基于MATLAB的电弧炉静止无功补偿装置设计与仿真研究

第２９卷第１０期 ２０１０年１０期
■●—■●—■●●■—■■—■—■—一ｍ
煤炭技术
Ｃｏａｌ ＴｅｒｈｎｏＩｔＪｇＹ
Ｉ Ｐｆ
．
Ｖ０１．２９，Ｎｏ．１０
■０—．—－ｔ■ｏｂ■ｅ■ｒ，■２—０１—０Ｉ
苍于ＭＡＴＬＡＢ的电孤炉静止无功补偿装置设针与伤莫研宓
王 萌，李 鑫
（ｆｌＪ东日照职业技术学院，山东日照２７６８２６）
量，提高了经济效益。利用ＭＡＴＬＡＢＷＳＢ模块对ＳＶＣ进行仿真，仿真结果证明了设计方法正确、可靠。 关键词：电弧炉；静止无功补偿装置（ＳＶＣ）；滤波器
中图分类号：ＴＭ７１４．３
文献标识码：Ａ
文章编号：１００８—８７２５（２０１０）１０－００５２－０３
ＥＡＦ ＳＶＣ Ｄｅｖｉｃｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ
Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｌｏａｄ Ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ Ｉｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ
ＹＡＮＧ Ｆａｎｇ
’
（Ｃｈｉｎａ Ｆｒｉｓｔ Ｔｒａｃｔｏｒ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．。Ｌｔｄ．，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１００３ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｌｏａｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｌｏａｄ
以某冶金企业为例，该企业供电系统如图２所示，根据 此供电系统设计１套３５ｋＶ电压等级ＴＣＲ静ＩＥ无功补偿帮“】。
圈２供电系统示意图
系统主要技术参数：ＳＶＣ挂接电压等级：３５ｋＶ母线；公
共连接点（ＰＣＣ考核点）：总降２２０ｋＶ母线。公共连接点短路，
基准容量Ｓ产１００ＭＶＡ。
Ｓ拧、／丁×２３．９４×２２０＝－８９３６．６５ＭＶＡ
同时考虑到２２０ ｋＶ主变压器的无功损耗（约ｌｌ Ｍｖａｒ） 及容量余度：
最终定容：Ｑ＿‘ｃ＝８８ Ｍｖａｒ，ＱｒａＰ＝８８ Ｍｖａｒ
３仿真分析
文中采用ＭＡＴＬＡＢ／ＰＳＢ模块建立仿真，仿真结果如图 ３、图４所示。
由图３、图４对比可知，在静止无功补偿装置稳态运行 （下转第６０页）
万方数据
第２９卷第１０期
‰２丽而毓“００＝８１４唧Ａ ３５ ｋｖ母线短路容量为：
３５ ｋｖ母线允许的无功波动为：
ＡＱ＝ＳＩ‘×２％＝８１４×２％＝１６．２８ Ｍｖａｒ ＳＶＣ定容为：
△腑△Ｑ。一△Ｑ，，＝９９．６７—１６．２８＝８３．９８ Ｍｖａｒ
（２）电压闪变定容法
①在电炉２２０ ｋＶ母线的公共连接点，电能质量除谐波 外基本满足要求，对３５ ｋＶ来说，改善电压闪变所需基波无
功补偿最大动态调节量。
闪变改善系数：
蠡＝等竽＝ｏ．８５
补偿系数：
ａ－－Ｏ．８
最大动态调节量：
ＱＴ＝，－－－９９．６７×０．８＝８０ Ｍｖａｒ ②提高系统平均运行功率因数（ｃｏｓ６＞＿－Ｏ．９４）所需最大静 态基波无功补偿量（按提高到０．９５计算）： ９０ＭＶＡ（ＥＡＦ）电弧炉：
