超高功率电弧炉对电网的干扰及防护(5)
4.2.2滤波器容量的确定
滤波器(简称FC)容量是根据负荷的无功和TCR的无功进行综合考虑,以满足110KV侧月平均功率因数大于0.90的要求来确定,它们对基波起无功补偿作用,而对所在支路的谐波产生谐振。结合TCR无功容量为50Mvar这一数值,将其分摊到2、3、4、5、6次滤波器的容量分别为:2次容量21.22Mvar;3次容量15.1Mvar;4次容量5.29Mvar;5次容量6.75Mvar;6次容量3.4Mvar。2、3次滤波器为C型结构,4、5次滤波器为单调谐型,6次滤波器为二阶高通型,各次滤波器主电容器均采用双星型结线。各支路对本次谐波谐振应满足下式:
V2/(1/ωCn—ωLn)=Qn
1/nωCn=nωLn
式中:V—31.5母线电压;
ω—角频率,ω=2πf;
f—基波频率,Hz;
Cn—n次滤波器电容量,F;
Ln—n次滤波器电感量,H;
Qn—n次滤波器的基波容量。
各次滤波器的谐振频率,可设置在整数次,也可以设置在略低于整数频率,如滤波器谐振频率定得偏高,当电网频率低于它时,滤波器呈容性,而电炉的谐波是感性,一旦参数适合就会产生谐振,反而引起谐波放大,同时其分数次谐振波也会被放大。但滤波器谐振频率偏低,当电网频率上升时,其谐波阻抗也要增加,达到频率上限能否充分吸收谐波电流。为解决电网频率在48.5—50.5Hz之间波动时滤波器谐振频率的矛盾,在电抗器选型时,选用电感值连续可调的电抗器,其调节范围在±5%,在系统调试和运行中,可根据电网的实际参数来确定各支路滤波器的谐振频率。
4.3SVC系统保护与连锁
4.3.1TCR保护
改造后的TCR回路,仍保持原配置的保护不变,有TCR支路电流速断保护、过电流保护、阀相间反时限速断过电流保护、阀本身作用于封锁阀过电流保护、“BOD”(雪崩)保护、水系统保护和过电压保护。
4.3.2滤波器保护
电容器采用喷逐式外熔丝保护,各次滤波器主电路均采用双星型中性点差流保护,其中2次和3次电容器因并联支路多,分别分成2组双星型差流保护。2次和3次旁路电容器采用单星型开口三角形零序电压保护,保护电源取自电压互感器(放电线圈)的二次100/3V绕组。2次旁路电容器保护用电压互感器变比为7400V/100/3V、100/ V,继电器定值为4.83V。3次旁路电容器保护用电压互感器变比为2800V/100/3V、100/V,继电器定值为5.54V。各支路滤波器均设有过电流保护、电流速断保护并设有氧化锌避雷器抑制各支路滤波器的操作过电压。
4.3.3连锁控制
为保证设备安全和满足运行的要求,SVC装置设有所必须的电气连锁。合闸条件连锁;只有在直流控制电源、水系统设备运行正常,阀系统正常时才具备合闸条件。事故跳闸连锁;当TCR回路因故障断路器跳闸,静补总进线断路器连跳。当3次滤波器回路断路器故障跳闸时,连跳4、5、6次滤波器回路的断路器。当4次滤波回路断路器故障跳闸时,连跳5、6次滤波器回路断路器。TCR回路过电压保护;当母线电压为33KV时,跳静补总进线断路器;当母线电压为32.5KV时,经5s延时跳4、5、6次滤波器回路断路器。
改造后的SVC装置投运后能有效抑制电炉冶炼过程的无功冲击,使电压波动、闪变及负序电流控制在允许值的范围内,保证同一电网上的其他电气设备安全可靠运行,同时可提高功率因数0.20—0.25。由于减少了对电网的无功冲击及电压波动,保证了电网的安全可靠运行,其经济效益和社会效益是十分可观的。
5.结束语
配电网中整流器、变频调速装置、电气化铁道、电弧炉以及各种电力电子设备不断增加,这些负荷的非线形、冲击性和不平衡的用电特性,对供电质量造成污染,形成电力“公害”,尤其以超高功率电弧炉为甚。作为典型作特性和防护措施方面的剖析,有利于对SVC、滤波器以及有源滤波器的了解和研究。
我国钢铁企业的超高功率电弧炉应用SVC的实际例子很多,如大冶钢厂双50t电弧炉、张家港70t电弧炉、韶关钢厂以及天津大无缝钢管厂、福建马尾中钢公司50t电弧炉、珠江钢厂100t电弧炉等。SVC装置有引进的,也有国产的,用的都是TCR型SVC,应该说TCR型SVC已形成了用于抑制电弧炉对电网干扰的主要方向和措施。