钢铁企业的功率因数和无功补偿方式选择

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　　3.就地补偿,把无功补偿器直接接在异步电机旁或进线端子上。相当于把无功电源接到了异步电机旁,使异步电机所需要的大部分无功功率由无功就地补偿器供给,无功功率仅在异步电机和并联电容器之间流动,从而消除了无功电流在高、低压线路上的流动,减小了线路负载电流和损耗,这是一种最彻底的补偿方式。而且补偿装置会随着切除异步机而切除,不会产生过补偿的情况。对于异步电机容量较大,长期轻载运行和供电线路较长等情况,采用此种方式节电效果最显著。但对于频繁开停或正反转的异步电机等不要采用这种方式。
　　综上所述,集中补偿、分组补偿、就地补偿等方式各有所长,应根据实际情况来确定。建议采用三种方式相结合的设施,相互弥补,更好地发挥补偿效果。
　　(二)同步调相机
　　改变同步电动机的励磁电流的大小,可以控制它从电网中吸收无功功率或输出无功功率,根据这个原理制造出的调相机即为空载运行的同步电动机。调相机的价格、运行费用都较高,因此在钢铁企业中很少采用。但同步调相机可以按照无功负荷变化,而随时调整输出无功功率,而且可以欠励磁状态下进相运行吸收多余的无功,从而保持无功功率的平衡和电压稳定,因此在电力系统和发电厂得到了广泛使用。
　　(三)静止无功补偿装置(SVC)
　　有别于上述的功率自动调节,都是采用断路器分组投入或切除电容器组,SVC是采用晶闸管装置来取代了有触点的开关,从而使无功能够平滑地、连续地、快速地得以调节控制。在钢铁企业中,有大量的无功冲击负荷,例如:电弧炉、LF炉、轧机等,这些负荷变化的幅度和速率都很大,且功率因数都很低,但还各有其特点,例如电弧炉、LF炉的冲击负荷,三相不平衡,低次谐波含量高;轧机的冲击负荷三相基本平衡,高次谐波含量高。SVC通常由并联电容器组(或滤波器)和一个可调节电感量的电感元件组成。其补偿原理为:QL为无功负荷(变化的量),QC为SVC中固定的电容器组提供的无功功率(固定的量),QR为SVC中电抗器吸收的无功功率(随QL成反比例变化),这样使QL+QR-QC≈0。SVC有很多种类型,钢铁企业中当需要补偿冲击无功功率时,目前普遍使用的是TCR+FC型。
　　(四)可控电抗器
　　可控电抗器的原理是通过在带气隙变压器的二次侧采用有源的方式注入一个与一次侧电流频率相同、相位相反的电流,改变变压器的二次侧注入电流的大小便可实现变压器主磁通的连续可调,从而实现变压器一次侧阻抗的连续可调。与现有的可调电抗器相比,当变压器中带有气隙时,该基于磁通可控的可调电抗器没有饱和现象,不产生谐波并可以实现电抗值的无级可调。在钢铁企业中,可应用在代替SVC装置中的TCR。在TCR方案中,由于采用晶闸管调触发角的方式改变电感量,因此必然产生谐波,而采用可控电抗器则不会产生谐波。因可控电抗器造价较低,也可与并联无功补偿装置一起使用,实现无功功率平滑地、连续地、快速地调节控制。
　　(五)柔性控制装置(STATCOM)
　　STATCOM应用IGBT,在SVC装置基础上发展起来的无功补偿装置,克服了SVC由于呈恒阻抗特性,使得在电压低时,无法提供所需的无功支持,应付突发事件的能力较弱,而且占地面积大,过多的SVC易引发系统振荡的弊端。STATCOM的无功电流输出可在很大电压变化范围内恒定,在电压低时仍能提供较强的无功支撑,并且可从感性到容性全范围内连续调节,使得其无功输出相当于同容量SVC的1.4～2倍;因STATCOM的灵活调压,还可以大大减少变压器分接头的切换次数,从而减少分接头故障次数。另外,STATCOM还可以抑制电压闪变,提高系统暂态稳定水平,结合我国的国情和已有的技术,发展STATCOM应是解决我国电压稳定问题的有效手段。STATCOM
　　和SVC相比具有如下优势:
　　1.响应时间快,可达10ms～20ms,特别适合用在钢铁企业冲击无功变化较快的场所,如:电弧炉和LF炉;
　　2.不会引起谐振短路,虽然该装置仍然采用并联型结构,但是它与电网之间有连接电抗器,因此不会出现并联谐振现象;
　　3.可以吸收无功和发出无功,从感性到容性全范围内连续调节,该装置不仅可以应用在感性负荷场合,还可以应用在容性负荷的场合;
　　4.精准电压控制,该装置除了可以按照功率因数或者无功功率控制之外,还可以按照电压幅值来控制,确保用户获得的电压的平稳性,降低电压纹波;
　　5.具有自适应功能,实现了动态补偿,可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿,对补偿对象的变化有极快的响应;
　　6.可同时对谐波和无功功率进行补偿,补偿无功功率时不需要储能元件,补偿谐波时所需储能元件的容量不大,且补偿无功功率的大小可以做到连续调节。
　　有上可看出,STATCOM装置代表了现阶段无功补偿和电能质量控制的发展方向,值得我们进一步学习、研究和推广。
　　
　　三、总结
　　
　　钢铁企业无功补偿的目的在于降低企业无功损耗,满足电力部门对电能质量的要求。要达到这个目的,应根据负荷的特性、电网的情况、结合企业本身的特点确定补偿的方式,经济、可靠、安全地用电,为企业生产服务。
　　
　　参考文献:
　　[1]《钢铁企业电力设计手册》编委会,《钢铁企业电力设计手册》.
　　[2]陆安定主编,《功率因数与无功补偿》,上海科学普及出版社.