钢铁厂专用变压器无功补偿方案设计.pdf

第38卷第2期
山东治金
Vol38 No.2
2016年4月
Shandong Metallurgy
April 2016
节能减排
钢铁厂专用变压器无功补偿方案设计
刘铭,姜晓东,马庆玉
(山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049
摘要:通过在配电变压器低压侧安装无功补偿装置,选用STC12C5620AD系列单片机作为核心控制器,采用无功功率和
功率因数双参数控制方式,对控制策略进行精心设计,通过先共补后分补的投切逻辑,以配变无功缺额为最终补偿判据,在
补偿装置一定的情况下,完成配变最优补偿,并实现投切振荡抑制,以减少电能损失,拾高末端电压,提高钢铁厂生产线的
效率及质量
关键词:无功补偿:专用变压器;电容器;无功功率
中图分类号:TM714.3
文献标识码:A
文章编号:1004-4620(2016)02-0049-02
前言
补偿方案
不同于生活用电,厂矿区用电网络功率因数较2.1无功补偿方式
低,造成大量的无功电能损失。由于钢铁行业的特
在炼钢厂区变压器低压侧装设集中补偿。由
殊性,设备负荷容量普遍较大,如大型电动机无功于这种补偿方式效率高,运行可靠且易于维护,同
功率总量大、波动范围广,具有较强冲击性,又都处时也提高了二次侧电压,降低了无功损耗,是非常
于供电网络的最末端,大量负荷处于660V供电系经济的补偿方式。但是由于某台容量较大的高低
统的末端,其供电系统的无功损耗非常大。为了提压用电设备,把补偿电容直接接到大功率的用电设
高末端设备的功率因数及端电压,使其高效率稳定备上的电气回路中,就地平衡无功电流补偿方式可
运行,通常需要加装无功补偿设备。而静止无功补以最有效地保证工作电压质量,同时也可以选择将
偿器(SVC)是现在应用的较多的一种补偿设备,电容器组分组安装在车间配电室的分路出线上,可
SVC不仅可以抑制电压波动和闪边、治理谐波,并且以更好地配合部分电荷同时投切。
由于其灵活的补偿方式而得到广泛应用。
对于距离变压器较近且用电量相对较小的负
在工业电网中,约60%的无功功率消耗在用户荷采用集中补偿方式,而对于负荷距离变压器较远
侧,电网则消耗了约剩余40%无功。而无功功率在又功率偏大的情况可采用个别补偿方式以提高其
电网中的流动中影响了用户端用电质量,也对电能功率因数。
造成较大损失。因此工业用电普遍安装专用变压
针对可能出现的三相负荷不平衡现象,大多采
器,由各用电单位负责无功功率的补偿,使有关参取的应对办法是使无功补偿装置发出的无功功率
数达到供电公司要求,工业用电三相相对平衡,但连续可调。采用TSC+TCR型SVC,在闭环控制中计
无功需求较多,无功波动很大。因此针对专变无功算SC的三相补偿电纳,通过改变TCR的触发角和
特征,结合共补与分补,对专变采用三角形连接为TSC的投入电容器组别就可以改变其等效电纳继而
主的电容器组连接组别。在治金企业中随着交流实现平滑调节输出无功的目的。
电弧炉、连轧机等不平衡、冲击性工业用电设备的2.2电容器分组方式
增多也较容易出现三相不平衡情况,例如大负荷的
目前常采用的分组方式:
单相负载(如电焊机等)取自三相中的某一相太多
1)各电容器组容量相同,按1:1:1分组。该种
时,造成电压波动和闪变、三相电压和电流不平衡电容器分组方式虽然结构简单,易于实现,但若单
等问题。
组电容器容量过大,出现分级补偿,不够精确;若单
本研究针对钢铁厂末端设备功率因数低的问组电容器分组过小,虽可以提高精确度,但组数增
题设计补偿方案。
大,设备接线复杂,运营维护成本升高。
2)各电容器组容量依照“二进制”计数原则,按
比例分组,减少了电容器组使用,节约了设备成本,
收稿日期:2016-03-07
作者简介:刘铭,女,1992年生,山东理工大学电气工程专业204级相对较为灵活,控制策略略微复杂。
硕士研究生,研究方向:配电网无功补偿。
3)各电容器组容量大小按比例系数为2的等比
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山东治金
第38卷
数列进行分组,补偿精度大大提高,由最小的一组成对A、B、C三相中大部分无功功率的共补补偿,后
电容器容量决定,相比于等容量的分组方式,大大三组采用星形连接方式,电容器组容量依照等比数
减少了电容器的使用,很大程度上降低了设备成列设置,并选择小容量电容器构成,高效的完成从
本,正是由于组合方式多种多样,地在一定程度上单位1到单位7容量的分补补偿,补偿方案设计如
增加了控制难度,投切逻辑的判断上相对复杂,在图1所示。
减少成本,提高精确度的同时,可靠性略微降低。
10KV
专变
本方案采用(1)、(3)种电容器分组方式相结合
专用变压器『1数据信号
负载
的方法,在尽量使设备结构简单易操作且降低成本
的基础上提高补偿精确度及可靠性,使其更适合于
数据单
智能配变
驱TSC电容
钢铁厂环境中使用。
来样「单片机动投切模块
终端其他rsC无功于子
2.3专用变変压器综合补偿方案设计
10kV配电变压器中,部分变压器由用电客户
智能配变
终端总线
自己装配,供电企业代管,专门供大中型企业使用,
B
这类变压器成为专用变压器。一般用于厂矿企业
C
的三相大中型用电设备配电,将输电网传输过来的
高压电能进行降压,一般降至380V,直接供工业设
容量之比1:.1
备使用,另外,一般不会在专用变压器上另外挂接
图1专用変压器补偿方案设计
单相负载。
10kV专用配电变压器一般配接三相大中型负3结语
载。例如某轧钢公司专变负载,将配电网电能电压
10kV配电变压器作为电网末端设备,直接与
等级从10kV降至380V,主要承担轧钢公司中烧结
用电客户相连,对其进行快速精确的无功补偿可レ
车间、高炉、浇铸车间和轧钢车间以及退火车间的
直接改善用户电能质量,这种综合功率因数和无功
供配电。专用变压器主要并联三相负载,所以生产功率的复合控制方式,既能够满足国家有关规定,
运行中三相无功功率相对平衡。但所接负载几乎
又可以实现直接快速有效的无功补偿。既不会造
全部为大容量负载,例如高炉、连续浇铸机、热轧机
成补偿不足,也在一定程度上降低设备冗余,减少
和冷轧机等,无功功率数值很大,需要大量补偿,否
线路接线,符合智能型低压配电箱的基本要求。
则无论对用电企业还是电网公司都会造成巨大的
针对钢铁厂的特殊条件及专用变压器的特殊
经济损失。
性做出对应补偿方案,兼具变电所集中补偿和用电
针对专用变压器这一特点,提出以下补偿方案:专
设备随器补偿的优点,并将无功流动控制在较低电
変无功补偿装置安装在10Vを用配电変歴器用户压区域内,識少传输损耗,在一定程度上解決了当
侧,补偿系统控制模块集成于智能配变终端内,方
前元功补偿设备闲置或不足的问题,减少了方案资
案选用STC12C5620AD系列单片机作为核心数据处
本投人,具有较高的实用价值。但是此方案也存在
理单元,结合配网二次侧设备电压、电流互感器等,
定的局限性,由于线路末