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1、贊比亞謙比西鋼廠電弧爐無功補償及諧波治理工程案例2012-07-0311:06:201分類:專業(yè)篇丨舉報丨字號訂閱作者:北京赤那思電氣技術(shù)有限公司,平孝香,郭秀霞來源:輸配電產(chǎn)品應(yīng)用開關(guān)卷總第78期1概述隨著煉鋼業(yè)和冶煉技術(shù)的發(fā)展,越來越多的電弧爐設(shè)備投入到生產(chǎn)當中,其容量越來越大。由丁其自身的工作特性,造成了日益嚴重的諧波污染問題,嚴重影響到了電能質(zhì)量,對其諧波治理已經(jīng)迫在眉睫。木文以贊比亞謙比西鋼廠項冃為例介紹了電弧爐的無功補償及諧波治方案。研究了電弧爐系統(tǒng)的電氣模型、并對其產(chǎn)牛的諧波電流進行了分析,結(jié)合實際電弧爐系統(tǒng)的諧波測試情況對該電弧爐系統(tǒng)諧波給出
2、了治理方案。2電弧爐的工作特點電弧爐屈非線性負荷,在工作的過程中會產(chǎn)生高次諧波,而且電弧爐的用電量很大,電爐變壓器的容量從數(shù)兆伏安到數(shù)十兆伏安。從鋼鐵的冶煉工藝分,屯弧爐的工作過程可分為三個階段:熔化期、氧化期和還原期。鋼鐵在熔化期的用電量很大,氧化期和還原期的用電量明顯降低。鋼鐵在熔化期內(nèi)不僅電弧爐的用電量最大,而且在這個階段由于下降電極起弧和爐料崩塌使電極接觸廢鋼而造成短路,其后快速提升電極又拉斷電弧造成斷路,短路期間內(nèi)產(chǎn)生很大的電流,造成三相不平衡。在冶煉過程中由于電磁力和爐內(nèi)氣流的作用以及鋼液和爐渣的流動,使電弧放電的路徑不斷變化和弧隙電離程度不斷變
3、化,從而引起負荷電流變化大、變化速度快、變化頻繁而無規(guī)則。3用戶供電系統(tǒng)參數(shù)及考核指標3.1主變壓器參數(shù)型號:額定容量:Se二31.5MVA電壓變比:110/10kV短路阻抗百分數(shù):UK二10.47%系統(tǒng)短路容量llOkV側(cè):Sdmax=870MVASkminl=652MVA3.21OKV電弧爐的諧波發(fā)生量表1電弧爐諧波發(fā)牛量諧波次數(shù)234571T23諧波電流含有率%710594諧波電流值(A)50.572.236.165293.3電弧爐供電系統(tǒng)圖3.4考核的技術(shù)指標3.4.1平均功率因數(shù)要求10kV母線的月平均功率因數(shù):cos(])20.95,不過補。3.
4、4.2閃變要求滿足國家標準GB12326-2000《電能質(zhì)量電壓允許波動和閃變》的要求:10kV電壓波動:△UW1.25%閃變:Pst=0.9,Plt=O.7llOkV電壓波動:△UW1.0%閃變:Pst二0.8,Pit二0.63.4.3諧波電壓要求按國標GB/T14549-93的規(guī)定,供電系統(tǒng)各電壓等級下允許的電壓畸變率如表二所示。表2GB/T14549-93所規(guī)定的電壓畸變率限值電網(wǎng)標稱電壓kV電壓總諧波畸變率%各次諧波電壓含有率,%奇次偶次104.03.21.61102.01.60.83.4.4諧波電流要求諧波電流允許值按GB/T1459-93的要求,
5、當考核點在llOkV母線時,注入考核點llOkU母線的各次諧波電流允許值在短路容量為870MVA時如表3O表3短路容量為870MVA,注入llOkV母線各次諧波電流允許值次數(shù)2345678910111213電流(A)13.911.16.9611.14.647.883.483.72.784.982.324.29次數(shù)141516171819202122232425電流(A)1.972.21.743.251.512.91.391.621.272.441.162.2表4短路容量為652MVA,注入llOkV母線各次諧波電流允許值次數(shù)2345678910111213電
6、流(A)10.4&35.218.33.475.92.62.772.083.731.733.2次數(shù)141516171819202122232425電流(A)1.471.641.32.431.132.171.041.210.951.820.871.644基波補償容量的確定止常運行時的口然功率因數(shù)值二0.70功率因數(shù)為0.70時,系統(tǒng)中存在的無功功率和冇功功率相等,功率因數(shù)提高到0.95II寸,系統(tǒng)屮存在的無功功率和有功功率的比值為1:3,則需補償?shù)臒o功功率為:12.9854-3X2=8.656Mvar將功率因數(shù)捉高到0.95以上,取10KV系統(tǒng)無功功率補償容量:
7、Q=10622Kvar5濾波器的設(shè)計5.1濾波器的設(shè)計原則1)濾波器在濾除系統(tǒng)諧波的同吋具有無功功率補償?shù)淖饔茫?)濾波器投入后保證PCC點的各項諧波指標滿足國家標準關(guān)于諧波限值的要求;3)考核點月平均功率因數(shù)滿足平均功率因數(shù)20.95;4)仿真計算濾波器投入后不與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,即在各種運行方式下諧振點不在主要次諧波頻率下;5)對濾波器過電流、過電壓安全性能進行校核;6)以最經(jīng)濟的投資來實現(xiàn)本項目濾波器的技術(shù)、安全指標;7)濾波器的分組充分考慮負荷變動、而PCC點處又不允許無功倒送時能方便的切除部分濾波補償支路,同時保證各項諧波指標不超出規(guī)定的要求。5.
8、2濾波補償裝置的配置濾波補償裝置主要由濾波電容器、濾