RSVG在電弧爐的應(yīng)用—滄州臨港三菱

電弧爐(electric arc furnace,EAF)是利用電弧產(chǎn)生熱量來(lái)冶煉金屬的一種電爐,隨著國(guó)家對(duì)中頻爐的全面取締,近年來(lái)越來(lái)越多的電弧爐的得到應(yīng)用,而且以超高功率居多。 電弧爐的運(yùn)行負(fù)載特性表現(xiàn)為非線性、強(qiáng)時(shí)變,其電能質(zhì)量極差,會(huì)引起電網(wǎng)電壓閃變和波動(dòng)、負(fù)序分量大、諧波多、電網(wǎng)功率因素低等諸多系統(tǒng)電能質(zhì)量問(wèn)題。 電弧爐引起的諸多電能質(zhì)量問(wèn)題中,最難以治理的是電壓閃變問(wèn)題。因?yàn)殡妷洪W變?cè)从跓o(wú)功及電壓的不規(guī)律波動(dòng),因此對(duì)補(bǔ)償裝置的響應(yīng)速度和補(bǔ)償精度要求都很高。采用SVC裝置對(duì)電弧爐進(jìn)行閃變治理,由于SVC基于半控器件晶閘管,裝置響應(yīng)時(shí)間一般在10ms以上,最好只能達(dá)到2:1的閃變抑制比。 基于VSC方案的SVG具有響應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì),理論上可以達(dá)到5:1以上的閃變抑制比。雖然采用H橋級(jí)聯(lián)技術(shù)的鏈?zhǔn)絊VG在10kV及35kV中壓電力系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用,但國(guó)內(nèi)成功用于電弧爐負(fù)載補(bǔ)償?shù)腟VG很少。

2017年8月,遼寧榮信興業(yè)電力技術(shù)有限公司簽訂滄州臨港三菱金屬電弧爐35kV動(dòng)態(tài)無(wú)功發(fā)生器SVG,設(shè)備電壓等級(jí)為35kV,容量為70Mvar?,F(xiàn)場(chǎng)主接線圖如下:

使用該SVG對(duì)50MVA交流電弧進(jìn)行補(bǔ)償后,現(xiàn)場(chǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題得到明顯改善。其中平均功率因數(shù)高于0.99,諧波電流整體補(bǔ)償率在68%以上,主要諧波成分補(bǔ)償率超過(guò)80%,閃變抑制比在5左右。


上圖為SVG啟動(dòng)前后三相無(wú)功功率及有功功率曲線。

從圖中可以看出補(bǔ)償前系統(tǒng)最大無(wú)功沖擊接近30Mvar,補(bǔ)償后系統(tǒng)最大無(wú)功沖擊低于4Mvar。從有功功率曲線可以看出,經(jīng)過(guò)補(bǔ)償由于電網(wǎng)電壓穩(wěn)定,系統(tǒng)的有功功率也有明顯提高,利于提高冶煉速度。

上圖為SVG啟動(dòng)前后三相平均功率因數(shù)曲線。從圖中可以SVG啟動(dòng)前平均功率因數(shù)低于國(guó)標(biāo)下限0.9,SVG啟動(dòng)后平均功率因數(shù)高于0.99。

經(jīng)過(guò)頻譜分析,電弧爐電流中主要諧波成分為3??諧波。圖5為SVG啟動(dòng)前后3次諧波電流曲線。補(bǔ)償前諧波電流在30A以上,補(bǔ)償后諧波電流基本在5A左右,經(jīng)測(cè)算,補(bǔ)償前電網(wǎng)電流中3次、5次均超過(guò)國(guó)標(biāo),經(jīng)過(guò)補(bǔ)償,各次諧波均滿足國(guó)標(biāo)。諧波整體補(bǔ)償率為68.25%,主要諧波電流3次的抑制率為82.69%。補(bǔ)償前諧波電壓總畸變率為3.23%,超過(guò)了國(guó)標(biāo)限值3%,補(bǔ)償后諧波電壓總畸變率為1.29%。

補(bǔ)償前后短閃Pst曲線如圖上所示。



補(bǔ)償前后長(zhǎng)閃Plt曲線如圖上所示。圖中Plt按2小時(shí)滑動(dòng)平均計(jì)算。

經(jīng)測(cè)算,閃變抑制比基本在5左右。

綜上,SVG的投運(yùn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電弧爐負(fù)載無(wú)功、諧波、閃變的綜合補(bǔ)償。