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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流静止型功率补偿装置 (1).精品文档. SVC在电力系统中的应用烟台金澄精密线材有限公司李涛二一年十月二十日摘要：SVC（Static Var Compensator）-静止型无功补偿器，其静止是相对于调相机、发电机等旋转设备而言的。它可以快速调节无功输出量，为供电系统提供动态无功电源，调节系统电压。现以我公司4#主变（84000kVA）炼钢变压器的配套用动态无功功率补偿装置（SVC）实施方案为例，介绍动态无功功率补偿装置的原理、功能及优点。并通过实测表明无功功率补偿技术在中钢厂的应用。对大幅度提高电网的功率因数、减少电压波动和畸变、抑制谐波
2、危害等具有明显的效果。 关键词：静止型；动态无功补偿装置；功率因数；谐波抑制。 Abstract: Static Var Compensator can be abbreviated as SVC.The “static” is relative to the condenser, in terms of generators and other rotating equipment.It can quickly adjust the reactive power output,It can quickly adjust the reactive power output, the power
3、 supply system to provide dynamic reactive power to regulate the system voltage.Reference the plan of the 4# Transformers (84000kVA) supporting the use of dynamic reactive power compensation device in our company,I introduced dynamic reactive power compensation device principle, functions and benefi
4、ts.Through the test I will show the reactive power compensation technique in the application of steel.The equipment is significant to improve the power grid of the power factor and reduce voltage fluctuation and distortion, harmonic suppression, the obvious effect of such damage.Keywords: Static;Dyn
5、amic reactive power compensation device;Power Factor;Harmonic suppression.第一章 概述我公司是以电炉冶炼生产的钢厂。现有60吨电弧炉一台，30吨电弧炉两台，40吨钢包精炼炉两台，VOD炉两台，年产量20万吨不锈钢、20万吨碳钢。因电炉在冶炼中产生的电压波动、闪变、不平衡度及功率因数低，特别是电炉在冶炼中产生的高次谐波对电网危害极大。为达到国家有关规定，我公司先后引进了国外两套、国内一套静止式动态无功功率补偿装置（以下简称SVC）为电炉生产配套。经近几年的投入运行，在抑制电压波动、闪变、不平衡度及提高功力因数方面都达到了预
6、定标准，实现了电炉、精炼炉的正常生产。在此简要介绍一下SVC装置的原理，并根据几年来的运行情况谈一下SVC装置在电炉冶炼中的作用。第二章 大容量高功率电弧炉炼钢对电网的危害根据工艺要求电炉炼钢一般分为三个阶段：熔化期、氧化期、还原期，其中熔化期对电网影响最大。电炉在熔化期产生高的谐波电流，通过系统阻抗产生谐波电压叠加到基波电压上，从而使电压波形发生畸变，使电压质量下降。伴随着电弧电流的变化系统的感抗和无功功率也急剧变化，引起电压急剧波动，这种电压波动将使电灯产生人眼很敏感的闪烁，即为闪变。在熔化期冲击电流较大，炉料不断的下塌和崩落，电极不稳定且急剧变化，容易造成三相电压不平衡。具体而言，大容量
