Reaktiv effektkompensation och harmonisk kontrollutrustning för den metallurgiska industrin

Reaktiv effektkompensation och harmonisk kontrollutrustning för den metallurgiska industrin

Som en grundpelare i det industriella systemet tar den metallurgiska industrin på sig huvuduppdraget för smältning och bearbetning av metall. Med den stigande efterfrågan på metaller i modern industri har metallurgiska företag fortsatt att utöka sin skala, och kraft- och automationsnivån för produktionsutrustning har också kontinuerligt förbättrats. Men allt mer framträdande problem med strömkvaliteten har följt på - reaktiv effektförlust och harmonisk förorening har blivit "osynliga hinder" som begränsar den effektiva, säkra och energibesparande-produktionen av metallurgiska företag. Därför har implementering av effektiv reaktiv effektkompensation och harmonisk kontroll blivit en obligatorisk uppgift för den högkvalitativa-utvecklingen av den metallurgiska industrin.

I. Kärna smärtpunkter för kraftkvalitet i metallurgisk industri

Till skillnad från vanliga industriella scenarier leder strömförbrukningens egenskaper hos metallurgiska företag till komplexiteten och svårighetsgraden av deras strömkvalitetsproblem, vilket huvudsakligen återspeglas i tre kärnaspekter:

● Först tunga och komplexa kraftbelastningar. Kärnproduktionsutrustningen för metallurgiska företag är för det mesta hög-induktiv belastning, med stor kapacitet, stark lastpåverkan, snabb start-stopp och bromsning och kontinuerlig drift. Från hög-drift av valsverk till hög-temperatursmältning av ljusbågsugnar, varje produktionslänk ställer extremt höga krav på kraftnätets stabilitet.

● För det andra, hög andel icke-linjära belastningar. Med populariseringen av automationsteknik, använder metallurgiska verkstäder i stor utsträckning kraftelektronikutrustning som likströmsmotorer, växelströmsmotorer som drivs av omvandlare, anordningar för reglering av variabla frekvenser, transformatorer och reaktorer. Under drift kommer denna utrustning att bryta den sinusformade vågformen av elnätsströmmen och bli den huvudsakliga källan till övertoner.

● För det tredje, allvarlig förorening av elkvalitet. Driften av kärnutrustning som valsverk och ljusbågsugnar kommer direkt att orsaka spänningsfluktuationer och flimmer i elnätet, vilket utlöser trefasobalans, låg effektfaktor, ökad linjeförlust och andra problem. Överdrivet övertonsinnehåll har till och med bildat "harmoniska allmänna faror", som inte bara påverkar en säker och stabil drift av kraftsystemet, utan också minskar driftseffektiviteten och livslängden för elektrisk utrustning, vilket lägger dolda faror för produktionssäkerheten.

● Därför är att lösa problemen med reaktiv effektkompensation och harmonisk kontroll i metallurgiska kraftdistributionssystem inte bara nyckeln till att säkerställa kraftkvalitet och säker drift av kraftsystemet, utan också en viktig åtgärd för att minska energiförbrukningen, förbättra produktionseffektiviteten och minimera säkerhetsrisker för företag.

II. Typiska belastningar inom metallurgisk industri: Huvudkällor för övertoner och reaktiv kraft

Belastningsegenskaperna varierar mycket i olika led av metallurgisk produktion, och de problem med strömkvaliteten som orsakas av dem har sina egna fokus. Bland dem är de tre mest representativa lasterna de huvudsakliga bidragsgivarna till övertoner och reaktiv effekt:

Typisk belastning	Kärnegenskaper	Harmonisk generation	Reaktiv effektfluktuation	Inverkan på elnätet
Elektrisk ljusbågsugn	Icke-linjär och transient bågresistans; asymmetrisk trefasbåge-	Stor mängd hög-övertoner (upp till 30 % av grundvågen)	Svår fluktuation	Allvarligast (spänningsflimmer, trefas obalans, negativ-sekvensström)
Raffineringsugn	Stabilt arbetstillstånd; ingen smältperiod	Vissa övertoner (mindre än en ljusbågsugn)	Relativt stabil	Måttlig (påverkar nätaggregatets kvalitet och utrustningens livslängd)
Mellanfrekvensugn	Hög effektivitet; liten belastningsfluktuation; rättelse- och inversionsprocess	Ett stort antal övertoner (genererade genom likriktning och inversion)	Låg fluktuation; hög effektfaktor	Måttlig (förorenar elnätet, påverkar omgivande utrustning)

 

1. Elektrisk ljusbågsugn: Som kärnutrustning för metallurgisk smältning är den också den främsta källan till föroreningar av elkvalitet. Icke-linjäriteten och den transienta variationen av bågresistans genererar ett stort antal övertoner av hög-ordning. Samtidigt kommer den asymmetriska trefasbågen under drift av AC-ljusbågsugnar att producera negativ-sekvensström, vilket leder till trefasobalans i elnätet och uppenbart spänningsflimmer, vilket har den allvarligaste inverkan på elnätet. Enligt praktiska tillämpningsfall kan det harmoniska innehållet under drift av en ljusbågsugn nå mer än 30% av grundvågen, vilket allvarligt stör den normala driften av elnätet.

