三钢110kV长安变SVC系统改造跟踪管理

摘要:三钢企业规模不断扩大,因炉外精炼及中板等变频负荷的投入,电网无功及谐波不断增加,决定对110 kV长安变电网系统进行治理。

关键词:SVC系统 谐波 精炼炉

中图分类号:文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00

1 引言

随三钢企业规模不断扩大,各新型生产线不断投入,企业以做大做强为己任,以市场为导向,以发展为主题,以效益为中心,坚持生产经营和资本经营并重,坚持企业发展与员工发展协调,千方百计提高企业竞争力。长安变电网35kVI段已有一台100t钢包精炼炉(2#精炼炉),炉变容量为18000kVA,为满足生产需要,近期拟新增一台120t钢包精炼炉(1#精炼炉),炉变容量为22000kVA,由110kV长安变35kV II段供电,除精炼炉外,中板等变频负荷对电网也产生一定程度影响,经测试谐波主要影响点为35kV母线侧,综合经济指标统一治理等因素将2#精炼炉移至35kV II段和新增1#精炼炉同一母线运行。考虑渗透到35kV系统的谐波,为了消除钢包精炼炉等非线性负荷对供电系统产生不利影响,决定对长安变35kV II段母线进行统一治理。

2.1电网系统概况

110kV长安变有列瑞线、后龙线两条110kV进线,采用三绕组变压器,分别降为35kV、10 kV供不同电压等级用户所需,SVC系统安装在中压侧35 kV II段母线,中压侧正常运行电压为:35~38.5kV,35 kV最大短路容量:451.68MVA,35kV最小短路容量:329.6MVA, 1#精炼炉(闽光1#转炉):炉变容量:22000 kVA;炉变一次电压(kV):35 ;炉变二次电压(V):370-323-260炉变阻抗电压Ud%:7,炉变二次短网阻抗(mΩ):2.6;2#精炼炉:炉变容量:18000 kVA;炉变一次电压(kV):35 ;炉变二次电压(V):330-210,炉变阻抗电压Ud%:6~7,炉变二次短网阻抗(mΩ):2.65。

2.2精炼炉工作特性

与EAF(交流电弧炉)相比,LF炉炉况较平稳,不存在溶化期,有功与无功变化相对比较稳定,虽没EAF炉对电网影响那么大,但对供电质量及用电设备也存在以下影响:

(1)LF炉在冶炼过程中产生电压波动,将影响LF炉输入功率,增加冶炼时间和成本;

(2)LF炉电极电弧的非线性,导致2~7次高次谐波产生,影响供电系统电能质量;

(3)LF炉自然功率因数低,在整个冶炼过程中其自然功率因数在0.8左右,不能满足电力部门相关规定;

(4)LF炉三相负荷存在不平衡,将产生一定负序电流,使以负序电流为启动元件的许多保护及装置发生误动;

考虑到电网系统现状及LF炉投运产生的谐波电流、负序及无功冲击导致电网电压波动及闪变,借鉴中板厂谐波治理经验,公司拟定配合二炼钢项目工期在长安变35 kV II段母线安装一套静止型无功补偿装置(SVC)对其进行治理,装置基波补偿容量为25 Mvar左右。自招标书发起至结束,先后有马鞍设计院、辽宁立德、荣信电子三家厂商针对公司现两台精炼炉投运后谐波对三钢电网影响进行仿真分析,结果见下:

120t精炼炉注入35 kV母线谐波电流数值:其2、3、4、5、6、7次谐波电流分别为:23.5 A,15.1 A,8.8 A,7.9 A,5.1 A,3.9 A;

100t精炼炉注入35 kV母线谐波电流数值:其2、3、4、5、6、7次谐波电流分别为:19.6 A,12.6 A,7.4 A,6.5 A,4.3 A,3.2 A

根据谐波叠加计算原则,两台精炼炉注入35 kV母线总谐波电流数值:

其2、3、4、5、6、7次谐波电流分别为:30.6 A,19.6 A,11.5 A,10.2 A,6.7A,5.1 A;

参照国标《GB/T 14549-93 电能质量公共电网谐波》,35kV母线谐波电流与国家极限值对比可发现, 两台LF炉由长安变35kV II段母线供电,II母2、3、4、5次谐波均超过国际标准。

综合上述情况及设备选型择优为先原则,权衡再三最终由辽宁立德厂家中标,其滤波器设2、3、4、5次共四组滤波通道,基波补偿容量为26Mvar,从滤波效果仿真结果分析,满足国标要求。

3 项目实施过程

考虑经济因素报以选址就近原则,SVC工程选址于纬三路,紧邻110kV长安变。为确保项目顺利实施,严格划分了各工期时间接点表,共分为土建施工、现场安装就位、设备调试运行三块进行。