ＱＩ＝９０×０．８１８５×（ｔａｎｅｏｓ一０．８１８５一ｔａｎｅｏａ一１０．９５） －－９０×０．８１８５×（０．７０２－０．３２８６）
（上接第５３页）
．
时，电压、电流波形、功率因数得到明显的改善，流入公共连
接点的谐波电流得到很好的抑制旧。
圈３ ＳＶＣ投入前３５ｋＶ侧母线电压、电流波形图
图４ ＳＶＣ投入后３５ｋＶ侧母线电压、电流波形图
４ 结束语
文中针对电弧炉的静止无功补偿装置主电路部分参数 的设计取得了一些实际成果，降低了静止无功补偿装置的安 装容量；提高了经济效益；实现了一种适用于电弧炉的无功 补偿和谐波抑制的仿真模型。通过仿真分析证明，该方法简
单有效，具有一定的实用价值。 参考文献： ｆｌ】王兆安，杨君，刘进军．谐波抑制和无功功率补偿【明．北京：机械工
摘要：冶金行业大容量电弧炉的应用给电网带来了严重的电压闪变和谐波污染问题，静止无功补偿装置（ＳｖＣ）是
抑制系统电压闪变和谐波的重要工具之一。文章针对电弧炉的静止无功补偿装置的安装容量过大的缺点，主电路 采用滤波器和电容器组相结合的方式，结合滤波器最小安装容量法，能够有效地减小静止无功补偿装置的安装容
摘要：分析了配电设计中负荷预测的重要性，在此基础上对配电网络设计过程的负荷预测研究内容进行了分析，
随后给出了负荷预测的计算方法，并对各类方法的应用特点和计算特点进行了分析，分析过程将为配电设计中的
负荷预测提供理论支持。
关键词：配电设计；负荷预测；电网负荷；电网
中图分类号：ＴＭ７２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００８—８７２５（２０１０）１０－００６０－０３
ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｌｏａｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
好，因此在文中选用晶闸管相控电抗器型（ＴＣＲ）。ＴＣＲ型 ＳｖＣ由一个可调节电感量的电感元件（ＴＣＲ）和几组Ｍ滤波 回路组成（如图１），兼顾了滤波和无功补偿罔。ＳＶＣ与二般并 联电器补偿装置的区别是能够跟踪电网或负荷的无功波动， 进行随机性适时补偿，从而维持电压稳定。
Ｉ
仉
堂ｔ ，Ｑｃ
‘． １口－
１ 静止无功补偿装置的补偿原理
煤炭技术
■—●２—０—１■０■年●—１—０—期———■—■●—■●—■————————●■●—■——■————●■——■●—Ｃｔ—．●ａ■Ｉ●—Ｔｆ●ｖ—■ｈ—ｒ■｜ｏ—ｌｌ（｜１１９１Ｙ
ＩＩ
Ｖ０１．２９，Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．ｂｅｆ．２０１０
ＩＩ●■一
配电设计中的负荷预测分析及其计算方法
物．孜
（中国一拖集团有限公司，河南洛阳４７１００３）
２．３ Ｓｖｃ定容计算
（１）电压波动定容法
‘
①按２２０ ｋＶ母线电压波动不超标估算，ＳＶＣ定容计算 如下：
２２０ ｋ△Ｖｐ母＾×线１允．许５％的＝无８９功３６波．动６５为×：１．５％＝１３４ Ｍｖａｒ
ＳＶＣ定容为：
ＱＴ口ＦＡＱｍ－ＡＱ，，Ｆ１２０．６６—１３４＝一１３．３４ Ｍｖａｒ ②按３５ ｋＶ母线电压波动不超标估算，ＳＶＣ定容计算如 下：
１００ ｔｏｇ弧炉主要参数：变压器容量９０ ＭＶＡ（不过载）；变
