SVC在攀钢轨梁厂万能轧机上的应用
SVC无功补偿技术在济钢热连轧的应用
Ａｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ＶＣ ｎ Ｈｏ ｔ ｉ ｉｌｏ ｉ ａｎ Ｉ ｏ ｎｄ Ｓ ｅ ｌＧｒ ｕ Ｃｏ Ｌｔ ｐｌｃ ｔｏ ｆＳ ｉ ｔＳ ｒ ｐ Ｍ ｌ ｆＪ ｎ ｒ ｎ ａ ｔ ｅ ｏ ｐ ． ｄ ＹＡＮＧ ｎ ＴＵ ａ —ｉ， Ｈｅ ｇ， Ｙｕ ｎｊ ＭＥＮＧ ｎ — ｕ Ｑｉｇ ｙ （ ｔ ｔｉ ｌ ｆ ｉ ａ ｒ ｎａ ｄ Ｓ ｅ ｌ ｏ ｐ Ｃ ． ｄ， ａ ５ １ １， ｈ ｎ ｏ ｇ， ｉａ Ｈｏ ｒｐ Ｍｉｌｏ Ｊ ｎ ｎＩ ｏ ｎ ｔｅ ｕ ｏ Ｌｔ ｊｉｎ ｎ ２ ０ ０ Ｓ ａ ｄ ｎ Ｃｈ ｎ ） Ｓ Ｇｒ
ＭＶＡ，１ ０ ｋ ３ Ｖ ， 一 １ Ｖ／ ５ ｋ Ｕｌ ２— １ ．５ ， 一 ０ Ｕ１ 。一
３ ｋ 母线 ５Ｖ
泰 妻 ： 喜
图 １ Ｓ ＶＣ 系 统 主 接 线 图
Ｆ ｇ． ＳＶＣ Ｍ ａ ｎ ｃ ｎ ｃ ｉ ｎ ｉ １ ｉ ｏ ｎｅ ｔｏ
１ ， 。 ． ） ９ Ｕ 一 一６ ５ 与上 级 电网相 连 ， 由于轧机 及
摘要 ： 阐述 了 济 钢 热 连 轧 生 产 线 为 了 降低 轧 机 轧 钢 时 产 生 的 无 功 冲击 、 波 电 流 等 对 电 力 系 统 和用 电 设 谐 备 造 成 的影 响 而 采 用 Ｓ ＶＣ无 功 补 偿 技 术 。通 过 分 析 运 行 中 的 Ｓ Ｃ 无 功 补 偿 系 统 对 电 网 电 能 质 量 的改 变 情 Ｖ 况 ， 出 了 在 Ｓ Ｃ无 功 补 偿 系统 投 入 运 行 后 对 抑 制 电压 波 动 、 制 谐 波 电 流 、 高 系 统 功 率 因 数 等 都 起 到 了 得 Ｖ 抑 提 明显 的 改 善 和 提 高 作 用 。 关 键 词 ： 止无 功补 偿 装 置 ； 静 固定 电 容 器 一 闸管 控 制 电抗 器 ； 机 ； 晶 轧 电能 质 量
静止型动态无功补偿装置(SVC)在轧机系统中的应用
静止型动态无功补偿装置（SVC）在轧机系统中的应用作者：王长波车正军金蔓辰来源：《中国科技纵横》2014年第05期【摘要】文章介绍了静止型动态无功补偿装置（SVC）原理，论述了SVC在轧机系统中的应用情况。
【关键词】 SVC TCR FC 电容器电抗器1 系统概述电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，并且可以避免造成过大的电压降，这就是无功补偿。
东北特钢集团大连基地环保搬迁项目扁钢轧机平辊驱动为两台容量分别为4200kW的同步电机，立辊驱动为四台容量分别为400kW的三相异步变频电机，辅传动（主要是辊道）驱动为三相异步变频电机，三台热锯主电机为480kW的三相异步变频电机。
变频调速的电机是典型的非线性负荷，在运行过程中会产生大量的谐波和谐间波向电网渗透，主传电机在轧制过程中还会产生无功冲击，造成电压波动和闪变，负荷的功率因数也较低，增加了供配电系统的损耗。
为减轻这些不利影响，满足国家有关电能质量标准的要求，需要在10kV母线装设一套静止型动态无功补偿装置（SVC）。
2 SVC动态补偿原理2.1 SVC动态补偿基本原理为了消除电网污染和降低电网损耗，改善电能质量，通常需采用动态无功补偿的办法。
本系统TCR+FC型SVC这种动态无功补偿及滤波装置来改善电网电能的质量，其中TCR部分采用相控电抗器+晶闸管阀组+全数字控制器+热管风冷系统形式，FC部分采用3、5、7、11次4条支路形式，SVC装置由FC装置、TCR装置及监控计算机系统三部分组成。
如图1所示，SVC装置由TCR及FC两部分组成。
（1）FC回路兼顾滤波及提供容性无功功率QFC。
SVC在炼钢系统的设计应用
SVC在炼钢系统的设计应用摘要：本文基于炼钢事业部一台220t大型LF炉，在炼钢期间电炉变压器对电网产生电压波动、功率因数降低、高次谐波电流和三相不对称（负序）电流等问题，为解决上述问题，提出了一套静止型无功补偿装置SVC，介绍了SVC的设计方案、工作原理、系统组成及运行维护特点。
关键词：静止无功补偿器（SVC）、功率因数、TCR、故障分析引言炼钢事业部220t电弧LF炉前变压器容量为40MVA，由110kV母线经50MVA主变降压至35kV母线供电。
LF炉在冶炼过程中会对电网带来如下危害：（1）三相负荷电流严重不对称。
（2）电压波动和闪变。
由于电炉变压器随机运行在开路–短路–过载状态，产生很大的有功和无功冲击负荷，引起供电母线电压波动，影响周围用户的电压质量，也给电网的稳定带来不利影响。
（3）功率因数低。
运行过程中由于变压器和短网会消耗大量无功功率，电弧炉功率因数很低，整个冶炼期间的平均值一般不超过0.75，严重时接近0.1，需要从电网吸收大量无功，增加电网损耗，降低电网电压水平。
