Reaktiv effektkompensation og harmonisk kontroludstyr til den metallurgiske industri

Reaktiv effektkompensation og harmonisk kontroludstyr til den metallurgiske industri

Som en kerne af det industrielle system varetager den metallurgiske industri hovedopgaven med metalsmeltning og -forarbejdning. Med den stigende efterspørgsel efter metaller i moderne industri er metallurgiske virksomheder fortsat med at udvide deres skala, og kraft- og automatiseringsniveauet for produktionsudstyr er også løbende blevet forbedret. Men stadig mere fremtrædende problemer med strømkvaliteten er fulgt efter - reaktivt effekttab, og harmonisk forurening er blevet "usynlige forhindringer", der begrænser metallurgiske virksomheders effektive, sikre og energibesparende-produktion. Derfor er implementering af effektiv kompensation for reaktiv effekt og harmonisk kontrol blevet en obligatorisk opgave for høj-kvalitetsudviklingen af ​​den metallurgiske industri.

I. Kernesmertepunkter for strømkvalitet i den metallurgiske industri

Forskelligt fra almindelige industrielle scenarier fører strømforbrugskarakteristika for metallurgiske virksomheder til kompleksiteten og alvoren af ​​deres strømkvalitetsproblemer, som hovedsageligt afspejles i tre kerneaspekter:

● Først tunge og komplekse strømbelastninger. Kerneproduktionsudstyret i metallurgiske virksomheder er for det meste høje-induktive belastninger, med stor kapacitet, kraftig belastningspåvirkning, hurtig start-stop og bremsning og kontinuerlig drift. Fra høj-drift af valseværker til høj-temperatursmeltning af lysbueovne stiller hvert produktionsled ekstremt høje krav til elnettets stabilitet.

● For det andet høj andel af ikke-lineære belastninger. Med populariseringen af ​​automatiseringsteknologi anvender metallurgiske værksteder i vid udstrækning kraftelektronisk udstyr såsom DC-motorer, AC-motorer drevet af omformere, reguleringsanordninger med variabel frekvenshastighed, transformere og reaktorer. Under drift vil dette udstyr bryde den sinusformede bølgeform af strømnettet og blive hovedkilden til harmoniske.

● For det tredje alvorlig strømkvalitetsforurening. Driften af ​​kerneudstyr såsom valseværker og lysbueovne vil direkte forårsage spændingsudsving og flimren i elnettet, hvilket udløser tre-ubalance, lav effektfaktor, øget linjetab og andre problemer. Overdreven harmonisk indhold har endda dannet "harmoniske offentlige farer", som ikke kun påvirker den sikre og stabile drift af elsystemet, men også reducerer driftseffektiviteten og levetiden for elektrisk udstyr, hvilket lægger skjulte farer for produktionssikkerheden.

● Derfor er løsning af problemerne med reaktiv effektkompensation og harmonisk kontrol i metallurgiske strømdistributionssystemer ikke kun nøglen til at sikre strømkvalitet og sikker drift af strømsystemet, men også en vigtig foranstaltning til at reducere energiforbruget, forbedre produktionseffektiviteten og minimere sikkerhedsrisici for virksomheder.

II. Typiske belastninger i den metallurgiske industri: Hovedkilder til harmoniske og reaktiv effekt

Belastningsegenskaberne varierer meget i forskellige led af metallurgisk produktion, og de strømkvalitetsproblemer, der forårsages af dem, har deres egne fokus. Blandt dem er de tre mest repræsentative belastninger de vigtigste bidragydere til harmoniske og reaktiv effekt:

Typisk belastning	Kerneegenskaber	Harmonisk generation	Reaktiv effektudsving	Indvirkning på elnettet
Elektrisk lysbueovn	Ikke-lineær og transient lysbuemodstand; asymmetrisk trefaset-bue	Stor mængde af høj-ordens harmoniske (op til 30 % af grundbølgen)	Kraftig udsving	Mest alvorlig (spændingsflimmer, tre-ubalance, negativ-sekvensstrøm)
Raffineringsovn	Stabil arbejdstilstand; ingen smelteperiode	Visse harmoniske (mindre end en lysbueovn)	Relativt stabil	Moderat (påvirker strømforsyningens kvalitet og udstyrets levetid)
Mellemfrekvensovn	Høj effektivitet; lille belastningsudsving; opretnings- og inversionsproces	Et stort antal harmoniske (genereret ved ensretning og inversion)	Lav udsving; høj effektfaktor	Moderat (forurener elnettet, påvirker omgivende udstyr)

 

1. Elektrisk lysbueovn: Som kerneudstyret til metallurgisk smeltning er det også hovedkilden til forurening af strømkvaliteten. Den ikke-linearitet og transiente variation af buemodstanden genererer et stort antal af høj-ordens harmoniske. I mellemtiden vil den asymmetriske tre-fasede lysbue under driften af ​​AC lysbueovne producere negativ-sekvensstrøm, hvilket fører til tre-ubalance i elnettet og tydelig spændingsflimmer, som har den mest alvorlige indvirkning på elnettet. I henhold til praktiske anvendelsestilfælde kan det harmoniske indhold under elektrisk lysbueovns drift nå mere end 30% af grundbølgen, hvilket alvorligt forstyrrer den normale drift af elnettet.