3.1土建施工过程

项目土建工程于2009年 10月初破土动工,历时 4个月,SVC装置安装在占地28*26(m)的厂房内,共三层。TCR装置安装在一层,建筑北面一层为冷却水室、晶闸管阀组室与调节监控室,二层安装FC(H2、H3、H4、H5)四个滤波器装置,另35 kV配电室也设在一层,土建施工均预留了再起一套SVC装置的空间,以作备用。首先由设计单位绘制的总平面图确定工程位置,完成放线工作,按水准点、设计标高、设置控制点,以保证本工程标高统一;采用内外双控法控制建筑物平面,工程场地内设轴线控制网,并增设竖向控制轴线,用经纬仪向上投测;严格控制建筑物层间测量偏差及全高垂直偏差;其次开始土方开挖,为不扰动地基,预留10cm厚人工修整,验收合格后立即基础封底,场地留足回填土,余土汽车外运至指定地点弃土;设备基础施工主要是抓轴线、标高、螺栓预埋件的准确度;最后待施工结束砼强度达到设计或规范要求后拆除模板及支架。同时为确保水冷却装置外水的不间断供应,分别从中板厂及冶建公司各引入一根进水管,一用一备。

3.2现场安装就位过程

2010年2月初起进入设备安装就位阶段,共历时一个月时段,施工队伍进厂作业时,按要求在施工现场拉起警示绳、挂警示牌,并派遣专人负责现场安全监护、协调,SVC系统分为TCR、FC与高压开关柜部分,因设备到货期的不一致,充分利用中间时间差,做好下一阶段安装工作的前期准备。此次TCR设备的连线采用铝母排,FC设备间的连线采用钢芯铝绞线,SVC进线电缆采用架空电缆桁架形式与电缆沟敷设相结合,桁架本体每间隔150m接地一次,接地电阻不大于20欧姆,电缆沟内支架接地及所有设备接地与SVC室内接地网相连,接地电阻不大于1欧姆。其电缆敷设从长安变电站35 kV II段母线#368柜至SVC受电柜(电缆采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆YJV-26/35 kV-2(3*185),施工安装过程中设计到与其他部门的交叉作业、材料堆放等不利因素,为确保安全、质量工期,及时做好协调工作,合理安排各工序作业。安装过程中,SVC系统电流、电压采集点考虑到现场因素临时更改,将其点放在长安变35 kV II段进线开关36B#侧,因主保护接线在第一组CT,综合安全因素最终将原计量即第二组CT更改为电流采集点,同时另加端子保留原计量功能.

安装过程注意了以下几个方面:

(1)所有高压开关柜就位前,据开关柜实际尺寸,做好现场开关柜基础;

(2)电缆沟支架、电缆沟层架,由L40*40角钢制作,完毕后镀锌,确保沟内支架接地良好;

(3)所有设备就位前,拆除外包装箱,确保设备选型无误、设备外观及各电气元件完整、技术资料和配件齐全,发现缺陷立即反馈解决;

(4)桥架安装应平整,无扭曲变形,所用导电导体相互连接和跨接使之成为连续导体,并做好整体接地;

4 设备调试运行过程

设备安装就位,经检查无误后,于2010年3月初进入设备调试运行阶段,本阶段分为设备交接性试验、设备调试、正式投运三部分。

4.1设备交接性试验

系统今后运行的满意情况很大程度上取决于设备交接性试验的结果,一次设备试验先后就电容器本体容量测试、电容器组绝缘情况检测、电容器耐压试验、电抗器组绝缘情况检测、电抗器匝间绝缘情况、电抗器耐压试验、高压电缆耐压绝缘试验、电压互感器及电流互感器试验、避雷器试验等方面进行测试,二次设备试验含过流、速断、过电压、低电压、相过流、不平衡电流保护等相关微机继保试验。

4.2设备调试

清理毕现场做好相关安全措施,三钢相关技术人员共同见证了设备调试阶段。因SVC系统工作特性,严格按其送电顺序(H2TCRH3 H4H5)与停电顺序(H5H4H3TCRH2)操作,做到送一步检查无误再操作下一步,调试过程中同时检测设备间的连锁情况与后台通讯指示状况是否正常,遇异议及时调整,现场送电设备检查无异后,带电两个小时,停止运行。调试过程需注意:滤波回路因故停电,必须大于15分钟后方可进行送电,防止产生过电压造成保护动作或击穿电容器。

4.3正式投运

调整前期调试运行个别不足之处后,配合二炼钢1#120t转炉、七机七流连铸机热负荷生产投运,SVC系统进入正式投运阶段,调节柜STA、BOD指示均正常,35 kVII段系统电压与功率因素较稳定,宣告SVC系统正式投入使用。

5 效益评估和意义

(1)装置投运后系统电压电压总畸变率为1.4%,未超过国标规定限制3.0%的范围,平均功率因

数0.98,电压总谐波畸变率小于3%,无并联谐振及电流放大现象;(2)提高了生产电力的电能

质量,实现电网运行的安全可靠性和经济性。(3)快速合理的调节电网的无功功率,实现节约电

能;(4)对生产负荷的无功补偿、消除谐波、稳定电压、提高功率因数,改善电网电能质量发挥

了重要作用,合理分配潮流及限制电网过压。

参考文献

[1] 罗安.《电网谐波治理和无功补偿技术及装备》.北京中国电力出版社,2007年.

[2] 逐鹿协力.《滤波补偿产品手册》.新乡今日出版社,2008年.