1、1、概述 萊鋼l500mm熱軋帶鋼工程由10kV供電，主要負載為粗軋機、精軋機、輔傳動及動力負荷等，其中粗軋機有交交變頻調(diào)速電動機2臺，每臺功率4500 kW，F(xiàn)1F3精軋機有交交變額調(diào)速電動機3臺，每臺4000 kW，F(xiàn)4F6精軋機有交交變頻調(diào)速電動機3臺，每臺3500kW，直流輔助傳動負載共計1500kW，飛剪直流傳動負載共計435kW，卷筒、活套等直流傳動負載共計680kW，其他負荷為交直變變頻驅(qū)動負載，共計約7300kW。負載的特點為軋機負載容量大，是電網(wǎng)產(chǎn)生波動的根源，其中尤以初軋機的沖擊負荷最大；R1初軋機和F1F6精軋機負載均為交交變頻負載，具有旁頻諧波：整流負載按12脈波整流配

2、置，其特征諧波為12k1次，諧波含量5次、7次較小，11次、13次較大。軋制規(guī)格、品種及工藝情況不同時，其產(chǎn)生的無功和諧波量有很大不同。對上述負載載的總體體動態(tài)無無功補償償及諧波波濾波的的設(shè)計是是必要的的。無功功補償及及諧波濾濾波設(shè)計計需要解解決軋機機及其輔輔傳動所所產(chǎn)生的的無功及及諧波，以以達到提提升運行行功率因因數(shù)，大大幅度降降低無功功損耗，有有效消除除或抑制制諧波含含量和電電壓畸變變，使其其達到國國家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的要求求。2、無功補補償設(shè)計計應(yīng)用根據(jù)萊鋼ll5000mm熱熱軋帶鋼鋼工程供供電系統(tǒng)統(tǒng)圖，供供電為110kVV兩段母母線供電電。I段母線線主要包包括R1初軋機機、F1F6精軋機機主傳動

3、動部分，豐豐要矛盾盾是無功功沖擊、電電壓波動動及諧波波濾波；段母線線主要包包括輔傳傳動及其其他輔助助負載，主主要矛盾盾是無功功補償。I段母線因含有R1初軋機、F1F6精軋機，負載沖擊很大；II段母線為輔助負載，比較平穩(wěn)。因此本方案擬在I段母線上安裝一套FC TCR型SVC（靜止型動態(tài)無功補償及諧波濾波裝置）系統(tǒng)，在II段母線上安裝一套FC濾波裝置。這種方式的優(yōu)點是：1）I段母母線電網(wǎng)網(wǎng)上安裝裝SVCC系統(tǒng)，可可以連續(xù)續(xù)調(diào)節(jié)無無功補償償量，功功態(tài)響應(yīng)應(yīng)速度快快，可以以解決主主軋機對對電網(wǎng)的的劇烈沖沖擊，穩(wěn)穩(wěn)定電網(wǎng)網(wǎng)電壓，濾濾除諧波波，充分分發(fā)揮SSVC的的優(yōu)勢，使使I段電網(wǎng)網(wǎng)的功率率因數(shù)保保持在

4、整整定值00.955以上。2）段母母線的主主要負載載為輔傳傳動，負負載的沖沖擊很小小，安裝裝一套靜態(tài)態(tài)濾波裝裝置可以以節(jié)約投投資，同同時又能能滿足電電網(wǎng)要求求。段母線線的功率率因數(shù)補補償指標(biāo)標(biāo)設(shè)計為為#gtt;0.92。3）兩段的的綜合效效果為動動態(tài)無功功補償及及諧波濾濾波。2.1、系系統(tǒng)的構(gòu)構(gòu)成包括主供電電回路、FCC濾波器器（H33、H5、H7、H111濾波回回路）、TCR相控電抗器（TCR相控閥、主電抗器）。其中主供電回路內(nèi)包括：高壓真空開關(guān)柜2臺、高壓PT柜1臺、高壓PT柜1臺、高壓隔離開關(guān)柜4臺。FC濾波器器（H33、H5、H7、H111濾波回回路）內(nèi)內(nèi)容包括括：濾波波電容器器4組（

