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1、XXX钢铁有限公司35kV动态无功补偿(SVC)成套装置技术方案书XXX有限公司016寸IinnI u 盍 xafiWK w 叫寺 wsmguAszk K+wIusI-lk 44wc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85Mvar
2、。FC部分设置2、3、4次三个滤波 通道，基波补偿容量85Mvar安装容量12.6Mvar。滤波装置（FC）配置滤波支路2HP3HP4HP系统额定电压（kV）353535三相电容器装机容量（kvar）360042004800额定调谐频率（HZ）100150200接线方式单星单星单星单台电容器额定容量（kvar）300350400单台电容器额定电压（kV）86.755.75每相电容器串并联数1并4串1并4串1并4串滤波电抗器额定电流（A）37.551.869.5滤波电抗器额定电感（mH）679.06184.1765.782. TCR型 SVC2.1控制原理说明及框2.1.1 一般电力系统用户负荷
3、吸收有功功率PL和无功功率Ql。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p广p，Q广Ql。没有足够无S LS L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）ql，负荷的最大 感性无功为Qlmax，则若取QC=Qlmax，即系统先将负荷的最大感
4、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QP二Qc-Ql， 这时，用一个可调电抗（电感）来产生相对应的感性无功QB，抵消容性 无功冲击，这样在负荷波动过程中，就可以保证：Qs=Qc-QB-Ql=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丄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。a为Th1和Th2的触发角，则有i二空( cos a - cos t Li的基波有效值为:I =（2 兀一 2a + sin 2
5、a）1 兀LV:相电压有效值3L :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a 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）晶闸管相控电抗器（TCR）SVC组成示意图2.2.2 SVC控制系统的基本组成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QC,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Qtcr，感性无功与 容性无功相抵消，只要Qn（系统）=QV （负载）-Qc+Qtcr二恒定值（或 0），功率因数就能保持恒定，电压几乎不波动。最重要的
6、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。31电弧炉供配电系统和设备参数1）电网参数公共连接点（PCC点）系统35kV母线系统额定电压kV35系统额定频率Hz50最咼系统电压kV38.5短路容量MVA230.72）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电弧炉变压器参数额定容量MVA8一次电压kV35二次电压V2602001396级有载调压次额定电流A19000阻抗电压%7.42连接组别Y/d11
7、B .精炼炉变压器容量为4MVA精炼炉变压器参数额定容量MVA4一次电压kV35二次电压V2151881555级有载调压次额定电流A14728阻抗电压%6.86连接组别Y/d113.2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/T123
8、26-2000 的规定）：Pst0.8%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：取 Sj=100MVA35kV,50HZXlf=6.06X =3.25LF图 1.供电系统等效阻抗图TLF=1-715取基准短路容量Sj二100MVA，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：扌230.7 433S 100XS电弧炉阻抗参数：炉变阻抗：Xt - eaf7.42 x 100 = 0.928100 8短网阻抗：X 沁 26 X 100 = 3.25EAF1008注：电弧
9、炉短网阻抗选取 26%精炼炉阻抗参数：炉变阻抗：X= 6.86 x 100 = 1.715T - LF1004短网阻抗：X沁 2.8 X10-3 X 100 = 6.06LF0.2152注：精炼炉短网阻抗选取2.8mQo4.1.2无功冲击计算电弧炉正常工作时，最大无功冲击量:QMAX1ST - EAFEAF100=21.69M var0.433 + 0.928 + 3.25电弧炉最大无功波动量：cos 申 1 =；/4.178 X 8 X 1.2、V1 - (100)2= 0.916AQ= Q cos2 申 1MAX 1MAX 1=21.69X0.9162 = 18.20M var精炼炉正常工
10、作时，最大无功冲击量：MAX 2SJX + X + XST - LFLF0.433 +1.715 + 6.0612.18M var精炼炉最大无功波动量：cos 申 2 =7.775 x 4 x 1.210)2= 0.928AQMAX2 二 Qmax2COS2 2 二 12.18 x 0.9282 二 10.5M var两台炉子同时工作时最大无功冲击（利用四次方原理）：Q =21.694 +12.184 二 22.21M varMAX两台炉子同时工作时最大无功波动量：AQmax二山.24 +1054 二 1868M var4.2 SVC容量确定4.2.1电压波动定容法35kV母线允许的无功变动量
11、Qyx :母线短路容量Sd=230.7MVA，允许的电压波动d = 2%Qyx二 dxSD=4.6Mvar抑制电压波动的无功补偿量Qb1 :Qb1= （AQmax- Qyx） =18.68-4.6=14.08Mvar4.2.2电压闪变定容法PCC点电压波动、闪变和不平衡度的计算：电压波动：AV= A Qmax x 100% = 8.10%MAXFSD短时电压闪变： P 二 0.5x8.10% 二 4.05%ST长时电压闪变： P 二 0.4x 8.10% 二 3.24%LT对35KV,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：k二405 8二80.2%4.05（注：补偿率和
12、改善率：TCR型动态无功补偿装置抑制闪变的性能主要决定于补偿装置的容量即无功功率补偿率和响应时间（见电压电流频 率和电能质量国家标准应用手册P127 ）；l = SSVC/AQmaxx100%式中AQmax波动性负荷最大无功功率变动量Mvar;SSVCSVC可控部分的无功功率的额定值，也称TCR额定容量； 补偿器比10ms更长的响应时间几乎不能有效地抑制电弧炉的电压 闪变。响应时间为 10ms 时，最大的改善率为 50%，响应时间为 5ms 时，改善率可达70%以上，此时补偿率为80%。）补偿系数a=0.7最大动态调节量 Qb= Q -22.21 x 0.7 - 15.55m varb TCR
13、取上述两种方法的大值： Qb=15.55Mvar 提高系统平均运行功率因数所需最大静态基波无功补偿量（按提高到 0.95计算）：电弧炉提高功率因数的无功补偿量QC:QbEAF二 1.2ST-EAFxcos1（tg1- tgQ） =1.2x8x0.916x（0.438-0.33） =0.95Mvar式中：cos申1=0.916，补偿前的功率因数，tg申1=0.438Cos申3=0.95，补偿后的功率因数，tg申3=0.33精炼炉提高功率因数的无功补偿量QC :QbLF= 1.2xST-LFxcos 申 2（tg 申 2- tg 申 3）=1.2x4x0.928x（0.401-0.33）=0.32Mvar式中：cos申2=0.928，补偿前的功率因数，tg申2=0.401 cosQ=0.95，补偿后的功率因数，tg申3=0.33综上分析，电炉正常运行时，TCR电抗器在整个运行期间，可认为吸 收的无功功率平均为其额定容量的50%60% ，所以平衡电抗器所需的 电容器容量为电抗器额定容量的50%60%。补偿容量为：QC=0.5*Qb+QbEAF+ Q
