高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在江蘇某不銹鋼公司軋鋼機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例

1、江蘇某不銹鋼公司軋鋼機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例江蘇某不銹鋼科技發(fā)展有限公司主要生產(chǎn)不銹鋼中板，每天軋制鋼錠數(shù)量約170180塊左右，鋼錠重量約25噸每塊。公司主變壓器容量為12000kVA，主負(fù)荷為兩輥式軋鋼機(jī)，主動(dòng)力電機(jī)為兩臺(tái)直流電機(jī)，每臺(tái)功率為4200kW。軋鋼機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量無(wú)功功率，致使公司進(jìn)線端功率因數(shù)降低，同時(shí)快速的瞬時(shí)有功、無(wú)功功率變化還造成了電網(wǎng)電壓的閃變現(xiàn)象。軋鋼機(jī)的動(dòng)力電機(jī)為直流電機(jī)，其前端為電力電子器件組成的不控整流電路，產(chǎn)生大量諧波污染，因此整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行全方位的電能質(zhì)量治理，包括無(wú)功補(bǔ)償、電網(wǎng)電壓閃變抑制和諧波治理。本項(xiàng)目原來(lái)設(shè)計(jì)有無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理裝置，原裝置采用MCR+濾波

2、支路+FC補(bǔ)償?shù)木C合方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償，但是由于MCR響應(yīng)速度有限，對(duì)于軋鋼機(jī)產(chǎn)生的快速無(wú)功需求無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)償。現(xiàn)場(chǎng)配電系統(tǒng)連接圖如圖1所示。圖1現(xiàn)場(chǎng)配電系統(tǒng)連接示意圖原配電補(bǔ)償系統(tǒng)為FC+濾波器支路+MCR的組合補(bǔ)償方案，其中FC容量為4000kvar，濾波器支路及其容量分別為5次2100kvar、7次1700kvar、11次700kvar和13次700kvar，MCR選擇為4500kvar補(bǔ)償容量，該套補(bǔ)償裝置投入之后總功率因數(shù)提高到0.85以上，但是存在瞬間的無(wú)功功率不足現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)普通MCR響應(yīng)時(shí)間至少超過(guò)200ms，軋鋼機(jī)不工作時(shí)，MCR發(fā)送感性額定無(wú)功功率剛好補(bǔ)償?shù)鬎

3、C和濾波器支路的容性無(wú)功功率，軋鋼機(jī)動(dòng)作瞬間幾毫秒時(shí)間內(nèi)發(fā)送超過(guò)4000kvar的感性無(wú)功功率，此時(shí)MCR無(wú)法快速減小自身的4500kvar感性無(wú)功功率，造成軋鋼機(jī)的感性無(wú)功和MCR的感性無(wú)功疊加導(dǎo)致系統(tǒng)呈現(xiàn)大的感性無(wú)功輸出，造成電網(wǎng)電壓進(jìn)一步降低。由于MCR的響應(yīng)速度無(wú)法滿足快速補(bǔ)償?shù)囊?，因此電網(wǎng)電壓閃變情況并沒(méi)有得到很好的抑制，電網(wǎng)電壓最大閃變電壓達(dá)到1000V，從廠內(nèi)照明情況可覺(jué)察到明顯的燈光閃爍現(xiàn)象，電壓閃變會(huì)導(dǎo)致軋鋼機(jī)出力不均勻，影響了廠內(nèi)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。補(bǔ)償裝置未投運(yùn)軋鋼機(jī)運(yùn)行時(shí)有功、無(wú)功曲線如圖2所示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)1分鐘，數(shù)據(jù)采樣間隔1次/1秒鐘。補(bǔ)償裝置未投運(yùn)軋鋼機(jī)運(yùn)行

4、時(shí)電網(wǎng)電壓有效值曲線如圖3所示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)1分鐘，數(shù)據(jù)采樣間隔1次/1秒鐘。 鑒于以上情況，為了進(jìn)一步提高廠內(nèi)功率因數(shù)，降低電力公司罰款的可能，同時(shí)降低電網(wǎng)閃變的情況，提高軋鋼機(jī)生產(chǎn)效率，聯(lián)眾不銹鋼公司選用山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的FGSVG（3Mvar/10kV），配合濾波器支路使用，F(xiàn)C支路視情況偶爾投入。FGSVG產(chǎn)品如圖4所示。圖4 FGSVG整機(jī)外觀圖雖然選擇SVG容量小于原來(lái)的MCR，但是由于FGSVG響應(yīng)速度快（低于5ms的響應(yīng)時(shí)間）如圖5和圖6所示，不會(huì)出現(xiàn)短時(shí)無(wú)功過(guò)補(bǔ)現(xiàn)象，因此最終補(bǔ)償效果極為出色。SVG運(yùn)行時(shí)無(wú)功功率迅速切換響應(yīng)速度檢測(cè)波形： 圖5 零電流正額定

5、電流響應(yīng)速度測(cè)試波形 圖6 正額定電流負(fù)額定電流響應(yīng)速度測(cè)試波形SVG運(yùn)行后無(wú)功功率補(bǔ)償效果較好，軋鋼機(jī)運(yùn)行最大功率時(shí)偶爾出現(xiàn)3000kvar左右無(wú)功功率，此時(shí)有功功率大約11000kW以上，總體功率因數(shù)超過(guò)0.95，。由于濾波器支路與部分FC支路容量超過(guò)SVG總額定容量，因此在廠內(nèi)負(fù)載較小時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)現(xiàn)象，但是過(guò)補(bǔ)容量時(shí)間較少并且功率不超過(guò)-700kvar，因此總體上也滿足功率因數(shù)的要求。 SVG工作后由于響應(yīng)速度迅速，因此電網(wǎng)電壓閃變得到了有效控制，根據(jù)圖8顯示與圖2相比電網(wǎng)電壓明顯穩(wěn)定，電壓波動(dòng)最大最小值不超過(guò)400V，與未補(bǔ)償時(shí)的電壓差1000V左右相比已經(jīng)獲得了明顯的電壓閃變抑制效果。項(xiàng)目改造過(guò)程中考慮成本因素所以