压器变比，３５ ｋＶ／（９５０～５２０）ｖ，共１７档；主变压器阻抗８％；
二次短网阻抗３ １３１ｎ。
１２０ ｔ精炼炉参数：变压器容量２０ ＭＶＡ；变压器变比：
３５ｋＶ／（３５０．１５０）Ｖ Ｙｄｌｌ；主变压器阻抗７．５％；二次短网阻抗
２．５ｍｎ。
·５３·
联Ｌ，ｃ谐振的原理构成的，通常采用ｃ—Ｌ－Ｒ型排列。它的阻
抗为：
乙如巧ｈ工一方）
（１）
当∞。Ｌ２盂才时，此时处在谐振状态，这时阻抗减小到
置。
由公式（Ｉ）可知，在理想调谐状态下，
ｔｏｎＬ一古曲
（２）
即滤波器的阻抗为磊嘏向，则滤波器角频率
哦＝ｒ，ｔｏｔ－－击
。’
凡次谐波电流主要通过低阻抗如，该次谐波电流将通过 低值电阻Ｒ分流，使注入交流系统的谐波电流较小，因而使 该次谐波电压大为下降。丽对其它次数的基波或谐波，ｚ≯＞ 如，滤波器分流很少，从而起到滤除该次谐波的目的。 ２．２ ＴＣＲ静止无功补偿器的参数设计
变压器参数：电源电压２２０ ｋＶ；电源频率５０Ｈｚ；主变压
器１台，主变压器容量１２０ＭＶＡ，主变压器比。２２０±８×
１．２５％／３８．５±５％／１０．５ｋＶ，Ｙｎ，ＹｎＯ，ｄｌｌ；主变压器阻抗，高—低
２３．３％，高一中１３．４％，中—低８．１％。
电弧炉串联电抗器主要技术参数：额定容量１４ ２００
ｋｖａｒ，阻抗压降１６％。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＥＡＦ；ＳＶＣ；ｆｉｌｔｅｒ
Ｏ 前言
随着我国经济和社会的快速发展，冶金行业发展迅速， 冶金行业电弧炉的大量应用给电网带来了严重的电压闪变 和谐波污染问题【ＩＩ，降低了电网的质量，严重危害了电网的安 全运行。因此，如何提高电网系统稳定性和抑制电网系统电 压波动及闪变就成为电力系统急需解决的主要问题之一。具 有快速响应的无功补偿装置可起到稳定系统电压、改善系统 的不平衡、提高负荷的功率因数等作用。
当前，人们对电能质量的要求越来越高，保持适量的无 功裕度是电网安全、稳定、经济运行的重要保障，如何快速有 效地补偿电力系统中的无功缺额，具有重要的现实意义田。文 中主要对基于ＭＡＴＬＡＢ的电弧炉静止无功补偿装置Ｉ斗设计 进行了简要介绍。
器型ｒ７】（髑Ｃ）；晶闸管相控电抗器型（１℃Ｒ）。 ＴＣＲ型静止无功补偿装置工作原理十分简单，性能较
图Ｉ ＳＶＣ单相等效接线图
２静止无功补偿装置设计
２．１滤波器设计 在文中，选用单调谐滤波器［１０ｔ。单调谐滤波器是利用串
收稿日期：２０１０ຫໍສະໝຸດ ０４－－０６；修订日期：２０１０－０８—２０ 作者简介：王萌（１９７９一），男，山东日照人，助教，研究方向：控制工程。
万方数据
第１０期
王萌，等：基于ＭＡＴＬＡＢ的电弧炉静止无功补偿装置设计与仿真研究
＝２７．５ Ｍｖａｒ
２０ＭＶＡ精炼炉：
Ｑ２＝２０×Ｏ．８６ ｘ（ｔａｎｅｏｓ－１０．８６－－ｔａｎｃｏｓ－ｔＯ．９５）
＝２０×０．８６×０．２６
：４．５Ｍｖａｒ
则２台电炉的功率因数提高到０．９５所需的容性基波补 偿容量为：
Ｑｃ＝ＱＩ＋Ｑ２＝３２ Ｍｖａｒ 综上分析，最终确定ＳＶＣ基波补偿容量：
口萨Ｑ一｝仉】Ｆ３２＋下１×８４＝７４ Ｍｖａｒ
ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｔｙｐｅｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