对3LF钢包精炼炉SVC应用改造的探讨

对本钢3#LF钢包精炼炉SVC应用改造的探讨王铁龙张健（本钢板材股份有限公司供电厂，辽宁本溪117000）摘要：2006年本钢炼钢项目新上一台180t钢包精炼炉（3#LF炉），由于静补装置在3#LF炉生产间歇时引起无功功率倒送，并且钢包精炼炉冶炼产生的电压波动和谐波电流影响发电厂电动鼓风机的运行，提出改造解决方案，利用原静补装置改造成动态无功功率补偿（SVC）装置，使电网质量达到国家标准的要求。关键词：LF炉谐波国家标准BenxiIronandSteelNo.3LFLadleRefiningFurnaceofTransformationofSVCApplicationWANGTie-LongZHANGJiang(BenxiSteelPlateCo.,Ltd.PowerPlant,Benxi,LiaoningChina11700)Abstract:BenxiIronandSteelProjectin2006onanewladlefurnace180t(No3.LFfurnace).TheladlerefiningofvoltagefluctuationsandHarmonicspowerplantstorunelectricdrum,AndStaticCompensationinLFfurnaceinthetimeintervaltogiverisetoreactivepower,Proposedreformsolutions,Staticcompensationdevicesusingtheoriginaltransformedintoadynamicreactivepowercompensation(SVC)device,Thepowerqualityrequirementsofnationalstandards.Keywords:LFfurnaceHarmonicNationalstandards1前言LF炉（LadleFurnace)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备，实际就是电弧炉的一种特殊形式。2006年本钢炼钢项目新上一台180t钢包精炼炉（3#LF炉），由新一号高炉变电所为其供电,接线形式为主变压器单元接线,主变压器一次侧电压为66kV,二次侧电压为35Kv,主变压器容量为40MVA，为滤波及补偿运行所需无功功率设计时在35kV母线上配套安装了三次(H3)、四次（H4）滤波及补偿电容器装置。2投产后的缺陷2.1无功功率倒送在35kV母线上配套安装的H3、H4滤波及静补装置，投产后，由于3#LF炉生产的间歇性，在3#LF炉填料等不生产期间约20-30分钟的时间内产生无功功率倒送达5Mvarh以上，供电公司实行力率电费对我公司进行考核处罚。2.2对发电厂电动鼓风机的影响由于3#LF精炼炉冶炼时是采用三根电极进行加热的，由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到炉料，使得燃烧不稳定，会产生大量的高次谐波，使供电电压波形畸变，供配电系统出现明显的电压波动和闪变。对同一电网运行的其他用电设备，如发电厂电动鼓风机产生不良影响，由于电动鼓风机是同步电动机，受电网波动影响大，当3#LF冶炼时电机有明显异常声音。得出是3#LF炉冶炼时谐波电流对电动机的影响，主要是增加电动机的附加损耗，降低效率，严重时使电动机过热，尤其是负序谐波（电机运行人员常发现电机负序报警信号）在电动机中产生负序旋转磁场，形成与电动机旋转方向相反的转矩，起制动作用。3改造措施和目的2009年底经过2年的运行实践，得出H3、H4滤波及静补装置不适应电弧炉的工作特点，经现场实测针对3#LF炉冶炼产生的谐波类型提出了解决方案，利用现有H3、H4滤波通道，增加TCR+二次（H2）、五次（H5）两组滤波及补偿装置，即改造成动态无功功率补偿（SVC）装置，并于2010年11月改造完成并投产运行。3.1改造成动态无功功率补偿器（SVC）可实现的目标：（1)提高功率因数，降损节能；（2)改善电压质量，减小电压的波动及闪变；（3)抑制谐波。3.2测试结果措施针对3#LF炉产生的谐波电流，有效补偿容量为28Mvar，新安装设置二次（H2）、五次（H5）两组滤波及补偿装置，投运测试后结果表明，各项数据指标的完成，已达到国家标准的要求：（1)35kV侧平均功率因数cosφ≥0.95；（2)电压的波动和闪变满足国标GB12326-2000的要求；（3)谐波电流的治理满足《电能质量公用电网谐波》GB14549-93的要求。3.3改造后对35kV系统电能质量的改善3.3.1谐波电压总畸变率SVC系统改造前，35kV母线谐波电压总畸变率95%概率值最大为3.81。SVC改造后，35kV母线电压总畸变率95%概率值最大为2.25，有明显改善。3.3.2谐波电流SVC系统改造前，注入系统的各次谐波电流的95%概率值都低于各次谐波电流的国标限值。SVC系统改造后，在电弧炉生产过程中，注入系统的各次谐波电流有明显改善，35kV总进线B相谐波电流见表1。表135kV总进线B相谐波电流单位：A谐波次数SVC改造前SVC改造后最大值95%概率值最大值95%概率值基波566.2532.7540.6388.42次9.246.096.564.663次4.163.474.493.234次7.606.406.646.115次10.179.237.515.163.3.3功率因数SVC系统改造前功率功率因数平均值为0.74，达不到功率因数大于0.9的要求。而改造SVC后功率因数平均值达到0.95以上，SVC改造前、后的功率因数见表2，表2SVC改造前后的功率因数最大值最小值平均值改造前0.820.360.74改造后1.00.890.95SVC改造前、改造后35kV母线无功功率变化曲线见图1、图2。图1SVC改造前35kV母线无功功率变化曲线图2SVC改造后35kV母线无功功率变化曲线3.3.4电压波动、闪变SVC系统改造前，电压闪变高于国家标准，SVC系统改造后，电压波动和闪变很小，满足国家标准，电压波动、闪变改造前、后对照表见表3。表3SVC改造前、后35kV主进线电压波动、闪变相序电压波动平均值（%）闪变95%概率值改造前改造后改造前改造后A相1.070.803.180.92B相1.310.803.410.88C相1.090.853.190.873.3.5三相电压不平衡度SVC系统改造前、后，母线三相电压不平衡度的95％概率值为0.82满足不超过国家标准2％的要求，但在SVC改造运行后不平衡度的95％概率值为0.46，相比改造前有了明显的改善。4结论从以上的实测数据分析结果可以得出：将原有三次、四次静补改造成动态无功功率补偿（SVC）装置，对35kV系统中谐波电压、谐波电流、三相电压的不平衡度、电压的波动和闪变、功率因数都有较大的改善，达到了国家标准的要求，在同一电网运行的发电厂电动鼓风机运行良好，满足本钢电网生产运行的需要。参考文献[1]张帆．区域电网的电能质量规划与治理实践[J]．上海电力，2005.[2]陈建业.电力电子技术在配电网中的应用.国际电力，2001，(1)：28～32.[3]林海雪.从IEC电磁兼容标准看谐波国家标准.电网技术，1999，23(5)：64～67.作者简介：王铁龙、男东北电力学院、电力系统及其自动化、供配电运行专责、供配电工程师，本钢板材股份有限公司供电厂、现从事本钢电网的运行和管理工作、13941459660、[e-mail]。