5、電電容器外外配熔斷斷器、內(nèi)內(nèi)接放電電電阻）、濾濾波電抗抗器4套（空空心）、高高壓電阻阻器4套、保保護裝置置若干。TCR相控電抗器（TCR相控閥、主電抗器）內(nèi)容包括：TCR相控閥1套（采用水冷系統(tǒng)）、主電抗器1套（空心、三相平放）、水冷系統(tǒng)1套、保護裝置若干。控制系統(tǒng)包括：TCR相控閥控制系統(tǒng)（采用西門子的SIMADYND數(shù)控系統(tǒng)）、觸發(fā)系統(tǒng)（高低壓光電隔離，脈沖觸發(fā)和BOD保護）、繼電保護系統(tǒng)（包括FC、TCR系統(tǒng)的各種保護）。2.2、II段母線線FC TCRR型SVCC的補償償原理FC TCCR裝置置由3部分構(gòu)構(gòu)成：FFC濾波波器、TTCR相相控電抗抗器和控控制保護護系統(tǒng)，系系統(tǒng)框圖圖如圖1

6、1所示。FFC濾波波器用于于無功補補償及諧諧波濾波波，該濾濾波器應(yīng)應(yīng)完成以以下兩個個任務(wù)：提供系系統(tǒng)所需需要的容容性無功功功率、濾濾除負載載及TCCR系統(tǒng)統(tǒng)本身所所產(chǎn)生的的諧波。TCR相控電抗器用于平衡系統(tǒng)中由于負載的波動所產(chǎn)生的感性無功功率，該相控電抗器應(yīng)完成以下兩個任務(wù)：提供系統(tǒng)所需要的感性無功功率、穩(wěn)定負載沖擊所產(chǎn)生的電壓波動。控制保護系統(tǒng)包括兩個方面：一方面為整個系統(tǒng)的保護控制；另一方面為相控電抗器的調(diào)相控制。圖1 FCC TCCR補償償原理圖圖TCR的基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)就是由由晶閘管管構(gòu)成的的可控閥閥體與電電抗器串串聯(lián)，采采用三角角形聯(lián)結(jié)結(jié)。這樣樣的電路路并聯(lián)到到電網(wǎng)上上，就相相當(dāng)于電電感

7、負載載的交流流調(diào)壓電電路的結(jié)結(jié)構(gòu)。吸吸收的諧諧波電流流和無功功功率隨隨著控制制角的增大大而減小小，實現(xiàn)現(xiàn)調(diào)節(jié)無無功功率率的目的的。負載載的變化化由TCCR所產(chǎn)產(chǎn)生的變變化無功功功率加加以平衡衡，使得得兩者之之和總是是維持為為常數(shù)，此此常數(shù)感感性無功功功率被被FC的容容性無功功功率相相抵消，最最終使得得電網(wǎng)的的功率因因數(shù)保持持在設(shè)定定值如00.955附近。（1）FCC濾波器器FC濾波波器是在在并聯(lián)電電容器上上串聯(lián)濾濾波電抗抗器構(gòu)成成的，根根據(jù)負載載諧波含含量的不不同組成成若干組組不同的的LC補償償濾波同同路。FFC濾波波器所要要濾除的的諧波，主主要來自自于兩個個方面：一方面面是負載載所產(chǎn)生生的諧

8、波波，主要要來自于于整流設(shè)設(shè)備，其其特征諧諧波為55次、7次、111次、133次等；另一方方面來自自于TCCR相控控電抗器器，主要要以3次諧波波為主。（2）TCCR相控控電抗器器TCRR相控電電抗器由由晶閘管管相控閥閥與電抗抗器串聯(lián)聯(lián)構(gòu)成，三三相接線線采用三三角形聯(lián)聯(lián)結(jié)，這這種接線線形式比比其他形形式接線線的電流流中諧波波含量小小。另外外，工程程實際中中，當(dāng)容容量較大大時，將將電抗器器分為等等容量的的兩部分分，串接接在晶閘閘管相控控閥的兩兩端，這這樣可以以使晶閘閘管在電電抗器損損壞時得得到額外外的保護護。2.3、段母線線FC濾波波裝置補補償原理理段母線的的FC由兩兩部分構(gòu)構(gòu)成：FFC濾波波器和

