SVG静止型动态无功发生装置在矿热炉低压补偿中应用.pdfVIP

第六届电髓质量高峰论坛典型案例集 SVG静止型动态无功发生装置 在矿热炉低压补偿中的应用 口南京钛能电气有限公司 刘明辉詹国敏陈良伟李金龙 摘要：SVG装置并联接入矿热炉低压短网中，采用了基于瞬时无功理论的在线检测和柔性交流 输变电等技术。通过测量、计算、预测技术控制SVG装置各相输出无功功率的大小和方 向，对短网系统无功功率和谐波、浪涌、闪变等现象进行动态实时补偿和平衡。SVG装 置可以提高矿热炉用电效率，节约企业用电成本。 摘要：矿热炉SVG无功发生装置瞬时无功无功补偿谐波抑制 1 引言 矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，是一种超大功率的工矿冶炼电气设备【1】。它主要用于生产硅铁、锰铁、 铬铁合金等铁合金，是冶金工业中重要的生产设备。矿热炉在工作过程中使用电极插入炉料进行埋弧操作，电 流通过炉料，因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属。目前国内矿热炉装备总容量增长迅猛，矿热炉在我国西 南、西北部等矿产资源丰富的地区被大量使用。矿热炉在生产过程中消耗大量电力资源，属于高耗电设备，电 力成本在生产总成本中占相当大的比例。在全球范围内倡导节毹环保的经济发展背景下，矿热炉在生产过程中 的节电、环保等要求日益迫切，无功补偿装置得到了广泛的推广应用。 2矿热炉基本电气原理 矿热炉的电气系统主要由供电系统、矿热炉变压器、短网、水冷电缆、电极等部分组成，所有阻抗归算 到变压器低压侧，并绘制等效电路吲，如图1矿热炉系统等效电路。其中电力系统的内阻抗约占等效电抗中的 15％，矿热炉变压器阻抗约占10％，其余75％等效电抗均由低压短网电抗和电极电抗构成州。矿热炉的自然功 率因数多在0．6～0．8之间。 Zs Zt E 图1矿热炉系统等效电路 2 电容器在矿热炉无功补偿中的劣势 根据矿热炉用电网络的这一特性，当前的无功补偿设计多推荐采用低压侧电容器自动投切控制的就地补偿 106 第六届电能质量高峰论坛典型案例集 方案。方案的设计目标以提高矿热炉负荷功率目数、提高低压短稠I作电压，降低矿热炉变压器损耗为电能质 量补偿目标。但是低压电容器自动投切补偿的I作效果并不理想。电能质量治理效果和运行维护I作量都不易 满足用户需求。分析原目可以归类为 (1)低压管月I作自压低．§补偿装置中自窑的额定电压影响，装置的安装容量＆计远高于实％补偿容 量。补偿装Ⅲ设计的性价[匕低。 (2)由于矿热炉I作原理和短月设计布i等朦目矿热妒负荷不半衡可达20％眦t。自动投切的电容器补 偿装置由于响应时问慢、容量配置不连续等目囊使得不平衡抑制效果不链达到期望目标。 (3)矿热炉I作在加料起弧期问谐波电流变化较快，3班、5提、7次等各低次谐波电流耆有量均可以分别 达到10％左右，电压闪变严重。自动投切的电容器补偿装j在￡功补偿和谐波补偿的协调设计中，不能较好地 同¨满足两者的补偿需求，不能对抑制电E闪变产生明E效果。 (4)现场工作温度较高，由于短同电流日达ni安培．短月、补偿装t整机发热F重，电容器长期工作 在高温g境T，使月寿命缩短，出现月藏甚￥爆裂。 在矿热炉补偿应用中，自动投切的电容器补偿装置的设计方寨必须对用户±产I艺和流程进行丹析和计算 评估，并H需要在生产发展过程中实时月整补偿策略，产＆长期i行和维护I作A太。 3 svG基本电气原理 陆着电力电子技术的、速发展，新一代静止性￡功发生装i(SVG)在矿热炉j匠Ⅲ短网补偿的研究和应用 中取得7优异白勺治理效果。 SVG：jE功发生装置的基4原理是将自换相桥式电路通过电抗器并联在电同中”1，拓扑结构如目2所i。 (a) (h) a}SVG自镕## (b)SVG4H##自镕目 目2 SVG自镕目 L坚厂一 第六届电能质最高峰论坛典型案例集 在依据幕统i功功率、谐*H量和负荷的T平衡度．■自动调整输出电流过程中，采月7Ⅸ瞬时￡功理论 算法，算法基本原理如图4所示。瞬时￡功理论检测方式具备不受电源频率变化的影响，能更好地协调检