CR型SVC电弧炉补偿设计

×××钢铁有限公司

35kV动态无功补偿(SVC)成套装置

技术方案书

×××有限公司

目录

1. 整体方案说明 (3)

２. TCR型SVC (4)

２.1控制原理说明及框图 (4)

２.2 SVC系统的组成及控制原理 (6)

３.１电弧炉供配电系统和设备参数 (8)

３.２电能质量技术指标 (9)

４. SVC系统设计 (10)

４.1 SVC容量计算 (10)

４.2 SVC容量确定 (12)

４.3 负荷实测数据分析对比 (14)

４.4 滤波器FC设计 (15)

５.１SVC保护配置 (19)

６SVC招标范围及供货清单 (21)

1.整体方案说明

本工程所需补偿负荷为8M的电弧炉一台及4M精炼炉一台，负荷电压等级为35kV。EAF炉和LF炉为特殊的冲击性负荷，在冶炼过程中快速的无功波动及冲击将会在电网中产生电压波动和闪变，另外由于EAF炉和LF炉为非线性负荷，在运行过程中将产生各种高次谐波，污染电网，对电网中其它机电设备造成危害。为此需在该工程的35kV母线上设置一套静止型动态无功补偿（SVC）成套装置。

TCR部分安装容量为8.5Mvar。FC部分设置2、3、4次三个滤波通道，基波补偿容量8.5Mvar,安装容量12.6Mvar。

滤波装置（FC）配置

２. TCR 型SVC

２.1控制原理说明及框图

２.1.1一般电力系统用户负荷吸收有功功率L P 和无功功率L Q 。

简单的负荷连接

电源提供有功功率PS 和无功功率QS （可能为感性无功，也可能是容性无功），忽略变压器和线路损耗，则有S L P P =，S L Q Q =。没有足够无功补偿的电网存在以下几个问题： 1）电网从远端传送无功；

2）负荷的无功冲击影响本地电网和上级电网的供电质量。

因此，电力系统一般都要求对用电负荷进行必要的无功补偿，以提高电力系统的带载能力，净化电网，改善电网电能质量。 3.1.2可调电抗器补偿无功

带有可调相控电抗器无功补偿装置的系统

假设负荷消耗感性无功（一般工业用户都是如此）Q L ，负荷的最大感性无功为Q lmax ，则若取Q C =Q lmax ，即系统先将负荷的最大感性无功用电容补偿。

当负荷变化时，电容与负载共同产生一个容性无功冲击，Q P =Q C -Q L ，这时，用一个可调电抗（电感）来产生相对应的感性无功Q B ，抵消容性无功冲击，这样在负荷波动过程中，就可以保证：Q S =Q C -Q B -Q L =0 3.1.3相控电抗器（TCR ）产生连续变化感性无功的基本原理

i

i-i+

α

α

T h2

L

～u

T h1

u

TCR 原理及TCR 电压电流波形图

如上图所示，U 为交流电压，Th1、Th2为两个反并联晶闸管，控制这两个晶闸管在一定范围内导通，则可控制电抗器流过的电流i ，i 和u 的基本波形如上图所示。

α为Th1和Th2的触发角，则有

()2cos cos V

i t L αωω=

-

i 的基波有效值为：

1(22sin 2)

V

I L

πααπω=

-+

V ：相电压有效值

ωL ：电抗器的基波电抗

因此，可以通过控制电抗器L 上串联的两只反并联晶闸管的触发角α来控制电抗器吸收的无功功率的值。

２.2 SVC 系统的组成及控制原理

２.2.1 SVC 系统组成（示例）

SVC 组成示意图

２.2.2 SVC 控制系统的基本组成

SVC控制系统的基本组成示意图

２.2.3无功控制，保证功率因数及抑制电压波动

SVC连接到系统中，电容器提供固定的容性无功功率Q C，通过相控电抗器的电流决定了从相控电抗器输出的感性无功值Q TCR，感性无功与容性无功相抵消，只要Q N（系统）=Q V（负载）-Q C+Q TCR=恒定值（或0），功率因数就能保持恒定，电压几乎不波动。最重要的是精确控制晶闸管触发，获得所需的电抗器电流。采集的进线电流及母线电压经运算后得出要补偿的无功功率，计算机发出触发脉冲，光纤传输至脉冲放大单元，经放大后触发晶闸管，得到所补偿的无功功率。

３.１电弧炉供配电系统和设备参数

1)电网参数

2)电弧炉（1台）、精炼炉（1台）、变压器、短网参数配置：

A．20T电弧炉变压器容量为8MVA

B．精炼炉变压器容量为4MVA

３.２电能质量技术指标

电能质量考核点（PCC点）为35kV母线侧，项目实施后35kV母线将达到的技术指标为（按国标）：

1）35kV母线处谐波电压限值如下：

总的谐波电压畸变率： 2.4%

奇次谐波电压畸变率： 1.6%

偶次谐波电压畸变率： 1.0%

2）35kV母线谐波电流限值按国标GB/T 14549－93的规定

3）35kV母线电压波动允许值:

变动频度>10次/h时允许电压波动≤2%

4)电压闪变（按GB/T12326-2000的规定）：Pst<0.8%

5)月平均功率因数：35kV侧达到0.95以上

４. SVC 系统设计

４.1 SVC 容量计算 ４.1.1阻抗计算

供电系统阻抗系统图1如下：

图1.供电系统等效阻抗图

取基准短路容量Sj ＝100MVA ，根据招标文件提供系统参数，可以算出各阻抗参数的标么值。

35kV-PCC 点系统阻抗：

433.07

.230100===

S S X J S 电弧炉阻抗参数： 炉变阻抗： 928.08

100

10042.7=⨯=

-EAF T X

=1.715

LF =6.06

Sj=100MVA

LF