RSVG在電弧爐的應(yīng)用—滄州臨港三菱
電弧爐（electric arc furnace，EAF）是利用電弧產(chǎn)生熱量來冶煉金屬的一種電爐，隨著國家對中頻爐的全面取締，近年來越來越多的電弧爐的得到應(yīng)用，而且以超高功率居多。
電弧爐的運(yùn)行負(fù)載特性表現(xiàn)為非線性、強(qiáng)時變，其電能質(zhì)量極差，會引起電網(wǎng)電壓閃變和波動、負(fù)序分量大、諧波多、電網(wǎng)功率因素低等諸多系統(tǒng)電能質(zhì)量問題。
電弧爐引起的諸多電能質(zhì)量問題中，最難以治理的是電壓閃變問題。因為電壓閃變源于無功及電壓的不規(guī)律波動，因此對補(bǔ)償裝置的響應(yīng)速度和補(bǔ)償精度要求都很高。采用SVC裝置對電弧爐進(jìn)行閃變治理，由于SVC基于半控器件晶閘管，裝置響應(yīng)時間一般在10ms以上，最好只能達(dá)到2:1的閃變抑制比。
基于VSC方案的SVG具有響應(yīng)速度快的優(yōu)勢，理論上可以達(dá)到5:1以上的閃變抑制比。雖然采用H橋級聯(lián)技術(shù)的鏈?zhǔn)絊VG在10kV及35kV中壓電力系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，但國內(nèi)成功用于電弧爐負(fù)載補(bǔ)償?shù)腟VG很少。
2017年8月，遼寧榮信興業(yè)電力技術(shù)有限公司簽訂滄州臨港三菱金屬電弧爐35kV動態(tài)無功發(fā)生器SVG，設(shè)備電壓等級為35kV，容量為70Mvar。現(xiàn)場主接線圖如下：
使用該SVG對50MVA交流電弧進(jìn)行補(bǔ)償后，現(xiàn)場電能質(zhì)量問題得到明顯改善。其中平均功率因數(shù)高于0.99，諧波電流整體補(bǔ)償率在68%以上，主要諧波成分補(bǔ)償率超過80%，閃變抑制比在5左右。
上圖為SVG啟動前后三相無功功率及有功功率曲線。
從圖中可以看出補(bǔ)償前系統(tǒng)最大無功沖擊接近30Mvar，補(bǔ)償后系統(tǒng)最大無功沖擊低于4Mvar。從有功功率曲線可以看出，經(jīng)過補(bǔ)償由于電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，系統(tǒng)的有功功率也有明顯提高，利于提高冶煉速度。
上圖為SVG啟動前后三相平均功率因數(shù)曲線。從圖中可以SVG啟動前平均功率因數(shù)低于國標(biāo)下限0.9，SVG啟動后平均功率因數(shù)高于0.99。
經(jīng)過頻譜分析，電弧爐電流中主要諧波成分為3??諧波。圖5為SVG啟動前后3次諧波電流曲線。補(bǔ)償前諧波電流在30A以上，補(bǔ)償后諧波電流基本在5A左右，經(jīng)測算，補(bǔ)償前電網(wǎng)電流中3次、5次均超過國標(biāo)，經(jīng)過補(bǔ)償，各次諧波均滿足國標(biāo)。諧波整體補(bǔ)償率為68.25%，主要諧波電流3次的抑制率為82.69%。補(bǔ)償前諧波電壓總畸變率為3.23%，超過了國標(biāo)限值3%，補(bǔ)償后諧波電壓總畸變率為1.29%。
補(bǔ)償前后短閃Pst曲線如圖上所示。
補(bǔ)償前后長閃Plt曲線如圖上所示。圖中Plt按2小時滑動平均計算。
經(jīng)測算，閃變抑制比基本在5左右。
綜上，SVG的投運(yùn)實現(xiàn)了對電弧爐負(fù)載無功、諧波、閃變的綜合補(bǔ)償。