9、控控制系統(tǒng)統(tǒng)。FCC濾波器器用于無無功補償償及諧波波濾波，該該濾波器器應(yīng)完成成以下兩兩個任務(wù)務(wù)：提供供系統(tǒng)所所需要的的容性無無功功率率及濾除除負載所所產(chǎn)生的的諧波。控控制系統(tǒng)統(tǒng)為整個個系統(tǒng)提提供繼電電保護。FC濾波器所要濾除的諧波主要來自于負載的整流設(shè)備，其特征諧波為5次、7次、11次、13次等。但由于段母線負載的諧波源較少，將該濾波器設(shè)計為5次、7次高通兩回路濾波器即可滿足電網(wǎng)要求，既能保證有效的諧波濾波，又可以防止與電網(wǎng)的背景諧被產(chǎn)生諧振。2.4、無無功補償償及諧波波濾波系系統(tǒng)的容容量計算算（1）諧波波計算理理論依據(jù)據(jù)1）電動機機額定容容量式中KUuu 變壓器器電壓計計算系數(shù)數(shù)，取11：K

10、1 變壓器器電流計計算系數(shù)數(shù)，122脈沖取取0.7789；Kt 電動機機過載倍倍數(shù)，粗粗軋取22.5，精精軋取11；Pdn 電動動機額定定功率，kW；d 效率，取0.92。2）諧波估算12脈波變流囂特征諧波電流含量非特征諧波波含量TCR（三三角形聯(lián)聯(lián)結(jié)）（2）補償償容量的的選擇本本無功補補償及諧諧波濾波波裝置容容量計算算是采用用PSCCAD仿仿真軟件件，日前前在世界界范圍內(nèi)內(nèi)被廣泛泛運用，國國內(nèi)像清清華大學(xué)學(xué)、中國國電力科科學(xué)研究究院等電電力系統(tǒng)統(tǒng)權(quán)威機機關(guān)在使使用。采采用仿真真技術(shù)的的優(yōu)點是是：補償償及濾波波裝置未未投入運運行前便便可預(yù)知知其運行行時的各各項電力力技術(shù)指指標(biāo)，經(jīng)經(jīng)過調(diào)整整可以

11、設(shè)設(shè)計出較較為理想想的無功功補償及及諧波濾濾波裝置置，避免免了盲目目性，對對裝置的的設(shè)計質(zhì)質(zhì)量起到到了保證證作用。1）I段母母線FCC TCCR型SVCC系統(tǒng)裝置置投入運運行后的的平均功功率因數(shù)數(shù)按0.95計計算，則則裝置的的技術(shù)參參數(shù)選定定如下：裝置名名稱為AAriSSVC336/110-22-TCCR（28.8/336）；補償點點為100kV母母線：額額定電壓壓為100kV：裝置容容量為FFC366Mvaar，TCRR28.8Mvvar。2）段母線線FC濾波波裝置裝裝置投入入運行后后的平均均功率因因數(shù)按00.922計算，則則裝置的的技術(shù)參參數(shù)選定定如下：裝置名名稱為AAriFFC3/110

12、-22 -FFC；補補償點為為10kkV母線線：額定定電壓為為10kkV；裝裝置容量量為FCC 3MMvarr。（3）I段母線線SVCC裝置的的容量計計算及仿仿真曲線線根據(jù)諧波計計算理論論，對設(shè)設(shè)備容量量進行了了計算，具具體數(shù)值值如下。粗軋4500 kW2=9000 KW，過載倍數(shù)取2.5。精軋40009kWWx3 35000kWWx3=225509 kW 過載倍倍數(shù)取11。總視在容量量SN為668844 KVAA。基頻電電流諧波含量由于系統(tǒng)三三相對稱稱，所以以3次諧波波含量很很小，取取60AA。TCRR二角形形聯(lián)結(jié)，總總?cè)萘?28.88 Mvvar。諧波計計算總諧波電流流無功功率裝裝置總?cè)萑?/p>