2. Raffineringsovn: Sammenlignet med elektriske lysbueovne er arbejdstilstanden for raffineringsovne mere stabil uden en smelteperiode, og ændringerne i aktiv og reaktiv effekt er relativt stabile. Selvom dens indvirkning på elnettet er mindre end lysbueovne, genererer den stadig visse harmoniske og reaktive effekttab. Ved lang-drift vil det også påvirke strømforsyningens kvalitet og udstyrets levetid, hvilket ikke kan ignoreres.

3. Mellemfrekvensovn: Et høj-effektivitet og energibesparende-smelteudstyr, der konverterer 50Hz strøm-frekvens AC til mellemfrekvenseffekt (over 300Hz) gennem ensretning og invertering. Den har små belastningsudsving, høj effektivitet, lav reaktiv effektudsving og høj effektfaktor. Imidlertid genererer ensretnings- og inversionsforbindelserne et stort antal harmoniske. Hvis det ikke kontrolleres rettidigt, vil det forurene elnetmiljøet og påvirke den normale drift af omgivende udstyr. For eksempel forårsagede mellemfrekvensovnen i et maskinbearbejdningsanlæg engang reduceret effektivitet af elektrisk udstyr og øgede strømforbrugsomkostninger på grund af for store harmoniske.

III. Farer ved harmoniske og reaktiv effekt i metallurgiske strømforsyningssystemer

For industrier med højt-energiforbrug-og strøm-afhængige såsom metallurgi, er farerne forårsaget af harmoniske og reaktiv effekt systematiske og påvirker ikke kun udstyr og elnet, men påvirker også virksomhedernes produktionseffektivitet og sikkerhed direkte:

 

● Set fra elnettets perspektiv reducerer reaktivt effekttab effekttransmissionseffektiviteten, øger lednings- og transformatortab og fører til ustabil strømforsyningsspænding. Overdreven harmoniske forvrænger spændingsbølgeformen, forårsager tre-ubalance og giver endda resonans med kondensatorbanker, hvilket udløser sikkerhedsulykker såsom kondensatorudbrud. For eksempel led en stålvirksomhed engang en neutral linjeudbrænding på grund af overlejringen af ​​den 3. harmoniske på den neutrale linje, hvilket resulterede i et fuldstændigt anlægsstrømafbrydelse og et direkte økonomisk tab på mere end 10 millioner yuan.

● Fra et udstyrsperspektiv accelererer harmoniske isoleringsældningen af ​​elektrisk udstyr, forkorter levetiden for kerneudstyr såsom transformere og motorer og øger udstyrsfejlfrekvens og vedligeholdelsesomkostninger. Transformatorkernen genererer yderligere tab på grund af harmonisk hvirvelstrøm, med en temperaturstigning på 1,5 gange den normale værdi; kobbertabet af motorens statorviklinger øges på grund af hudeffekten, hvilket reducerer effektiviteten med 5%-10%. I mellemtiden interfererer harmoniske med PLC-kontrolsystemer, hvilket forårsager produktionsdataspring, påvirker produktkvalitetsstabiliteten og øger afvisningsraten.

● Fra virksomhedens omkostningsperspektiv vil lav effektfaktor føre til bøder for effektfaktorjustering fra elafdelinger, og harmonisk forurening vil øge energiforbruget og reducere produktionseffektiviteten, hvilket medfører betydelige økonomiske tab for virksomhederne i det lange løb. Derfor er harmonisk og reaktiv effektstyring ikke kun et krav om omkostningsreduktion og effektivitetsforbedringer, men også en bundlinje for sikker produktion af metallurgiske virksomheder.

IV. Målrettede løsninger: Optimal strømkvalitetskontrol til den metallurgiske industri

Med henblik på den metallurgiske industris smertepunkter for strømkvalitet og kombineret med karakteristika for typiske belastninger, har industripraksis bevist, at den koordinerede kontrol af Static Var Generator (SVG) og Active Power Filter (APF) er den mest effektive og stabile løsning, som kan nå de dobbelte mål om "kompensation for reaktiv effekt + harmonisk filtrering" og fuldstændigt løse strømkvalitetsproblemer.