2. Raffineringsugn: Jämfört med elektriska ljusbågsugnar är arbetstillståndet för raffineringsugnar mer stabilt utan smältperiod, och förändringarna i aktiv och reaktiv effekt är relativt stabila. Även om dess påverkan på elnätet är mindre än den för ljusbågsugnar, genererar den fortfarande vissa övertoner och reaktiv effektförlust. Vid lång-drift kommer det också att påverka strömförsörjningskvaliteten och utrustningens livslängd, vilket inte kan ignoreras.

3. Mellanfrekvensugn: En hög-effektiv och energisparande-smältutrustning som omvandlar 50Hz effekt-frekvens AC till mellanfrekvenseffekt (över 300Hz) genom likriktning och invertering. Den har små lastfluktuationer, hög effektivitet, låg reaktiv effektfluktuation och hög effektfaktor. Likriktnings- och inversionslänkarna genererar emellertid ett stort antal övertoner. Om det inte kontrolleras i tid kommer det att förorena elnätets miljö och påverka den normala driften av omgivande utrustning. Till exempel orsakade mellanfrekvensugnen i en maskinbearbetningsanläggning en gång minskad effektivitet hos elektrisk utrustning och ökade energiförbrukningskostnader på grund av alltför höga övertoner.

III. Faror med övertoner och reaktiv kraft i metallurgiska strömförsörjningssystem

För industrier med hög-energi-och energiberoende-som metallurgi är riskerna som orsakas av övertoner och reaktiv effekt systematiska, och påverkar inte bara utrustning och elnät utan också direkt inverkan på företagens produktionseffektivitet och säkerhet:

 

● Ur elnätets perspektiv minskar reaktiv effektförlust kraftöverföringseffektiviteten, ökar linje- och transformatorförlusterna och leder till instabil elnätsspänning. Överdrivna övertoner förvränger spänningsvågformen, orsakar trefasobalans och till och med resonerar med kondensatorbanker, vilket utlöser säkerhetsolyckor som kondensatorbrott. Till exempel drabbades ett stålföretag en gång i en neutral linjeutbrändhet på grund av överlagringen av den 3:e övertonen på den neutrala linjen, vilket resulterade i ett helt strömavbrott i anläggningen och en direkt ekonomisk förlust på mer än 10 miljoner yuan.

● Ur utrustningsperspektiv påskyndar övertoner isoleringens åldrande av elektrisk utrustning, förkortar livslängden för kärnutrustning som transformatorer och motorer och ökar frekvensen av fel på utrustningen och underhållskostnaderna. Transformatorkärnan genererar ytterligare förluster på grund av harmonisk virvelström, med en temperaturökning på 1,5 gånger normalvärdet; kopparförlusten av motorns statorlindningar ökar på grund av hudeffekten, vilket minskar effektiviteten med 5%-10%. Samtidigt interfererar övertoner med PLC-styrsystem, vilket orsakar produktionsdatahopp, påverkar produktkvalitetsstabiliteten och ökar avvisningsfrekvensen.

● Ur ett företagskostnadsperspektiv kommer låg effektfaktor att leda till böter för effektfaktorjustering från kraftavdelningar, och harmonisk förorening kommer att öka energiförbrukningen och minska produktionseffektiviteten, vilket leder till betydande ekonomiska förluster för företagen på lång sikt. Därför är harmonisk och reaktiv effektkontroll inte bara ett krav på kostnadsreduktion och effektivitetsförbättring, utan också ett resultat för säker produktion av metallurgiska företag.

IV. Riktade lösningar: Optimal strömkvalitetskontroll för den metallurgiska industrin

Med sikte på smärtpunkterna för strömkvaliteten i den metallurgiska industrin och i kombination med egenskaperna hos typiska belastningar, har branschpraxis visat att den samordnade kontrollen av Static Var Generator (SVG) och Active Power Filter (APF) är den mest effektiva och stabila lösningen, som kan uppnå de dubbla målen "kompensation för reaktiv effekt + harmonisk filtrering" och helt lösa effektkvalitetsproblem.