（4）产生大量的高次谐波电流。
由于电弧电阻的非线性，会产生频谱较广的谐波电流，给电网带来谐波污染。
为保证冶炼过程稳定、节能,提高电炉的生产效率、保证电炉供电设备和关联用电设备的安全运行,在四总降50MVA主变35kV母线上设置一套TCR型动态无功补偿装置(SVC)，可全面改善电炉系统用电质量；SVC具有的分相补偿功能，可以消除电弧炉造成的三相不平衡,滤波装置可以控制功率因数,使其保持在0.95-1.00之间。
1SVC方案设计1.1SVC容量确定补偿后的功率因数目标值为0.98，SVC装置补偿容量为：取，式中K是电炉过负荷倍数，取1.6；P为电弧炉运行期间平均有功功率，单位MW；分别是补偿前后110kV公共母线的功率因数角；取0.70，ST1为电炉变压器额定容量，单位MVA；是降压变压器消耗的无功功率，值为2Mvar。
SVC装置在1800炉卷轧机中的应用
Ｓ 控 制系统主要 包括 主控单元 、系统监测 单元 、高电位 电子单 ＶＣ
兀 。
两台６０ ｋ ０ ０Ｗ粗轧机同时ｒ作时 ，最大冲击无功功率计算可等效为一 ｒ 台１００ Ｗ电机 ，因此冲击无功功率也 为３ ． ＭＶ ｒ ２０ ｋ ７ ３ ａ． ３ ． 考虑炉卷轧机 和两台粗轧机 的同时系数按 向量 和取 为０７ ７ ．０ ，再考 虑其 它较小的整流负载 ，如切头 剪２Ｏ ＫＷ，直辊轧机主传 动１０ Ｋ ＯＯ ０ Ｗ ８ 等 ，最后确定 同时系数 为０７ ，所以总的冲击性无功功率为： ． ５
其 中： Ｖ ０５ － ．，表示咬钢初速度标幺值 。 Ｍ＝ ．，表示 冲击转矩标 幺值 。 Ｉ ６ ｐ １００ Ｗ，表示 电机额定功率 。 ２０ ｋ ＝ ： ．，电机 Ｔ作效率 。 Ｏ９ 计算得到最大冲击有功功率为 １６７ Ｗ。根据用户提供的数据 ，轧 ０６ｋ 机计算功率因数 为０５ ，考虑 冲击时 的初速度为０５ ．５ ．，所 以冲击时功率 因 数 为０２ 。 ．７ 炉卷轧机 的冲击无功功率为 ：
２２ 主 接 线 方 案 ．
除磷泵 ，水循环 系统 ，液压润滑系统等。全厂 总计算负荷为３ ８０ Ｗ， ９０ Ｋ 自然功率为０７ ５ ． 。其中主要负荷 为：炉卷轧机 １０ ０ Ｗ，两台粗轧机分 ７ ２０ ｋ 别 为６０ ｋ ０ ０Ｗ；切头飞剪２Ｏ Ｋ ０Ｏ Ｗ，还有立辊 主传动等其它负荷 。 由于炉卷轧机 电机容量 比较大 ，在轧制过程中 ，会产生较 大的无功 冲击负荷 ，从而造成较大的电压波 动。并且 由于炉卷轧机大部分 为交交 变频调速负荷 ，将 产生大量 的谐波电流 ，从而 引起 ｌｋ 母线上的电压 总 ＯＶ 谐波畸变率 和注入电网的谐 波电流均超 出国标Ｇ ／１５ ９ ９ 电能质 量 ＢＴ ４ ４ — ３《 公用电网谐波 》中所规定 的限制 和允许值 。如不采取措施 ，高次谐波 电 流会对电网产生公害 ， 危及 电气设 备的安伞运行 ，以致损坏变压器 、电 动机及电容器等。同时 ，电压波形 的畸变也会造成变流装置调节系统紊 乱，甚至使设备不能正常运行。 综合考虑上述 因素 ，在 １ｋ 母线安装一套Ｓ Ｃ（ ０Ｖ Ｖ 静止型动态无功补 偿装置 ）。该装置投人使用后 ，ｌｋ 母线上总电压畸变率和注入电网的 ＯＶ 谐波 电流量低 于国标所规定的限值 即允许值 ，并将１ｋ 母线 的功率因数 ０Ｖ 提 高到０ ５ 。 ． 以一 ９ ２ Ｓ 方案设 计 ＶＣ
重庆钢铁轧钢厂热卷线SVC控制系统的技术升级和改造
重庆钢铁轧钢厂热卷线SVC控制系统的技术升级和改造摘要介绍了轧钢厂热卷线静止型动态无功补偿装置（SVC）系统改造前的运行工况，提供了二次控制保护系统、光电触发与检测的晶闸管阀组和全封闭纯水冷系统等先进电气技术，详细分析了控制调节原理、和改造必要性以及实际效果。
关键词：SVC ;控制调节原理 ;改造必要性1 前言现代工业系统中，诸如交流电弧炉、电气化铁路、大型轧钢机等均属于动态变化的非线性负荷，这类负荷的特点是有功功率与无功功率随时间作快速变化，由于其非线性和不平衡的用电特性，使供电电网的电压波形发生畸变，引起电压的波动、闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率的波动，而且向系统注入大量的谐波，对电网的电能质量构成了严重的威胁，近年迅速发展起来的静止型动态无功补偿装置（SVC）是一种快速调节无功功率的装置，这种装置具有调节快速性、功能多样性、动作可靠性等优点，2009年在轧钢厂热卷线安装了两套鞍山荣信生产的SVC电力设备，SVC正常运行时能起到稳定系统电压，抑制谐波电流的作用，在使用期间对安全生产、提高经济效益起到了非常重要的作用。
但是至今已运行11年，其控制系统已出现老化现象，抗干扰性能降低，陆续出现一些故障，包括TDC单元也经常出现板卡故障及通讯中断情况，这种现象随着器件老化程度加深，影响系统稳定性的程度也会加大。
