總諧波電流值（表一），可以看出2、3、4、5、6、7次諧波電流均已超標。4、濾波器主要參數(shù)根據(jù)濾波器設(shè)計原則和電爐諧波狀況分析，經(jīng)多個方案仿真計算、比較擇優(yōu)，確定濾波器由2、3、4、5次四個濾波支路組成，2次濾波器采用雙C型高通濾波器，其余為單調(diào)諧濾波器。電容器總安裝容量117.6Mvar，基波補償容量75Mvar，其主要參數(shù)如下表。表三 濾波器的主要參數(shù)濾波

11、支路次數(shù)2345合 計電容器安裝容量（kvar）33600336002520025200117600每臺電容器額定容量（kvar）700700070007000每相電容器串、并聯(lián)數(shù)（臺）4串4并4串4并4串3并4串3并電容器安裝臺數(shù)（臺）48483636168基波補償容量（kvar）2016020160176401764075600電抗器額定電壓（kV）35353535電抗器額定電感（mH /相）72.7626.1913.648.73電抗器安裝臺數(shù)（臺）333312六、SVC裝置的供電為防止斷開電容支路時，由于電弧二次重燃引起的重大設(shè)備事故，SVC裝置采用六氟化硫斷路器供電共選用3臺SF6斷路器：TCR與H2、H3濾波支路由1臺SF6斷路器供電（經(jīng)各自的高壓隔離開關(guān)）； H4濾波支路由1臺SF6斷路器供電； H5濾波支路由1臺SF6斷路器供電（經(jīng)各自的高壓隔離開關(guān)）。七、結(jié)束語SVC投入后電爐系統(tǒng)注入35kV母線的諧波電流值示于表六。為了便于比較，表中也示出SVC投入前電爐系統(tǒng)注入35kV母線的諧波電流值以及諧波電流的國標允許值（折算后）。表六 SVC投入前后注入35kV母線的諧波電流值 (A)諧波次數(shù)234567諧 波 電 流 值（A）