 

Styrutrustning	Kärnfunktion	Svarshastighet	Nyckelfördel	Applikationseffekt
SVG	Dynamisk reaktiv effektkompensation	Mindre än eller lika med 5ms	Ingen över-kompensation/under-kompensation; stabilisera nätspänningen	Effektfaktor Större än eller lika med 0,95; spänningsflimmer effektivt kontrollerat
APF	Dynamisk övertonsfiltrering	Mindre än eller lika med 10ms	Exakt filtrering (2:a-50:e övertoner); ingen resonans	Aktuell distorsionshastighet Mindre än eller lika med 3,45 %; uppfyller nationella standarder

 

1. Static Var Generator (SVG): Dynamiskt kompensera reaktiv effekt och stabilisera nätspänningen

Traditionella metoder för kompensation för reaktiv effekt (som tyristorkopplade kondensatorer, tyristorstyrda reaktorer, etc.) har problem med långsam svarshastighet och enkel över-kompensation eller under-kompensation, som inte anpassar sig till egenskaperna hos stor belastningspåverkan och snabb reaktiv effektfluktuation hos metallurgisk utrustning. Däremot har SVG blivit den föredragna utrustningen för reaktiv effektkompensation i den metallurgiska industrin tack vare dess dynamiska realtidskompensationsfördel.

SVG kan detektera reaktiv ström i elnätet i realtid och snabbt mata ut kompensationsström med samma storlek och motsatt fas till den reaktiva belastningen, realisera kontinuerligt justerbar reaktiv effektkompensation, helt eliminera över-kompensation och under-kompensation, effektivt stabilisera elnätets spänning och dämpa spänningsflimmer. Till exempel, i ett valsverksrenoveringsprojekt av ett företag i rostfritt stål, att ersätta traditionella MCR-kompensationsenheter med SVG ökade svarshastigheten från mer än 200 ms till inom 5 ms, höjde effektfaktorn från 0,85 till över 0,95, effektivt kontrollerad spänningsflimmer och löste helt problem som lätt flimmer och ojämn flimmer från valsverket. Dessutom kan SVG-produkter av hög-kvalitet stabilt kompensera systemeffektfaktorn till över 0,98, vilket effektivt frigör kapaciteten hos transformatorer och kablar och indirekt sparar kapitalinvesteringar som krävs för expansion av företagets kapacitet.

2. Active Power Filter (APF): Filtrera övertoner dynamiskt och rena kraftnätsmiljön

Utrustning som frekvensomriktare, likriktare och mellanfrekvensugnar inom den metallurgiska industrin är typiska harmoniska källor. Traditionella LC-filter kan inte uppnå exakt filtrering och är benägna att få resonans med elnätet. Som en "harmonisk mördare" kan APF rikta sig mot harmoniska föroreningsproblem inom den metallurgiska industrin.

Dess arbetsprincip är att koppla APF parallellt med harmoniska-genererande belastningar. Genom att detektera den övertonsström som genereras av belastningen i realtid styr den sig själv att mata ut kompensationsström med samma storlek och motsatt fas till övertonsströmmen, och därigenom kompensera effekten av övertoner på distributionsnätet och realisera exakt filtrering av 2:a till 50:e övertonerna. Efter att ha antagit APF i ett smältverk, reducerades den totala övertonsströmdistorsionshastigheten vid lågspänningssidan av distributionstransformatorn kraftigt, och de huvudsakliga övertonsinnehållen såsom 5:e och 7:e övertonerna ändrades från att överskrida standarden till att uppfylla nationella standarder. En annan projektdata visar att efter att APF har tagits i drift kan systemets nuvarande distorsionshastighet minskas från 25,56 % till under 3,45 %, vilket avsevärt förbättrar kraftnätets stabilitet.

Det är värt att notera att SVG- och APF-utrustning med höga skyddsnivåer har fler fördelar för tuffa produktionsmiljöer inom den metallurgiska industrin som metalldamm och syradimma, vilket möjliggör långsiktigt stabil drift i komplexa miljöer och säkerställer hållbarheten för kontrolleffekterna.

Kraftkvalitetskontroll ger grön och effektiv utveckling av den metallurgiska industrin

Den högkvalitativa-utvecklingen inom den metallurgiska industrin kan inte skiljas från stabilt, effektivt och rent kraftstöd. Reaktiv effektkompensation och harmonisk kontroll är inte bara nyckeln till att lösa problem med strömkvaliteten, utan också ett viktigt stöd för metallurgiska företag för att minska kostnaderna, förbättra effektiviteten, säkerställa säker produktion och uppnå grön omvandling.

Med den kontinuerliga uppgraderingen av kraftelektronikteknik har prestandan hos SVG- och APF-utrustning kontinuerligt optimerats, och de har applicerats moget i flera scenarier inom den metallurgiska industrin - från harmonisk styrning av ljusbågsugnar och raffineringsugnar till reaktiv effektkompensation för valsverk, dessa utrustningar ger starkt stöd för att minska energiförbrukningen, minskar energiförbrukningen, minskar energiförbrukningen, misslyckanden och förbättra fördelarna.

I framtiden, när den metallurgiska industrin förändras mot intelligens och grönare, kommer kraven på kraftkvalitet att förbättras ytterligare. Teknikerna för kompensation för reaktiv effekt och harmonisk styrning kommer också att fortsätta att förnya sig, vilket ger ny impuls till den hållbara utvecklingen av den metallurgiska industrin och hjälper industrin att uppnå utvecklingsmålen "energibesparing, effektivitet och säkerhet".

Kontakta nu