备件材料及芯片随着时代的进步、科技的发展，很多面临供应商的生产减量甚至停产，导致该系统备件生产周期长甚至没有替代品的情况，而且随着时间推移还会有更多的元器件退出市场。
因此为了确保SVC运行稳定性和现场生产顺行，对SVC控制系统升级是当前必须解决的问题。
2 SVC系统的控制原理SVC主要用于补偿母线上的无功功率，这是通过连续调节其自身无功功率来实现的。
用表示系统总无功功率，为负荷的无功功率，为晶闸管控制电抗器（以下简称TCR）的无功功率，为电容器无功功率，上述平衡过程可以用如下公式来表达：图1. 无功补偿原理示意图如图所示，A为系统工作点。
svc在冶金企业中的应用
轧机 电动机多数采用可控硅变流器供 电， 负 荷较大 ， 负荷 的变化速度快 、 变化幅值 大 ， 是重复 冲击性 的 ， 具有 一 定 的周期 性 ， 如鞍 钢股 份 ２ １ ５ ０ 热 连轧 电气设备的安装容量为 １ ６ ０ Ｍ Ｗ， 计算负荷的 有功功率为 ８ ８ Ｍ Ｗ， 无功功率为 ３ ４ Ｍ Ｖ・ Ａ， 冲击功 率为 ７ ９ ＭＷ。 与轧机 负荷一样 ， 电弧炉也具有负荷容量大 的特 点 ， 与 轧 机 负 荷 不 同 的 是 电弧 炉 负 荷 变 化 没 有规律 ， 由于电弧炉在融炼期间电极经常短路 ， 电 弧不稳 定造 成 电流 波动 剧烈 ， 而且 电流严重 失 真。因此与轧机 比起来 ， 电弧炉给电力 系统带来 的影 响更加 严重 。 般来讲轧机 、 电弧炉负荷引起的问题主要 包括 电压 闪变 、 电流与电压谐波 、 功率因数低 、 不 对称 、 频率波动等 。这些 方面的问题主要会引起 以下几 个方 面 的危害 ： （ １ ） 电压波动与 闪变造成电网电压质量下降 ， 严重影响其他用户的用电安全。 （ ２ ） 电压与电流谐波引起电力系统谐振 ， 产生 过电压 、 过 电流导致设备 绝缘击穿 、 损坏与烧毁 。 般而言 ， 轧机负载的谐波以奇次谐波为主 ， 电弧 炉负载 的谐 波则奇 次谐波和偶 次谐波都 比较严
谐波 Ｓ Ｖ Ｃ补偿 装置
原理及应用效果 。
【 关键词】 轧机 负荷 电弧炉 负荷
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ Ｖａ ｒ Ｃｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｏ ｒ（ Ｓ ＶＣ） ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ
钢轨的万能法轧制及轧机调整
１２７
蕾中国铁路用钢技术研讨会
／％
（３）头宽及腰厚。头和腰的调整比较简单，因为这两个尺寸是由ｕＦ水平控制的，可以根据测 量尺寸进行相应的放或压ｕＦ水平辊。但注意的是如果用卡尺量头宽值，其测量部位为一个半径很小 的圆弧，其测量值受圆弧的充满程度而变化，所以最好是用头宽样板进行测量。同时由于腰厚的公 差范围比头宽的公差范围大，所以在做孔型设计可以利用这一点，将腰厚的设计作调整，头宽尺寸 合格时腰厚保证合格，从而可以不进行腰厚的测量。 （４）不对称。导致不对称的原因有两个，一个是ｕＲ／ＵＦ的轴向调整不合理，上下腿的展宽不同 而不对称；另外一个原因是Ｅ机架的轴向不正。观察头的铁锈印，测量腿的厚度。通过头的铁锈印 可以判断ＵＲ的调整方向。即如果上头铁锈重（或宽），则ＵＲ下辊应向底部窜，下头铁锈重（或宽），
２．２轧机的调整
轧机的调整主要包括张力调整、尺寸调整和形状调整。尺寸调整主要包括轨高、头宽、腰厚和 底宽。形状调整主要为对称性调整。 ２．２．１张力调整 由于晟后一道次为张力轧制，张力的稳定性会影响到通长尺寸的稳定性。受张力影响，百米钢 轨在两个端头与中间部位尺寸比较，轨高尺寸偏大，底宽尺寸偏小。尺寸的波动大小与张力的稳定
万能法轧制钢轨与传统的孔型轧制法有很大的区别。通过两架开坯机的轧制出初具轨形的轧件， 建立起头、腰和底的比例关系。同时轨底要保证充到孔型根部，轨头不发生过充满。这是万能轧机 轧制钢轨的基础。万能轧机为精轧机组，它由万能粗轧机（ＵＲ）、两个孔型的轧边机（Ｅ）和万能精 轧机（ＵＦ）组成。共有９个独立定位的轧辊参与轧制，通过三道次轧制，最终轧出成品。除了头宽 和腰厚有关联性外，底宽和轨高都可以单独进行调整，相互之间不受影响，调整方法也多，比传统 轧制法调整的灵活性大，更容易调整。这种轧制方法的主要优点是头部和底部有立辊的直接压下， 同时对轨头和轨底的轧制是由立辊进行的，轧制方向与轧辊的旋转方向相同，没有了与轨头和轨底 与轧辊的滑动，提高了钢轨的表面质量。 １．２．１万能粗轧机（ＵＲ） ＵＲ通过水平辊对轨腰进行加工，通过水平辊和头部立辊对头部进行加工，通过水平辊和底部立 辊加工轨底，每个轧辊都可以单独定位。ＵＲ轧机轧制三个道次。
轨梁厂生产工艺设备简介(重点是设备20130723讲解稿)
技 攻