13、量為336 MMvarr。其中，33次為4.2Mvvar；5次為133.8MMvarr：7次為9MMvarr；11次為為9 MMvarr，采用用高通濾濾波器，品品質(zhì)因數(shù)數(shù)取5。 表1 萊鋼鋼1OKKV II段母線線SVCC裝置參參數(shù)計算算對于I段母母線SVVC裝置置進行了了仿真，I段母線SVC裝置的仿真曲線如圖2所示，顯示了I段母線SVC裝置投入前后諧波濾波的效果，其中綠線為濾波前的測試曲線，紅線為采用斜波濾波設(shè)備后的測試曲線，由此可以看出濾波效果非常明顯。1）諧波電電壓總畸畸變率濾濾波前（超超標(biāo)）濾濾波后（達達標(biāo)）22）注入入系統(tǒng)殘殘余諧波波電流33）10 kV母母線電壓壓波動濾濾波前（超超

14、標(biāo)）濾濾波后（達達標(biāo)）44）功率率因數(shù)為為0.995（4）III段母線線濾波裝裝置的結(jié)結(jié)果對比比對于交交直交變變頻負載載，因其其功率因因數(shù)很高高，不參參與容量量計算。直直流輔傳傳動，負負載共計計l5009 kkW。飛飛剪直流流傳動，負負載共計計4355 kWW。卷筒筒、活套套等直流流傳動負負載共計計6800 kWW。其他他負荷為為交直變變變頻驅(qū)驅(qū)動，負負載共計計約73300 kW。計計算結(jié)果果如表22所示。圖2 II段母線線SVCC裝置的的仿真曲曲線表2 萊鋼鋼10kkV 段母線線SVCC裝置參參數(shù)計算算采用濾濾波裝置置前后的的結(jié)果：1）諧波電電壓總畸畸變率濾濾波前（超超標(biāo)）濾濾波后（達達標(biāo)）

15、22）注入入系統(tǒng)殘殘余諧波波電流33）功率率因數(shù)為為0.995 （5）I段段母線保保護及控控制系統(tǒng)統(tǒng)裝置的的保護及及控制系系統(tǒng)包括括兩個方方面：第第一為整整個系統(tǒng)統(tǒng)的繼電電保護擰擰制：第第二為相相控電抗抗器的調(diào)調(diào)相控制制。繼電電保護控控制及觸觸發(fā)信號號的轉(zhuǎn)換換由保護護控制柜柜來完成成，相控控電抗器器的調(diào)相相控制及及TCRR系統(tǒng)的的保護由由西門子子的SLLMADDYND數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)來完成成。繼電電保護系系統(tǒng)采用用PLCC為中心心控制器器，對FFC濾波波裝置及及電剛參參數(shù)進行行監(jiān)控，同同時完成成相控觸觸發(fā)信號號的整形形、放大大和轉(zhuǎn)換換，最終終以光信信號輸出出給品閘閘管開關(guān)關(guān)主柜。FC TCR型SV

16、C裝置具有過電壓保護、低電壓保護、過電流保護、電容器的過壓、過流保護、不平衡電壓保護、不平衡電流保護、接地保護等。當(dāng)有故障產(chǎn)生時按下列方式動作：當(dāng)出現(xiàn)輕故障時，首先報輕故障，該輕故障持續(xù)定時問后報重故障；當(dāng)有重故障產(chǎn)生時，自動停機，蜂嗚器報警，顯示板顯不故障狀況。重故障信號產(chǎn)生后，即使故障排除了，顯示板仍繼續(xù)報警，直到手動復(fù)位為止。3、結(jié)論系統(tǒng)采用動動態(tài)無功功補償及及諧波濾濾波技術(shù)術(shù)，在投投運后運運行狀況況良好，控控制精度度高，操操作方便便，運行行穩(wěn)定可可靠，干干擾小，很很少出現(xiàn)現(xiàn)問題，對對電網(wǎng)的的傷害很很小。II段10kkV母線線電網(wǎng)上上安裝SSVC系系統(tǒng)，可可以連續(xù)續(xù)調(diào)節(jié)無無功補償償量，動動態(tài)響應(yīng)應(yīng)速度快快，解決決了R1初軋機機對電網(wǎng)網(wǎng)的劇烈烈沖擊，穩(wěn)穩(wěn)定