7、高功率电弧炉炼钢对电网的公害有以下几个方面：1、 功率因数低 电弧炉从电网获得电能，其中一部分转化为有用的热能，而另一部分则为无功能量。因电弧炉负载是高感性的，电弧炉的接入使供电电网的功率因数恶化。电弧炉在熔化期时，功率因数甚至低到0.1，这样引起母线电压严重降低。电压降低又相应降低电弧炉的有功功率，使熔化期延长，生产率下降。2、电压闪烁和波动 电弧炉是供电电网的很大的负载，而且在运行中经常产生突然的、强烈的电压冲击，导致电网电压的快速波动，频率为0.130Hz。频率在110Hz之间的电压波动会引起照明白炽灯和电视画面的闪烁，使人们感到烦躁，这类干扰称之为“闪烁”或“闪变”。强烈的闪烁会造成电
8、机转动不稳定，电子装置误动作甚至损坏，也会使电网供电的用户(包括电弧炉本身)的实际功率减少，闪烁是对电网的一种公害。3、三相电压与电流不对称 电弧炉三相负载不对称引起的电网三相电压及三相电流的不对称。其后果是相关电网的所有用户(包括电弧炉)的经济性和生产率降低。负荷电流对电网的发电机和电气设备的出力产生影响，严重者会损坏电气设备，还会使继电保护误动作。进而会使相关电网的所有用户(包括电弧炉)的经济性和生产率降低。4、高次谐波 交流电弧炉在冶炼的过程中电流会产生非正弦畸变和各次谐波，对电网造成干扰，其主要原因有：（1）电弧的电阻值不恒定，并且在交流电弧的半个周期内电弧的电阻也在变动，这就造成电弧
9、电流的非正弦畸变。（2）交流电的正负半周换相，石墨电极与废钢交替作阴极和阳极，因不同材料发射电子的能力不同，使电弧电流的正负两个半周的波形不对称，造成偶次谐波。（3）三相电弧不均衡，造成三次谐波。(4) 供电系统连接的各种谐波源导致各种谐波的形成，如静补装置中的整流器等。电弧炉的谐波电流成份主要为27次，其中2、3次最大，其平均值可达基波分量的510，谐波电流流入电网，使电压波形发生畸变，引起电气设备发热、振动以及保护误动作等。其根本原因是无功功率的急剧变化和激烈波动，因此解决上述问题的有效方法就是采用适当形式的静止式动态无功功率补偿装第三章 SVC的工作原理及国内外发展现状 1、SVC工作原
10、理SVC系统不仅能够补偿电炉供电母线的电压波动，还能够吸收高次谐波，平衡三相不对称负荷及改善功率因数。 图31 SVC系统原理示意图 SVC的主回路是由可控硅控制电抗器同滤波回路并联组成。工作原理为：根据电炉无功功率QF的变化，连续控制改变电抗器的无功功率QL，使电炉无功功率QF与电抗器无功功率QL合成一个常数的感性无功功率。当电炉无功功率QF增大时，则电抗器的无功功率QL就减少。反之当电炉的无功功率QF减少时，电抗器的无功功率QL就增大，如波形所示： 图32 补偿原理图也就是说，在理想状态下：电炉的无功功率QF加上电抗器的无功功率QL，等于滤波器组的无功功率QL，所以，供电网的总的无功量等于
11、：Q总=QF+QL-QC0。这样电炉也就无需西欧能够供电网中吸取无功功率。就使电炉在生产中的感性无功功率所冲击引起的电压波动及闪变受到抑制，同时也使得功率因数得到补偿。SVC分相调节，抵消了电炉负荷的负序电流分量，并可使不平衡的三相有功负荷得到平衡，抑制了不平衡负荷对电网的影响。2、国外发展现状静止型动态无功补偿装置(SVC)是国外七十年代末发展起来的一种快速调节无功功率的新型成套，装置。按照其主接线形式可以分为；（1）可控硅控制空心电抗器(TCR)型（2）可控硅控制高阻抗变压器(TCT)型（3）可控硅开关操作电容器(TSC)型（4）自饱和电抗器(SR)型。SVC项目特别是100Mvar以上的