与设计单位结 合研究对该生 产线的扩能改 造。
术 关
总结分析：现代 设备管理本质上是 现代化设备与现代 化管理理论与方法 的结合
9、钢轨矫进机HMI的自主研制
以精整钢轨矫进机HMI的研制及程序改进优化
的实施，现运行正常，保证在原控制上位机发生 故障时，马上倒入新系统，进行生产，避免了可 能造成重大停产事故的发生，解出了老外对钢轨 矫进机的技术封锁，有较大的社会效益和推广使 用价值。
组建设备专家组，提升设备状态管理水平
用各作业区的精英人才，组建跨区域的专家组，制定精密 点检、状态监测、裂化倾向分析等设备范围或设备点， 开展预知维修的贮备和推广应用。
6、做好备件“三化”实施管理工作
• 重点做好检测中心导向对中装置和超声波 轨头踏面升降装置 • 国产化研制；万能线E1/U1轧机前工作辊道 长寿化研究 • 实施工作；重轨矫直机水平、立辊主减速 机国产化研制实施等工作， • 为节约备120万元以上，缩短备件订货周期 ， • 为生产创造良好的设备条件。
2 3 4
突出专职点检的核心地位 规范点检业务流程，深化促进作业长制 设立倒班作业长，行使“8小时设备室主任”职责
5
深化设备事故故障管理，切实开展技术分析
3、应用现代化管理方法，控制成本，
降低备件消耗
• 应用现代化管理方法
•措施执行严格
•对全厂与备件、材料相关的 各项标分解到各作业区 •对备件、材料的订货、跟踪、 验收及上下机流程操作进行 了严格的规定和考核
2 主要装备 ——万能线
（4）钢轨打印机
钢轨打印机安装在万能精轧机后，具有自动快速更换字符功能，与轧 制速度相匹配。两台打印机一用一备。
主要参数：轧件速度：0.5～5.0m/s，打印轮字符个数：共22个，更换
SVC在炼钢行业的应用案例
提 高 功 率 因数 ． 改 善 电网 电 能质 量
ｌ电弧 炉 的工 作 原 理 及 影 响
电 弧 炉 冶 炼 过 程 分 ３个 阶 段 ． 即冶炼 初期 、 熔 化 期 和精 炼期 。冶炼 过程 中 ， 电极 上 下 运 动 ， 不 断 与废 钢
体设 备为 高压 电容器 ． ２次 滤 波 支 路 采 用 “ Ｃ ” 型 滤 波
的方 法 电 弧 炉 工 作 时 电 弧 的 不 规 律 性 和 变 化 急 剧 性， 导 致 电 网 波 动剧 烈 、 功 率 因数 极 低 ， 严 重 影 响 了 电 网 内其 它 设 备 的运 行 Ｓ Ｖ Ｃ 的应 用 ． 能 稳定 电 网运 行 ．
（ Ｆ Ｃ ） 和 相 关 配 套 部 分 组 成 。 图 １为 Ｓ Ｖ Ｃ一 次 系 统 与
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ： ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ — ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｒｉ ｔ ｃ ａ ｒ ｃ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ； Ｓ ＶＣ； ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ； ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ
Ｕ 引 吾
般 交 流 电弧 炉 功 率 因数 约 为 ０ ． ７左 右 ．低 于 国 家标 准 要求 。
随 着 炼 钢 行 业 的发 展 ． 电 弧 炉 炼 钢 已成 为冶 炼 各 类 优 质 钢 种 和 铁 合 金 的重 要 手 段 电弧 炉 炼 钢 法 是 利
２ Ｓ Ｖ Ｃ原 理 和硬 件 组成
Ｓ ＶＣ主 要 由 晶 闸 管 相 控 电 抗 器 （ Ｔ Ｃ Ｒ） 、滤 波 器
用 电 极 电 弧 产 生 的 高 温 使 废 弃 固 体 钢 铁 熔 化 为 液 态
电 力 专 栏
曩戮 露
Ｓ Ｖ Ｃ在炼钢 行业 的应用案例
SVC技术在济钢热连轧的应用
从而 可 以形 成连 续可控 的感 性 电抗 ， 通常 Ｔ Ｒ 的容 Ｃ
量 大 于 Ｆ 的容 量 ，以保证 既 能输 出容 性无 功也 能 Ｃ
输 出感性 无功 。实 际应 用 中，常 用一个 滤波 网络 来
取 代 电容支 路 ， 波 网络在基 频 下相 当于容性 阻抗 ， 滤 产 生 需要 的容 性无功 ，而 在特 定频 段 内表现 为低 阻
２１第 期 电 技ｌ３ ０ 年 ３ 鼍 ７ｌ １ ｔ７
技 术 与 应 用
抗 从而对 Ｔ Ｒ产 生的谐 波分量起 到滤 波作用 。 Ｃ
