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關(guān)鍵詞:諧波治理、有源電力濾波器DVR電壓暫降調(diào)節(jié)器、SVG靜止無(wú)功發(fā)生器

產(chǎn)品中心/ Product

RGCM-B軋機(jī)動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償/h3>

產(chǎn)品描述


1450可逆軋機(jī)
 
     1450型直流可逆軋機(jī)為典型案例,針對(duì)大、中、小型冶金軋鋼企業(yè),可逆直流軋機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)以及由于運(yùn)行工藝狀況(可逆直流晶閘管調(diào)速非線性負(fù)荷)對(duì)電網(wǎng)造成的電網(wǎng)電壓波動(dòng),電流、電壓諧波超標(biāo)嚴(yán)重,功率因數(shù)低下等電能質(zhì)量現(xiàn)象,并以詳細(xì)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及仿真模型,具體分析電能質(zhì)量的嚴(yán)重狀況,同時(shí)以詳實(shí)的企業(yè)運(yùn)行實(shí)況,描述在可逆直流軋機(jī)非線性動(dòng)態(tài)負(fù)荷典型工況下,諧波治理及動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償方案及實(shí)施效果。并針對(duì)企業(yè)所取得的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益和對(duì)社會(huì)所做的貢獻(xiàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的概述。
1 概述
隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,我國(guó)的工礦企業(yè)中,電力電子器件的大量應(yīng)用,可控、全控晶閘管作為主要開(kāi)關(guān)元件,電力電子器件的整流設(shè)備,變頻、逆變等非線性負(fù)荷設(shè)備的廣泛應(yīng)用,諧波問(wèn)題亦日益廣泛的提出。諸如諧波干擾、諧波放大、無(wú)功補(bǔ)償失效及諧波無(wú)功電流對(duì)供電系統(tǒng)的影響等。上述電力電子設(shè)備是諧波產(chǎn)生的源頭。諧波電流的危害是嚴(yán)重的,主要有以下幾個(gè)方面:
?。ǎ保?諧波電流在變壓器中,產(chǎn)生附加高頻渦流鐵損,使變壓器過(guò)熱,降低了變壓器的輸出容量,使變壓器噪聲增大,嚴(yán)重影響變壓器壽命;
?。ǎ玻?諧波電流的趨膚效應(yīng)使導(dǎo)線等效截面變小,增加線路損耗;
 (3) 諧波電流使供電電壓產(chǎn)生畸變,影響電網(wǎng)上其它各種電器設(shè)備不能正常工作,導(dǎo)致自動(dòng)控制裝置誤動(dòng)作,儀表計(jì)量不準(zhǔn)確;
 (4) 諧波電流對(duì)臨近的通訊設(shè)備產(chǎn)生干擾;
 (5) 諧波電流使普通電容補(bǔ)償設(shè)備產(chǎn)生諧波放大,造成電容器及電容器回路過(guò)熱,壽命縮短,甚至損壞;
?。ǎ叮?諧波電流會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部產(chǎn)生并聯(lián)諧振和串連諧振,造成嚴(yán)重事故及不良后果。
2 工程概述
2.1簡(jiǎn)介
  工廠主要設(shè)備為兩臺(tái)1450可逆軋機(jī),因采用晶閘管整流、直流可逆調(diào)速等原因造成用電諧波超標(biāo),功率因數(shù)過(guò)低,對(duì)周邊電網(wǎng)用戶造成很大諧波干擾,為此進(jìn)行設(shè)備改造以提高功率因數(shù),治理諧波,節(jié)約能源,提高電網(wǎng)質(zhì)量,降耗增容。
該鋼業(yè)公司安裝了兩套動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償濾波裝置,安全運(yùn)行個(gè)月以來(lái),得到客戶及當(dāng)?shù)毓╇娋值母叨日J(rèn)可系統(tǒng)功率因數(shù)達(dá)到0.95以上,諧波含量滿足要求。
2.2工程背景
該公司110KV變電站通過(guò)一臺(tái)16000KVA變壓器為兩臺(tái)1450軋機(jī)供電。
該軋機(jī)因采用晶閘管整流及直流調(diào)速等原因造成用電諧波嚴(yán)重超標(biāo),功率因數(shù)過(guò)低,給用戶造成很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),同時(shí)對(duì)周邊電網(wǎng)用戶造成很大諧波干擾,為此該公司及當(dāng)?shù)毓╇娋譀Q定進(jìn)行設(shè)備改造以提高功率因數(shù),治理諧波,節(jié)約能源,提高電網(wǎng)質(zhì)量,降耗增容。
2.3工程設(shè)計(jì)概要
2.3.1軋機(jī)(1450)軋機(jī)運(yùn)行主要參數(shù)
 ?。ǎ保┸垯C(jī)為長(zhǎng)期間斷運(yùn)行,根據(jù)鋼板軋制厚度要求變速變向、變輸出功率運(yùn)行,運(yùn)行時(shí)間大約為1~2小時(shí)/每卷帶鋼。
 ?。ǎ玻┸垯C(jī)分為主軋機(jī)及左、右卷取機(jī)、開(kāi)卷機(jī)等系統(tǒng)控制,獨(dú)立運(yùn)行。
主軋機(jī)整流變壓器容量為4000KVA,數(shù)量2臺(tái),電壓比10KV/0.8KV*2,直流電動(dòng)機(jī)2000KW ,數(shù)量4臺(tái),電樞電壓800VDC,單臺(tái)電樞電流2174A,效率92%,負(fù)荷率80%;卷取機(jī)整流變壓器容量為 3150KVA,數(shù)量2臺(tái),電壓比10KV/0.8KV*2,直流電動(dòng)機(jī)1250KW,數(shù)量4臺(tái),電樞電壓800VDC,單臺(tái)電樞電流1359A,效率92%,負(fù)荷率80%。
2.3.2(1450)軋機(jī)諧波測(cè)試數(shù)據(jù)
                                                      1450軋機(jī)一臺(tái)主軋電動(dòng)機(jī)電流諧波含量為例
 
