基于电压同步对称分量法的SVC在电弧炉中的应用

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1、第29卷第10期河南科学V0l_29No．102011年1O月HENANSCIENCE0ct．2011文章编号：1004—3918(2011)10—1221—06基于电压同步对称分量法的SVC在电弧炉中的应用吴桂峰(甘肃省电力设计院，兰州730050)摘要：针对浙江某钢厂交流电弧炉运行时给电网中其他用户带来的电能质量问题，提出了一套新型的TCR+FC型静止无功补偿装置(SVC)技术方案．根据对称分量法推导出了基于电压同步对称分量法的三相不平衡SVC无功补偿导纳实用算法．通过仿真软件CHP对该系统进行了仿真，结果表明该SVC装置能够有效治理由电弧炉引起的电能质量问题，并且补偿性能良

2、好，具有较强的工程实用性．关键词：交流电弧炉；同步对称分量法；SVC；电能质量中图分类号：TM761文献标识码：A在电力系统中，供电的质量指标、电网运行的安全可靠性和经济性是最根本的问题．近年来，随着冶金工业的飞速发展，大量具有冲击性负荷的电弧炉、轧钢机等不断投入电网，电弧炉在正常生产时会对电网造成高次谐波、电压闪变、电压波动、三相电压及电流不平衡、功率因数低等不利影响，而且电能质量低于国家标准的规定指标【”．文献[2—4]等已从理论上对SVC的平衡化补偿方案作了较详细的推导，并给出了计算补偿导纳的实际方法，但这些方法大多建立在不考虑系统电压、电流畸变的理想状况下，本文采用一种基

3、于同步坐标的SVC平衡化补偿方案，能够有效地消除三相电压不平衡和谐波的影响，并且具有较快的响应速度．为减小电弧炉给电网带来的危害，采用电力电子装置就近吞吐无功和吸收谐波源所产生的谐波电流，是提高功率因数和抑制谐波污染的有效措施．目前，国际上公认的解决上述问题的方法是采用SVC装置吼．针对浙江某钢厂出现的电能质量问题，采用了新型TCR+FC的SVC装置，提出10kV静止无功补偿装置(SVC)技术方案，通过CHP仿真软件仿真分析表明，此方案有效地抑制了电网的闪变和谐波，改善了电网的电能质量，并且补偿性能良好．1SVC工作原理TCR+FC型SVC主要由三部分构成fq：TCR晶闸管控制电

4、抗器、FC滤波器和控制保护系统．如图1所示．SVC基本原理简述如下：设Q为电网提供的无功功率、9哪为相控电抗器吸收的无功功率、Q。为Fc滤波器提供的容性无功功率、Q，为负载所需的无功功率(当母线电压稳定时，可视为恒定的无功功率)．不难得出：Q+=Q+Q吼．图1单相TCR+FC型SVC组成及原理图为了保持电压稳定，希望通过SVC系统的调节Fig．1Single-phaseTCR+FCtypeSVC使Q做到恒定不变．由此得出Q=Q，+Q一Qc，由于compositionandprincipledia~am电压稳定时Q。可视为常数，因此当TCR和负荷的无功功率变化大小相等，方向相反时，

5、电网提供的Q为恒定值．简而言之，即不断调整TCR吸收的无功功率QTC．，使之与负载无功功率Q，数值相等、方向相反，最终使得电网的功率因数保持在设定值，电压几乎不波收稿日期：2011-07—26作者简介：吴桂峰(1980一)，男，浙江丽水人，工程师，主要研究方向为电气自动化．一1222一河南科学第29卷第10期动，从而达到无功补偿的目的，以抑制负载波动所造成的系统电压波动和闪变．2基于同步对称分量法的三相不平衡补偿实用算法根据对称分量法[2-31可求得：1(Irai-=一a,-V3-ReiIm)，oBbc=一1(Irai-2ImJ『)，(1)o+ea1(IraiB~~X／3-ReJ

6、；+Imi)，o+oy3Bc。为三相补偿导纳值，U为相电压的正序有效值，ImReio,UImi分别为线电流的正序分量，，_o_的虚部、负序分量的实部和虚部．从式(1)可看出，如果可以直接求出ImJ：Reia-和Im，。．以及相电压的正序有效值，那么就可以很容易地求出所需补偿的三相导纳值B，B，B本文采用一种基y：Fg~,M步对称分量法的三相不平衡补偿实用算法，可以较方便地直接准确求出ImIm～、Re和．基于电压同步对称分量法的三相不平衡补偿算法框图如图2所示．uo(})UA,竺-I]r、—’全通滤波器I+jr一·FCOS一ub()【全通滤波器■盈至一lLPFsin(—◆全通滤波器

7、l▲．丝卜一(t)iib(￡)厂—=]-L厂———=；-]一一1竺l1=!I⋯‘+(f)】】一回[固-R堕I--rl=l’一图2基于电压同步对称分量法的补偿导纳算法框图Fig．2Thecompensationadmittancealgorithmdiagrambasedonthemethodofvoltagesynchronoussymmetriccomponent为了求出ImJ『Imi和Re，首先要从三相不平衡的电压、u和中提取出电压的正序分量如o_式(2)所示：一一一～)c一