SVC装置在炼钢系统35kVLF炉的应用与实践

【摘 要】特钢事业部银前35kV系统2座LF炉运行时，引起电网电压波动，功率因数降低，谐波的产生等不利因素，以往的固定容量无功补偿已经不能够满足生产需要，产生电网谐波电流大，功率因数低，电压波动超标等不利影响。对这些因素进行综合考虑，引进一套TCR+FC型SVC装置与LF炉配套使用，保证设备的稳定可靠运行。本文主要介绍了这套装置的组成、结构及原理，并对使用效果进行验证，电网中各种不良因素现得以明显改善。

【关键词】LF炉；谐波； SVC；功率因数

1 前言

特钢事业部银前35kV系统由2台主变、2台精炼变压器、6组无功补偿装置、2个馈出回路构成。10kV系统采用双母线接线方式，馈出线采用放射式供电方式。两座90T精炼炉为特殊的非线性冲击负荷，在冶炼过程中产生大量谐波，产生的无功冲击会导致电压波动与闪变，造成功率因数偏低等影响。加之近年在如空压机、高压泵、精炼炉、除尘风机等调速频繁的设备中使用了变频调速设备，实现了软启动和无极调速，这在提高生产效率、降低成本的同时由于变频设备的非线性特性也给电网注入了谐波。近年功率因数仅有0.88左右，经济上受到严重考核。综合各种因素，我厂引进一套TCR+FC型SVC装置，以消除谐波、无功冲击、三相不平衡和闪变对电网及用电设备的影响，达到平衡系统无功功率，改善系统三相不平衡度，提高系统功率因数，改善电能质量，稳定电网，节能降耗及降低运行成本等目的。

2 LF炉对供用电系统的影响与危害

2.1 谐波带来的危害

（1）对电动机的危害

谐波对异步电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热。另外电动机中的谐波电流，当频率接近某零件的固有频率时还会使电动机产生机械振动，发出很大的噪声。

（2）对低压开关设备的危害

对于全电磁型的断路器来说，易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热；对于漏电断路器来说，由于谐波汇漏电流的作用，可能使断路器异常发热，出现误动作或不动作。

（3）对于电力变压器的危害

谐波使变压器的铜耗、铁耗增大，这主要表现在铁芯中的磁滞损耗增加，谐波使电压的波形变得越差，则磁滞损耗越大。除此之外，谐波还导致变压器噪声增大。

2.2 无功冲击带来的危害

（1）使供电母线的电压降落并产生波动，降低了机电设备的运行水平。

（2）当供电点的母线电压产生波动时，将使得异步电机类负荷转矩随之变化，输入负荷的有功功率随之下降，影响生产和设备出力。

（3）快速的无功冲击引起母线电压波动导致闪变，对显示器图像造成干扰。

2.3 低功率因数的影响

较低的功率因数除了会使厂受到电力部门的重金处罚，造成经济损失，还会降低变压器供电能力，增加线损等。

3 TCR+FC型SVC装置特点、组成及原理

3.1 TCR+FC型SVC特点优势

SVC能自动检测并跟踪负荷的运行变化，改变吸收无功功率的大小，对提高负荷的功率因数、稳定和平衡系统电压、降低流向系统的高次谐波电流、平衡不对称三相负荷等有显著效果。在能够很好地综合解决包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量等电能质量问题的各种电气设备中，TCR+FC型静止无功补偿器（svc）的性价比相对较高。最适合应用与炼钢系统。

3.2 TCR+FC型SVC装置组成及工作原理

TCR+FC型SVC装置由晶闸管控制电抗器和无源滤波器及控制触发报警系统和水冷系统（主要对调节阀在运行过程中产生的热量进行降温）组成。其中，TCR主要改善闪变、电压波动及电压不平衡等，且可通过控制晶闸管的导通角来控制TCR电抗器的输出功率，防止SVC装置向系统倒送容性无功功率；FC利用电路谐振的特点对某次谐波或以上谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的目的，提高系统的功率因数。TCR+FC型SVC装置的结构简图如图 1 所示。

图1 SVC系统简化结构图

其单项的基本结构是2个反并联晶闸管与1个电抗器串联，三相则多采用三角形连接。其工作原理是：电容器提供固定的超前无功功率 ，补偿电抗器吸收滞后的无功功率 ，其大小由通过补偿电抗器的电流决定；根据负载所需的无功功率 调节补偿电抗器的电流来调节 ，使系统所提供的无功功率 ，实现电网功率因数为常数，以抑制电压闪变。无功补偿原理如图2所示。

4 SVC装置在特钢银前区使用效果

（1）功率因数得到提高。SVC投入运行以后，35kV电网的功率因数得到了明显的提高，投入运行前系统功率因数仅有0.88，投入后平均功率因数为0.95，高于电力部门要求的限值0.9，大大提高了变压器的使用率，减少了无功损耗，电耗费用明显降低。投入前后功率因数及奖罚情况统计如表1。

由此可见，由于SVC的投入运行，功率因数明显提高，平均每月可节约电费4万多元，经济效益相当可观。

（2）电能质量得到提高。投入后较投入前电压波动、电流畸变率都有所降低，电压稳定性得到提高，现已分别满足国家2%、3%的标准。电压波动对比分析如表2，电流畸变对比分析如表3所示。

5 结束语

经过现场各方面技术人员的精细调整、测试，本套SVC于2009年带负荷一次投运成功，随后通过有关部门验收。各次谐波治理效果明显，功率因数由0.88提高到0.95，证明其可满足对电网的要求，运行性能也令人满意。

参考文献：

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