表1電流諧波含量針對(duì)5、7、11、13次諧波數(shù)值

 
A相(基波1550A)
B相(基波1625A)
C相(基波1585A)
5次諧波
20.58%
318.9A
19.68%
319.8A
20.13%
319.06A
7次諧波
15.1%
235A
14.08%
228.8A
14.39%
228.08A
11次諧波
10.15%
157.32A
8.94%
145.27A
9.9%
156.9A
13次諧波
7.23%
112.06A
7.08%
115.05A
6.15%
97.47A

 
2.3.3設(shè)計(jì)補(bǔ)償方案計(jì)算
(以主軋機(jī)為例)
主機(jī)直流電動(dòng)機(jī)2000KW*2,電樞電壓800VDC,電樞電流2655A,效率取90%,負(fù)荷率取100%
(1)基波補(bǔ)償容量 
有功功率:  P=U I =3168KW
視在電流:  I =I ×0.816=2655×0.816×2=4333A
視在功率:  S = ×U ×I = ×750×4333=5628KVA
功率因數(shù):  COSφ = P / S1=3168/5628=0.57
無(wú)功功率:   Q1= =4651KVAR
實(shí)際基波補(bǔ)償容量:4000KVAR
(2)諧波補(bǔ)償容量 Kvar  
實(shí)際諧波補(bǔ)償容量:3000KVAR
(3)變壓器副邊安裝容量為4500KVAR動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償后
補(bǔ)償后無(wú)功功率: Q =4651-4000=651Kvar
補(bǔ)償后視在功率: S = 3234kVA
補(bǔ)償后功率因數(shù): COSφ =3168/3234=0.98
  通過(guò)以上計(jì)算,該軋機(jī)變壓器補(bǔ)償選用我公司RGCM動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償濾波裝置:
裝置內(nèi)配置多路5次濾波器和7、11、13次濾波器,在提高功率因數(shù)的同時(shí)還按標(biāo)準(zhǔn)濾除諧波電流.
通過(guò)以上仿真計(jì)算表明:5、7、11、13次諧波得到大幅度治理,使其完全符合要求。
表2補(bǔ)償前后主軋機(jī)功率變化對(duì)比表(軋制過(guò)程三道次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù))

