钢铁企业高压动态无功补偿研究

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1、钢铁企业高压动态无功补偿研究　　摘要：钢铁企业的用电设备具有体积大，容量大，大部分为感性负荷，负荷冲击大，起制动频繁，快速性，自动化程度高，工作连续性，对供电的可靠性和电能质量要求高等特点，由于非线性负荷的使用对电网产生了很大的冲击，所以采用无功补偿对钢铁企业进行电能质量污染治理是很有必要的。关键词：钢铁企业无功谐波SVC1、前言钢铁企业是传统的用电大户，也是污染大户，钢铁的产量及质量都会影响到电能的损耗。随着现代电力电子设备和非线性负荷的大量应用，使电网供电质量受到严重影响，尤其是各种电力电子开关器

2、件的大量应用和负载的频繁波动是最主要的干扰源，对电网的稳定造成一系列不良影响。随着低碳经济的提出，钢铁企业的节能降耗问题也日益突出，解决此问题刻不容缓。5钢铁企业用电所产生的电能质量问题是多种多样的，造成的危害非常地严重。它们产生大量的无功功率和谐波，对电网和用电设备等产生很大危害。轧机等大型三相对称负载频繁变动电机工作时，当轧机主传动采用直流调速，交-交变频调速时，轧机（咬钢）加速期间，不仅仅产生有功冲击负荷，还产生巨大的无功冲击负荷。对电网造成如下影响。（1）引起电网电压下降及电压波动，严重时使电

3、气设备无法正常工作使功率因数降低。（2）产生有害谐波，主要是5，7，11，13次为主的奇次谐波及其他高频谐波，使电网电压发生严重畸变。电弧炉，精炼炉是冶金行业的重要生产设备，是典型的非线性无规律负荷，超高功率电弧炉电极与废钢之间的短路，断弧以及电弧本身的不稳定性，造成有功功率以及无功功率的剧烈波动，从而造成严重的电压波动及闪变。电弧炉接入电网会对电网产生一系列不良影响。（1）导致电网严重三相不平衡，产生负序电流。（2）产生高次谐波，普遍存在如2，4次偶次谐波与3，5，7次等奇次谐波共存情况，电压畸变更

4、趋复杂化。（3）存在严重的电压闪变。功率因数低，生产效率低，损耗变大。除了电弧炉和钢包精炼炉等主要用电设备外，在钢铁企业，不论是炼铁，炼钢，轧钢还是烧结，连铸等，还有大量的辅助用电设备采用交直流调速，形成分散的谐波源。2、无功的产生及补偿装置什么是无功功率？无功功率就是对电网向负荷传递能量没有贡献，在电网和负荷之间循环交换的能量。5什么是谐波？简言之，就是与标准的三角函数不一致的波形。一般说来，在复杂电力环境中，对于电压，电流信号采用傅立叶分解可以将这些波形分解成为工频频率为50Hz的三角函数波形的整

5、数倍频率或分数次频率的波形的级数和的交流信号成分。谐波的产生随着经济的发展和技术的进步，各种电力电子器件不断成熟，带来了各种非线性负载的大规模使用。如各种可控硅，变频调速，电子调压，电解化学，矿井提升，电气化牵引等工业设备；以及常规的照明，空调，UPS，电梯，电脑及外设等商业设备。这些非线性负载的使用不可避免的会产生非正弦的谐波，污染并加大了电网的负担，进而影响其他设备的正常工作，严重时甚至会损坏设备。无功和谐波的危害1.无功增加供电设备容量，增加设备投资。2.无功增加供电设备及线路损耗。加剧了变压器

6、，电机等感性负载的铜损和铁损，导致设备的非正常发热，并影响其输出功率，增大了噪音；3.无功影响供电电压，降低产品质量，缩短生产设备使用寿命。4.谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，大量谐波流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。55.谐波影响各种电气设备的正常工作。影响了各种现实，计量等仪表的精度（干扰各种通讯，监控，精密电子设备的正常工作，甚至将其烧毁；干扰各种继电保护等设备的正常工作，造成断路器的拒动或误动，扩大事故）6.谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振。7.谐波会导致继电保护和自

7、动装置的误动作。8.谐波会对邻近的通讯系统产生干扰。9.谐波会加剧集肤效应，造成电缆的发热，加剧对绝缘的破坏。造成电容器的过流，缩短了其使用寿命甚至直接造成爆炸等破坏；10.引起晶闸管等设备的误触发，导致设备故障；11.加大了电网的非正常损耗，加剧电网内设备的提前老化，并增大了诱发电网谐振的可能。采用滤波装置可将畸变的波形补偿为标准的正弦波形，使非工频的三角函数波形总量低于国家标准。现阶段主要的补偿方式是无源滤波装置和有源滤波装置两种。无源滤波装置是一个单调滤波装置，可以用来消除某一固定频次的谐波；有

8、源滤波装置是一个应用高频电力电子开关的四象限逆变器。相比而言，有源滤波装置不仅构造原理先进，而且补偿频次广泛，补偿效果也优于单调滤波装置，补偿特性不受电网阻抗的影响，不会与电网发生谐振。有源电力滤波装置（APF，ActivePower5Filter）以并联的方式接入电网，通过高精度采样CT实时监测负载电流，转换成数字处理器可读的信号后通过一系列的运算，以PWM调制方式，控制核心的智能功率模块输出与谐波分量大小相等，相位相反的电流，达到消除谐波净化电网的目