 

Kontroludstyr	Kernefunktion	Responshastighed	Nøglefordel	Anvendelseseffekt
SVG	Dynamisk reaktiv effektkompensation	Mindre end eller lig med 5ms	Ingen over-kompensation/under-kompensation; stabilisere netspændingen	Effektfaktor Større end eller lig med 0,95; spændingsflimmer effektivt kontrolleret
APF	Dynamisk harmonisk filtrering	Mindre end eller lig med 10ms	Præcis filtrering (2.-50. harmoniske); ingen resonans	Aktuel forvrængningshastighed Mindre end eller lig med 3,45 %; opfylder nationale standarder

 

1. Statisk Var Generator (SVG): kompenserer dynamisk reaktiv effekt og stabiliser netspændingen

Traditionelle metoder til kompensation for reaktiv effekt (såsom tyristorkoblede kondensatorer, tyristorstyrede reaktorer osv.) har problemer med langsom reaktionshastighed og let over-kompensation eller under-kompensation, idet de ikke tilpasser sig karakteristikaene ved stor belastningspåvirkning og hurtige reaktive effektudsving i metallurgisk udstyr. I modsætning hertil er SVG blevet det foretrukne udstyr til kompensation for reaktiv effekt i den metallurgiske industri i kraft af dens dynamiske kompensationsfordel i realtid.-

SVG kan detektere reaktiv strøm i elnettet i realtid og hurtigt udsende kompensationsstrøm med samme størrelse og modsat fase af den reaktive belastning, realiserer kontinuerligt justerbar reaktiv effektkompensation, fuldstændig eliminerer over-kompensation og under-kompensation, stabiliserer effektivt elnettets spænding og undertrykker spændingsflimmer. For eksempel, i et valseværksrenoveringsprojekt af en rustfri stålvirksomhed, øgede udskiftning af traditionelle MCR-kompensationsenheder med SVG reaktionshastigheden fra mere end 200 ms til inden for 5 ms, hævede effektfaktoren fra 0,85 til over 0,95, effektivt kontrolleret spændingsflimmer og løste fuldstændigt problemer som f.eks. let flimren på valseværket og ujævn effekt. Derudover kan SVG-produkter af høj-kvalitet stabilt kompensere systemeffektfaktoren til over 0,98, hvilket effektivt frigiver kapaciteten af ​​transformere og kabler og indirekte sparer de nødvendige kapitalinvesteringer til udvidelse af virksomhedens kapacitet.

2. Active Power Filter (APF): Filtrer dynamisk harmoniske og rens strømnetmiljøet

Udstyr som frekvensomformere, ensrettere og mellemfrekvensovne i den metallurgiske industri er typiske harmoniske kilder. Traditionelle LC-filtre kan ikke opnå præcis filtrering og er tilbøjelige til at resonansere med elnettet. Som en "harmonisk dræber" kan APF målrette mod de harmoniske forureningsproblemer i den metallurgiske industri.

Dens arbejdsprincip er at forbinde APF parallelt med harmoniske-genererende belastninger. Ved at detektere den harmoniske strøm, der genereres af belastningen i realtid, styrer den sig selv til at udsende kompensationsstrøm med samme størrelse og modsat fase af den harmoniske strøm, og derved udligne virkningen af ​​harmoniske på distributionsnettet og realisere præcis filtrering af 2. til 50. harmoniske. Efter at have adopteret APF i et smelteværk, blev den totale harmoniske strømforvrængningshastighed ved lavspændingssiden af ​​distributionstransformatoren kraftigt reduceret, og de vigtigste harmoniske indhold såsom 5. og 7. harmoniske ændrede sig fra at overskride standarden til at opfylde nationale standarder. Et andet projektdata viser, at efter at APF er sat i drift, kan systemets nuværende forvrængningshastighed reduceres fra 25,56 % til under 3,45 %, hvilket i vid udstrækning forbedrer elnettets stabilitet.

Det er værd at bemærke, at SVG- og APF-udstyr med høje beskyttelsesniveauer har flere fordele til barske produktionsmiljøer i den metallurgiske industri som f.eks. metalstøv og syretåge, hvilket muliggør en langsigtet-stabil drift i komplekse miljøer og sikrer holdbarheden af ​​kontroleffekter.

Strømkvalitetskontrol giver mulighed for grøn og effektiv udvikling af den metallurgiske industri

Den høje-kvalitetsudvikling i den metallurgiske industri kan ikke adskilles fra stabil, effektiv og ren strømstøtte. Reaktiv effektkompensation og harmonisk kontrol er ikke kun nøglen til at løse strømkvalitetsproblemer, men også en vigtig støtte til metallurgiske virksomheder for at reducere omkostningerne, forbedre effektiviteten, sikre sikker produktion og opnå grøn transformation.

Med den kontinuerlige opgradering af strømelektronisk teknologi er ydeevnen af SVG- og APF-udstyr løbende blevet optimeret, og de er blevet anvendt modent i adskillige scenarier i den metallurgiske industri - fra harmonisk styring af lysbueovne og raffineringsovne til reaktiv effektkompensation af valseværker, dette udstyr yder stærk støtte til metallurgisk energiforbrug, reducerer energiforbruget, reducerer energiforbruget. fejl og forbedre fordelene.

I fremtiden, efterhånden som den metallurgiske industri transformerer sig mod intelligens og grønnere, vil kravene til strømkvalitet blive yderligere forbedret. Teknologier til kompensation for reaktiv effekt og harmonisk kontrol vil også fortsætte med at innovere og tilføre ny impuls til den bæredygtige udvikling af den metallurgiske industri og hjælpe industrien med at nå udviklingsmålene om "energibesparelse, effektivitet og sikkerhed".

Kontakt nu