補(bǔ)償前
A相(基波1550A)
B相(基波1625A)
C相(基波1585A)
國(guó)標(biāo)
5次諧波
20.58%
318.9A
19.68%
319.8A
20.13%
319.06A
162A
7次諧波
15.1%
235A
14.08%
228.8A
14.39%
228.08A
115A
11次諧波
10.15%
157.32A
8.94%
145.27A
9.9%
156.9A
73A
13次諧波
7.23%
112.06A
7.08%
115.05A
6.15%
97.47A
64A
補(bǔ)償后
A相(基波930A)
B相(基波975A)
C相(基波951A)
注:國(guó)標(biāo)值是根據(jù)實(shí)際短路容量換算后值(見(jiàn)附件二)
5次諧波
7.7%
71.6A
8.56%
83.46A
6.39%
60.76A
7次諧波
7.31%
67.8A
6.14%
59.87A
7.72%
73.4A
11次諧波
1.65%
15.34A
2.02%
19.69A
2.74%
26.05A
13次諧波
0.94%
8.7A
0.91%
8.87A
1.31%
12.45A
補(bǔ)償前后電流諧波對(duì)比表(以5、7、11、13次諧波為例)
 
 
補(bǔ)   前
補(bǔ)  后
備 注
主軋主機(jī)
視在功率S
2148KVA
1316KVA
 
有功功率P
1224KW
1224KW
 
無(wú)功功率Q
1765kvar
482kvar
 
功率因數(shù)
COSΦ=0.57
COSΦ=0.93
 
視在電流A
1560A
950A
 
 
 
 
 
 

                   
  通過(guò)以上數(shù)據(jù)表明;濾波裝置投入后,治理前后電流諧波下降率效果是明顯的,尤其對(duì)于5、7、11、13次諧波,針對(duì)鋼業(yè)公司選用的是6相12脈波整流變壓器,理論證明,對(duì)12脈波整流變壓器反映到一次側(cè)10KV電網(wǎng)時(shí)其5、7次電流諧波理論值應(yīng)為零。只有11、13次諧波在10KV網(wǎng)側(cè)可以記錄,但從上表記錄可以看出其值已很小,同時(shí)功率因數(shù)達(dá)到0.95以上,5、7、11、13次諧波達(dá)到要求。
2.4.2  無(wú)功補(bǔ)償及濾波裝置投入后其經(jīng)濟(jì)效益:
(1)功率因數(shù)從小于0.57提升到0.95以上,電費(fèi)由每月罰款十幾萬(wàn)變?yōu)槊吭陋?jiǎng)勵(lì)數(shù)千元。
(2)諧波得到治理,大大減少了運(yùn)行中電氣故障及電子元件的損壞。
(3)該公司16000KVA變壓器得到增容,由另一臺(tái)16000KVA變壓器所帶的負(fù)荷均轉(zhuǎn)接到同一臺(tái)變壓器上運(yùn)行,該企業(yè)停掉一臺(tái)16000KVA變壓器,該變壓器每月節(jié)省占容費(fèi)約24萬(wàn)元?,F(xiàn)轉(zhuǎn)接過(guò)來(lái)的各型軋機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)均安裝了動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置,該裝置運(yùn)行以來(lái),為客戶創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。                   
2.5.1動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償工作原理
動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償濾波裝置,主要由監(jiān)控終端、開(kāi)關(guān)模塊、電容器、電抗器、斷路器、機(jī)柜等構(gòu)成,控制器采用前饋式檢測(cè)(三相平衡負(fù)荷、采集單相信號(hào);三相不平衡負(fù)荷,采集三相信號(hào)),以負(fù)載的實(shí)時(shí)無(wú)功功率為投切物理量,應(yīng)用瞬時(shí)無(wú)功控制理論及網(wǎng)壓支持算法,在20ms內(nèi)完成信號(hào)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、及控制輸出;投切開(kāi)關(guān)接到投切指令后,在小于10ms內(nèi)完成零電流投入,投切無(wú)涌流,對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊,并且在主電路和開(kāi)關(guān)中采取措施,避免了投切電容的沖擊,使運(yùn)行穩(wěn)定、安全、可靠。