Ｓ Ｃ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓａ ｐｌｅ ｏ ｈ ｔｍ ｉｌｏｆＪｎ ｎ Ｉｏ ｎｄ Ｓ ｅ ｌＧｒ ｕ ｄ．Ｂａ ｉ ｔｕｃｕ ｅ ｏ ｔｏ Ｖ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｗａ ｐ ｉｄ ｔ ｏ ｌ ｉ ａ ｒ ｎ ａ ｔ ｅ ｏ ｐ Ｃｏ Ｌｔ ｓｃ ｓｒ ｔ ｒ ，ｃ ｎ ｒ ｌ
ｐｒｎ ｉ ｌ ｎｄ ｍａ ｎ ｗｉｉ ｇ ｏｆＳＶＣ ｒ ｅ ｃ ｉ ｄ． ｔ ｒＳ ｉ ｃ ｐ ｅ ａ ｉ ｒｎ ａ ｅｄ ｓ ｒｂｅ Ａｆｅ ＶＣ ｓｐ ｔｉ ｏ ｏ ｅ ａｉ ｎ， ｏｌａ ｌ ｃｕａ ｉ ｎ ｗａ ｕ ｎｔ ｐ ｒ ｔｏ ｖ ｔｇｅｆｕ ｔ ｔｏ ， ｈａ ｍｏ ｉ ｕ ｒ ｎ ｎ ｏ ｒｆ ｃｏ ａ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ． ｒ ｎ ｃ ｃ ｒｅ ｔａ ｄ ｐ ｗｅ ａ ｔ ｒｈ ｓｂｅ ｎ ｉ ｒ ｖ ｄ
２ 轧机 控 制系统 性 能介绍
轧机 在 生产 过程 中产 生的有 功和 无功 冲击 负荷
很 大 ，严重 影 响到 了热轧 厂 的产 品质 量和 设备运 行
稳 定性 。 由于采用 了交交变 频 调速装 置 ，导致产 生 大 量 的谐 波 ，谐波 电流 导致 ３ ｋ 母线 电压 畸变率 ５Ｖ 超 标 ，严 重 影 响到 了用户本 身及 电网用 电设备 的安 全运 行 。根据 变频 器 数据参 数 ，济钢 单 台轧机 轧制 过程 中，产生最 大冲 击 时的功率 因数 为 ０ ８ 。 钢 ．６济 ５ ３ｋ ５ Ｖ Ｉ段和 ３ ｋ Ｉ 的交交 变频 轧机 在 轧制过 程 ５ ＶＩ段 中 的功 率 因数 按 以下 考 虑 ：Ｃ Ｓ ０６ （ 制过 程 中 Ｏ ． 轧
SVC装置在攀钢万能轧机中的应用
Ｓ Ｃ装 置在 攀 钢 万 能 轧 机 中的应 用 Ｖ
严 飞
（ 攀钢 集 团信 息 工程技 术有 限公 司 ，四川 攀枝 花 ６７ ６ ） １０２
［ 要］ 在分析 万能轧机 同步电机 交交变频传动 系统的 负荷 、谐 波的基础 上 ，对轧机 Ｓ Ｃ装置 的谐波 、参数 计 摘 Ｖ
由图 １ 可知 ，１ 个周 期 内 Ｔ Ｒ电流 表 达式 为 ： Ｃ
最大有功为 １ １ｋ ２２６ ｗ，最大无功为 １ ２ｋ ａ，平均 ７８９ ｖｒ 功率因数为 ０ ３ ；Ｓ Ｃ投运后 ，１ｋ ．６ Ｖ ０ Ｖ母线最大 电流
作 者 简介 ： 飞 （ ９ ３） 工 程 硕 士 ， 气 自动 化 工 程 师 ， 究 严 １ ７一 ， 电 研
方 向 为 电 工和 自动 控 制 。
２ Ｍｖｒ ７ ａ ，为 了能稳定地控制 Ｓ Ｃ的输 出无功量并为以 Ｖ 后负载 的变化 留出余地 ，滤波 器的容量按 该最大 无功
电工技术 １ ０ ０１ 期 ｌ３ １ ２ ５ ５
次 为 ３ Ａ。 ０
主传动总的有功和无功与各机架的轧制钢种 、轧制
道 次 、轧制 节奏 有关 ，在最 严重 工 况 下 系 统最 大有 功 为
２ Ｓ Ｃ装置的谐波分析和参数设计 Ｖ
攀钢 万 能轧 机 １ｋ 电 网 Ｓ Ｃ装 置 采 用 Ｔ Ｒ＋Ｆ ０Ｖ Ｖ Ｃ Ｃ 的结 构 。 Ｆ Ｃ是 固定 滤 波 器 组 ，用 于 产 生 固 定 的 容 性 无 功 ，
算 、补偿效 果进行 Ｉ 究 ，并将结果与 实测数据进行 了比较 。 了研
关键 词 Ｓ ＶＣ 交 交 变 频 ＴＣＲ
０ 引 言
攀钢轨梁厂万 能轧机是 能够按照 国际质量标 准生 产高强度 、高平直度 、高表面光洁度 １ ０ ０ ｍ长尺钢轨 的 生产线 ，它 于 ２ ０ 年初建成投产 。轧机的主传动系统 ０５ 由 ７ 机架 组成 ，每个机架 由 １台同步 电机 拖动 ，同 个 步电机均由交交 变频器控 制 ，变频器 均接在轨梁 厂变 电站 １ ｋ Ｏ Ｖ母线上 。由于轧机负荷波动剧烈 ，因此有功 和无功冲击都很 大 ，功率 因数很低 ，同时变频器在 工
静止型动态无功补偿(SVC)装置在轧钢上的应用
静止型动态无功补偿（SVC）装置在轧钢上的应用【摘要】通过静止型动态无功补偿（SVC）装置，可减少注入系统的谐波电流和母线电压谐波电压畸变率，改善电能质量;提高用户功率因数，减少无功损耗，增加变压器带负载能力，减少用户低功率因数罚款;抑制电压波动和闪变，改善电能质量;平衡三相负载，抑制负序，使其不误动;棒材、线材等非线负荷产生大量高次谐波电流、负序及无功冲击导致的电压波动和闪变严重影响用户及电网用电设备的安全运行，恶化了供电电网的质量，同时由于此类设备运行过程中功率因数较低，使用户遭受罚款，因此，必须按照国家电能质量有关标准的限定和供电管理部门对用户功率因数要求，采取综合治理措施。
1.引言某110KV变电所一台50MV A 110kV/10kV主变，10KV母线电压因所带棒材、高速线材精炼炉等负荷，在生产时出现电压忽高忽现象，虽说各分厂都有无功补偿FC装置，但功率因数为0.87，且存在谐波超标，为了提高功率因数，防止电压波动大经常使电机过压或低压跳闸，严重影响生产及对用户自身和其他用户造成了严重的危害，必须按照电能质量有关标准进行限定，采取综合治理措施。