12、项目，主要由少数几个国际知名大公司承接的，如ABB、西门子等。 3、国内发展现状上世纪八十年代西电集团从瑞士BBC公司引进SVC技术，经过人员培训，引进资料消化，关键技术已经完全国产化。九十年代鞍山荣信制造的SVC已投入市场，其技术源于前苏联；与此同时中国电科院自主研发的SVC获得成功。近几年随着我国电力电子行业的快速发展，目前已取得可喜的成果。诞生了荣信电力电子股份有限公司; 西安西电科技实业有限责任公司;中国电力科学研究院等一批民族工业。在国内SVC需求量不减的形势下；外国SVC生产厂家在中国市场的份额呈逐年下降趋势。第四章 鞍山荣信SVC系统在金澄公司中的应用 1、SVC主接线及系统组成
13、 图41 SVC监控系统主接线界面图鞍山荣信生产的SVC采取典型的空心电抗器TCR+FC主接线系统，该系统具有反应时间短（10ms）性价比高等优点（世界SVC主要生产厂家都采取此结构）。TCR的基本结构是两个反并联的晶闸管和电抗器串联。晶闸管在电源的正负半周轮流工作，控制角a在90到180之间。当控制角为90时完全导通， 180时完全截止。在网压不变的前提下，增大控制角将减小TCR电流，减小装置的感性无功；反之减小控制角将增大TCR电流增大装置的感性无功。FC回路由H2、H3、H4、H5组成，分别吸收100HZ、150HZ、200HZ、250HZ的谐波分量。H2到H5回路中的电抗器作用是：抑制
14、合闸涌流和短路电流且和电容组成谐振回路。 2、控制系统组成 图42 SVC控制系统组成简图 SVC控制系统由控制柜、脉冲柜、和功率单元三部分组成。控制柜采集现场的电压、电流信号，计算处理后发出触发脉冲，同时监测晶闸管运行状况。脉冲柜将触发脉冲转换为符合要求的脉冲信号，实现触发。功率单元由晶闸管、阻容吸收、热管散热器、脉冲变压器、BOD板和击穿检测板组成，串入电抗器回路，在脉冲信号控制下操控晶闸管通断，使电抗器流过预期的补偿电流。2.1控制柜组成 控制柜由数显表单元、微机监控单元、开关面板、主控单元、采样单元、输入输出单元、整流部分单元等组成。 图43 控制柜内部功能框图2.1.1微机监控单元采
15、用研华AWS8248V一体化工业电脑。监控系统可以方便、直观的查看SVC设备的运行参数、曲线、历史记录、故障记录等，支持网络传输和远程监控。 2.1.2主控单元是整个SVC控制系统的核心，实现了电网电压、电流等参数的采集、运算，最后得出晶闸管触发角，转换为光信号后传送给脉冲柜。同时主控单元以通讯方式将工控机设定的各种参数传给主控单元各功能板卡，并把各板卡采集的信息反馈回工控机。2.1.3采样单元由电压互感器板和电流互感器板组成。电压互感器实现网压Uab、Ubc、Uca采样的前置处理，将PT输出的0100V电压信号变换到5V。电流互感器实现电网电流、TCR电流以及滤波通道电流采样的前置处理，将C
16、T输出的05A电流信号变换为5V的电压信号，供主控单元使用。2.1.4输入输出单元为主控单元的输入输出开关配备隔离继电器，同时为主控单元和采样单元提供直流供电。2.2脉冲柜组成 脉冲柜由指示单元、晶闸管检测单元、脉冲形成单元、光电转换单元、供电单元等。脉冲柜接收到控制柜给出的晶闸管触发光信号后，驱动脉冲触发光电转换板，将光信号转换成电信号送到脉冲形成单元，形成脉冲触发晶闸管。同时脉冲触发信号送脉冲检测板，转换成光信号后反馈给控制柜，供其检测触发脉冲是否正常。2.2.1晶闸管检测单元监测阀组晶闸管的运行状态，比较触发脉冲信号与反馈脉冲信号，判断当前击穿的晶闸管数目，若已击穿数目大于等于0但小于设
17、定值，则报击穿故障但不跳闸，等待维修更换器件。晶闸管击穿数目和详细编号以通讯方式传送到控制柜主控单元，共进一步分析和处理。2.2.2脉冲形成单元是整个脉冲的核心部分。脉冲形成器接收光电转换单元送来的电信号，通过输入脉冲前置放大、前沿脉冲控制、前沿脉冲形成、脉冲控制等电路模块，将其放大形成脉冲信号供触发使用。2.2.3光电转换单元由三个部分组成：阻抗匹配及脉冲检测模块、脉冲触发光电转换模块和光电转换底板。阻抗匹配及脉冲检测模块将接收到的脉冲触发信号经处理后送至脉冲电缆，同时将反馈信号转换成光信号送至控制柜共丢脉冲检测使用。脉冲触发光电转换模块接收控制柜发出的触发脉冲信号，将其转换成电信号，放大后