2.静止型动态无功补偿Static Var Compen-sator（简称SVC）装置针对存在问题，利用现有的FC装置，决定上一套SVC，经过综合分析，决定采用技术成熟，性价比高的静止型动态无功补偿TCR+FC（SVC）装置对谐波等进行治理及兼顾无功补偿。
2.1 SVC一次主接线的配置高线10kV一套FC滤波器，含3、5、7单调谐和11次二阶高通滤波支路;棒材FC滤波器含5、7单调谐和11次二阶高通滤波支路;精炼炉有一套滤波器，含3次二阶高通滤波支路;由于功率因数不够，根据计算需新增一套滤波器，含5、7单调谐滤波支路。
根据以上配置SVC，其一次原理主接线如图1所示。
图1 SVC一次主接线2.2 SVC容量的选择2.2.1 TCR主电抗器的容量TCR容量的计算主要以满足110kV和10kV母线电压波动为主，欲将110kV 母线电压波动改善至1.5%以下，并考虑一定裕度后TCR容量取22Mvar。
低压动态无功补偿装置在无缝钢管轧机的应用
低压动态无功补偿装置在无缝钢管轧机的应用郭智文【摘要】To tackle the problem of rectifying the electricity power quality for rolling mills, a new solution of installing a low-voltage TCR+FC dynamic reactive power compensation device at the secondary side of the rectifier transformer is put forward; and the two solutions of low-voltage and high-voltage dynamic reactive power compensation are analyzed and com-pared based on actual project cases, to provide reference for similar projects.%针对轧钢厂主轧机的电能质量治理问题，提出了在整流变二次侧装设低压TCR+FC型动态无功补偿装置的新型解决方案，并根据实际工程案例对低压动补和高压动补两种方案进行了分析对比，为实施类似工程提供了借鉴。
【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】5页(P1-4,8)【关键词】动态无功补偿;低压;滤波;节能【作者】郭智文【作者单位】中冶华天南京自动化工程有限公司，江苏南京 210019【正文语种】中文【中图分类】TM714.3目前冶金企业轧钢厂的主轧机仍然大量采用直流传动系统，变流器一般是6脉动或12脉动整流装置。
这种变流器在工作过程中将出现较大的电能质量问题：首先，作为非线性负荷，变流器输入电流含有大量的谐波成分，对其他用电设备和电网产生有害影响；其次，轧制过程产生的无功冲击负荷，将引起系统电压波动，严重时变流器负载电机以及其他电气设备将无法正常运行；第三，低功率因数不能满足国网公司的力率要求，降低生产过程的经济效益。
攀钢轨梁厂万能生产线
攀钢轨梁厂万能生产线
佚名
【期刊名称】《轧钢》
【年(卷),期】2011(28)2
【摘要】攀钢集团攀枝花钢钒有限公司轨梁厂座落于四川省攀枝花市弄弄坪,万能生产线于2003年9月破土动工,2004年12月建成投产,2010年12月29日完成百米轨扩能改造。
【总页数】2页(P75-76)
【关键词】攀钢轨梁厂;生产线;攀枝花市;攀钢集团;扩能改造;四川省
【正文语种】中文
【中图分类】F407.3
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第34卷 第4期2010年7月冶金自动化M etall u rg ica l I ndustry Auto m ati o nV o.l34 N o.4Ju l y2010传动与控制S VC在攀钢轨梁厂万能轧机上的应用严 飞(攀钢集团信息工程技术有限公司自动化分公司,四川攀枝花617062)摘要:攀钢集团钢钒有限公司轨梁厂万能轧机主传动采用交交变频,谐波含量大,功率因数低,为了解决由此造成的电能质量问题,投产后不久便增设了S V C装置。
在分析万能轧机同步电动机交交变频传动系统的负荷、谐波以及T CR产生的谐波的基础上,对轧机S VC装置的参数计算、补偿效果进行了研究,并将结果与实测数据进行了比较。
S V C装置投运后,电网电能质量得到明显改善,功率因数和谐波含量均满足国家标准。
关键词:轨梁厂;静止型动态无功补偿装置;交交变频;晶闸管控制电抗器中图分类号:TP276 文献标志码:B 文章编号:1000 7059(2010)04 0047 03Applicati on of S VC device to universal rail section m illof Pangang Rail Section P l antYAN Fei(Pangang G roup Infor m ation and Eng i nee ri ng T echniques Co ,L td ,A uto m a ti on D iv i sion,P anzh i hua617062,Chi na) Abstract:The m a i n drive syste m o f un i v ersa l rail section m ill o fRa il Section P lant of Pangang G roup Panzhi h ua Stee l&Vanad i u m Co ,Ltd adopts the cycloconverters,wh ich generate a great deal of har m on ics leading to a lo w power factor.To resolve the po w er quality prob le m,S VC dev ice w as app li e d to the po w er syste m soon after the m illw as put i n to production.Based on ana lysis o f load and har m onics of the cyc l o converters f o r synchro m otors of the un iversa l ra il secti o n m il,l as w ell as the har m onics generated by TCR,para m e ter t u ning and the consequent co m pensation effect o f the SVC dev ice are i n vesti g ated.W ith t h e SVC dev ice,pow er qua lity of the net w ork is ev i d ently i m proved,and m eets t h e national standards in ter m s of t h e po w er factor and the har m on ics conten.tK ey w ords:rail secti o n p lan;t SVC;cycloconverter;TCR0 引言攀钢集团钢钒有限公司轨梁厂万能轧机生产线是国内第1家能够按照国际质量标准生产高强度、高平直度、高表面光洁度的100m长尺钢轨的生产线,于2005年初投产。
轧机由7个机架(BD1,B D2,UR1,E1,U2,E2,UF)组成,每个机架由一台同步电动机拖动,额定电压均为10kV,同步电动机均由交交变频器控制,变频器连接在轨梁厂变电站10kV母线上。
由于轧机负荷波动剧烈,因此有功和无功冲击都很大,功率因数很低,同时变频器在工作中会产生大量的谐波电流,这 些对电网的正常运行造成了很大危害。
为了提高系统功率因数及抑制变频器产生的谐波电流,提高电网的电能质量,于2005年上半年即万能轧机投产后不久,在10kV母线上专门为轧机主传动负荷装设了SVC静止型动态无功补偿装置。
1 主传动变频装置负荷及谐波分析改造前,攀钢轨梁厂万能轧机7个机架同步电动机变频器的额定功率和最严重工况(即轧制规格为300mm150mm,32kg/m的型钢时的工况,该工况下钢坯变形量大且轧制节奏快,下同)下的有功功率、无功功率、功率因数如表1所示。
收稿日期:2010 01 18;修改稿收到日期:2010 03 16作者简介:严 飞(1973 ),男,四川犍为人,工程师,硕士,主要从事自动控制系统设计及电网仿真测试工作。
冶金自动化第34卷表1 变频器额定功率及最严重工况负荷T ab l e 1 R eted po w er and l oad i n w orst case of conv erter负载机架额定功率/MW 有功功率/M W 无功功率/M var 功率因数BD15 04 28 90 43BD25 05 29 20 49UR15 04 35 40 62E11 50 50 70 58U 23 54 75 60 64E21 50 30 40 60UF 2 52 32 80 63总计24 021 533 00 55主传动总有功功率和无功功率与各机架的轧制钢种、轧制道次、轧制节奏有关,在最严重工况下,根据各轧制道次计算的各机架变频器叠加后的总有功功率、无功功率如图1所示。