18、送至脉冲形成器，作为脉冲形成器的输入信号。2.2.4供电单元由电源模块组成，主要给个单元提供工作电压，把DC220V的直流电源转换为DC500VDC400V、DC（1848V）、DC28V、DC-28V,送给脉冲形成单元作为工作电压。3、阀组单元 阀组柜中包含热管散热器、脉冲盒、RCJ单元、BOD模块、晶闸管和击穿检测模块3.1为限制电路电压上升率过大，确保晶闸管安全运行，常在晶闸管两端并联RC阻容吸收网络，利用电容两端电压不能突变的特性来限制电压上升率。可以防止R、L、C电路在过渡过程中，因为振荡在电容两端出现过电压损坏晶闸管，同时避免电容器通过晶闸管放电电流过大，造成过电流而损坏晶闸管。3
19、.2BOD紧急出发回路的作用是截断由任何原因造成的晶闸管正向过电压，且在发出一个触发信号使没有被触发的晶闸管二次触发作为后备保护触发。3.3击穿检测模块的作用是检测晶闸管是否正常工作的模块。由于晶闸管在系统中不完全导通，这样可控硅承受一定的电压，该能量通过电容的充放电形成一个交变电压，把这个交变电压送到击穿检测模块，经光电转换后送至击穿检测单元，速度快而准确。4、监控系统 SVC监控系统可以方便、直观的查看SVC设备的运行参数、曲线、历史记录、故障记录等，支持网络传输和远程监控。5、故障处理SVC发生故障时工控机界面显示相应的报警信息，同时伴有警铃。进入监控系统可以方便的查询故障的具体信息。5
20、.1故障现象 AB+丢脉冲故障，系统立即跳闸上微机弹出红色告警对话框显示“AB+丢脉冲”。下位机控制箱的综合保护板数码管显示“4”，AB相控制板数码管显示“7”，另两块控制板的数码管显示“9”。故障处理: 5.1.1记录上位机显示的故障现象和下位机控制箱数码管的状态。 5.1.2检查控制柜和脉冲柜内各插头、插座、及接线是否松动。 5.1.3更换AB相控制板，重新启动SVC系统，不投高压，手动触发脉冲查看故障是否消失。否则依次更换AB+脉冲形成器，AB相阻抗匹配板，AB+相触发脉冲的发射光纤和反射光纤，看故障是否排除。5.2电抗器表面树枝状爬电 5.2.1 故障现象：在电抗器表面有大小不等且不规
21、则的树枝状放电现象，严重时引起断路器跳闸。 5.2.2 故障原因：大气中存有大量导电半导电性质的污染物附于电抗器表面，凭借水的作用在电抗器表面形成连续的导电半导电水膜，使电抗器表面产生泄漏电流，引起局部发热最终碳化，逐渐形成树枝状放电。 5.2.3 故障处理：采用硫化硅橡胶（BTV）涂刷。其特点是耐热性、耐电弧性、绝缘性好，具有良好的憎水性。将其涂刷在电抗器表面后形成一层无色透明胶膜，使水珠各自独立不能形成连续的导电水膜。从而大幅减低泄漏电流、容性电流。具体方法先用砂纸、小刀等除掉碳化部分，并用水清洗干净。用环氧树脂、腻子粉按1:1比例调匀涂于凹洞处，最后涂刷BTV。最后在电抗器顶端加装防雨伞
22、。从使用效果看爬弧现象基本得到根治。五、结论自投入SVC以来，金澄公司所供电炉生产用电质量一直较好。在总降福钢一线进线处进行测量实测值与部颁标准规定值相比较，除谐波电流外，谐波电压、正弦波形畸变率没有超过规定极限值的75，平均十分钟不平衡电压小于0.5。功率因数由原来的0.72升高到0.95以上，且无过补偿现象。采用SVC系统对电网而言，可以减少谐波污染，减少无功需量，稳定电网电压，提高供电质量;对电炉而言可以减小电压波动，相当于提高了电炉的端电压，从而可增大输入功率。如2009年8月10日3号SVC冷却系统发生故障，造成3号SVC可控硅室温度超过设备允许稳度，SVC被迫停止运行，同时也就意味
23、着电炉产量将大幅度下降，因为电业部门规定我公司在没有投入SVC时，电炉冶炼必须在11档以下来减少电炉冶炼时对电网的不利影响，这样只能采用低电压小电流冶炼，由投入SVC的每班次产钢45炉降到每日产钢12炉。仅仅一周时间内电炉分厂就少产钢四千多吨，造成了较大的经济损失。实践证明SVC投入除了能够消除电炉在冶炼中对电网产生的公害，保证电网电压的质量，而且还能够提高电炉的冶炼效率，缩短熔炼时间，降低电能消耗，提高功率因数，在金澄公司生产中发挥了重要的作用。 参考文献动态无功补偿的应用技术肖迪、刘丹静止无功功率补偿技术 粟时平、刘桂英静止无功功率（SVC）应用的最新进展苏玲、宋珊、陈建业静止型动态无功补偿装置在淮钢的应用薛梅芳、李雪静止无功补偿（SVC）技术国家电网公司荣信SVC高压电网动态无功补偿装置控制系统用户手册