从图1可见,在最严重工况下系统最大有功功率为16MW,最大无功功率为21M var(系统最大总有功功率和无功功率与同时咬钢的机架数有关),瞬间能达到27M var。
根据文献[1],当交交变频器输出电压变化时,触发角、电网供电电流波形以及各次谐波电流含有率都会有显著变化。
当变频器电压不变而电流或频率变化时,触发角相对位置不变,故电流波形变化不大,各次谐波电流含有率基本不变。
交交变频器在同步转速以下时输出电压和频率与转速成正比,高于同步转速时电压不变,输出电流与负载力矩成正比,因此产生的谐波电流含有率与转速有关。
而当力矩变化时,谐波电流的幅值只随基波电流的幅值而变化。
万能轧机主传动所采用的12相交交变频器,主要产生6n !1次谐波电流。
在不同转速下,各次谐波电流含有率如表2所示。
在上述最严重工况下,7个机架电动机的转速如表3所示。
由表中数据可知,在该工况下变频器产生的表2 几种转速下的谐波含有率T ab l e 2 Ih %o f severa l speed转速/同步转速谐波含有率/%57111317190 814 257 243 742 871 521 041 09 444 943 562 501 481 611 210 045 594 263 432 591 94表3 最严重工况下各机架的转速T ab le 3 Speed o f rolling m ills in w orst case机架同步转速/(r /m i n)轧制转速/(r/m i n)BD16047 3BD26047 3UR16551 1E 110084 3U26576 8E 2100127 9UF6585 3基波电流为2290A,5次谐波电流最大值为298A,7次为155A,11次为89A,13次为69A,17次为42A,19次为30A 。
2 SVC 装置的谐波分析和参数设计攀钢万能轧机10kV 电网SVC 装置采用TCR +FC 的结构。
FC 是固定滤波器组,用于产生固定的容性无功功率,同时滤除负载和TCR 产生的谐波。
负载最大计算无功功率为27M var ,为了能稳定地控制SVC 的输出无功功率并为以后负载的变化留出余地,滤波器的容量按该最大无功功率的135%设计,即36 5M var 。
TCR 是晶闸管控制电抗器,用于产生可控制的感性无功功率,TC R 在运行中会产生谐波电流,如图2所示。
由图2可知,一个周期内TCR 电流的表达式为48第4期 严 飞:SVC在攀钢轨梁厂万能轧机上的应用i(t)=2I(si n t-si n )∀t<-i(t)=2I(si n t+si n )+∀t<2-(1)式中,I为有效值。
对上式进行傅里叶变换可得TCR电流的基波有效值:I1=I(1-2 +sin)(2)奇次谐波电流为I n=2Insi n(n-1)n-1+sin(n+1)n+1(3)式中,n为谐波次数。
偶次谐波电流为0。
由此可见,TCR产生的谐波电流与触发角有关,且只产生奇次谐波电流。
由于TCR主回路采用对称的三角形接法,因此对于母线来说,不存在3的倍数次谐波,当然在三角形内部还是存在3的倍数次谐波的。
万能轧机SVC中TCR的电感值L=20 2mH, I=1655A。
当输出的无功功率为额定容量36 5 M var时,触发角 =14 1#,此时,计算出的各次谐波电流为:5次78A,7次42A,11次8A,13次0A,17次6A,19次6A。
变频器和TCR产生的各次总谐波电流为二者各次谐波电流的矢量和,即5次308A,7次161A, 11次89A,13次69A,17次42A,19次30A。
针对系统谐波的特性,FC滤波器采用LC串联单调谐滤波电路,分为2,3,5,7次共4组,其中2,3次滤波器是为了抑制上一级电网(110kV母线)的背景谐波而设置。
对于滤波器组的分组,并没有一个通用的法则,通常是基于负载、各次谐波电流综合考虑[2-3],且对于n次滤波器,感抗x L和容抗x C必须满足x Lx C>1n2,因此,从降低成本的角度考虑,较低次滤波器的补偿容量应尽量小。
综合上述因素,每组FC滤波器支路的滤波频率和补偿容量如表4所示。
3 运行效果万能轧机SVC装置投入运行后,对万能变电所10kV母线进行了负荷及谐波测试,测试条件分为SVC装置投运和不投运两种,均在正常生产情况下进行。
此外还对SVC装置本身进行了测试。
SVC未投运时,10kV母线最大电流1178A, 表4 FC滤波器支路分组方案T ab le4 G roup i ng sche m e o f FC filter滤波器支路滤波频率/H z补偿容量/M var2次97 54 03次148 55 05次247 511 07次345 016 5最大有功功率12216k W,最大无功功率17829 kvar,平均功率因数0 56;SVC投运后,10kV母线最大电流756A,最大有功功率13872k W,最大无功功率1892kvar,平均功率因数0 99。