SVG新型無功補償器在水泥生料立磨上的應用

李國賢 鞏慶剛

【摘? 要】山東山鋁環(huán)境新材料有限公司前身是山東鋁業(yè)公司水泥廠，熟料產能 220萬噸/年，水泥330萬噸/年。我廠2#立磨電機原設計配用的無功補償裝置為6KV? 1500KVAR電容補償柜，真空斷路器直接投切控制，投切時電流沖擊較大。2019年3月，實施了SVG新型無功補償技改，補償可平滑調節(jié)、投切無電流沖擊，運行穩(wěn)定，實現(xiàn)年節(jié)電20.37萬KWH，效果明顯。

【關鍵詞】補償器;水泥生料;應用

1.設備情況概述

我廠水泥生料制備用立磨為史密斯ATOX45型，臺時產能280T/H，配用高壓電機為6KV 3150KW。原設計配用的無功補償裝置為6KV? 1500KVAR電容補償柜，真空斷路器直接投切控制，投切時電流沖擊較大（常常達到額定電流的3倍左右）。后來因執(zhí)行避峰填谷用電方式，導致投切頻繁，為安全起見，陸續(xù)停止使用（頻繁的大電流沖擊極易導致電容器損壞）。

經過了解，新型靜止無功補償器（advanced Static Var Generatot，簡稱SVG.）補償可平滑調節(jié)、投切無電流沖擊，運行穩(wěn)定，代表著現(xiàn)階段電力系統(tǒng)無功補償技術新的發(fā)展方向，可替代常規(guī)無功補償方式。

2.技術改造過程

我單位于2019年3月安裝投用SVG裝置一套，用于生料立磨主電機的無功補償。新系統(tǒng)由功率柜（變流器）、電抗柜、控制柜和新的電機開關柜組成。

將原來的高壓電機開關柜改為電源柜，通過高壓電纜連接到立磨電機附近的新裝SVG柜、新加的電機開關柜。新裝置所需的PT信號 、控制合閘操作電源取自原配電室，CT信號取自新加的電機開關柜。加裝新的電機開關柜的目的是為了避免立磨電機避峰填谷運行頻繁停送電對SVG裝置的不利影響。

安裝調試注意事項：要確保系統(tǒng)所需的電壓互感器PT、電流互感器CT 三相正確對應，否則將導致系統(tǒng)過流故障報警而無法正常工作。

送電，裝置合閘開機，系統(tǒng)開始運行，但電流以及無功輸出為零;立磨一旦開機，出現(xiàn)無功，SVG系統(tǒng)立即輸出補償電流87—88A。立磨停機時，SVG系統(tǒng)立即停止輸出補償電流。

投運以來，運行穩(wěn)定，滿足工作要求。

現(xiàn)場設備照片：

改造電路圖：

SVG裝置主回路單線圖：

3.裝置原理特點

SVG是將自換向橋式電路（無功發(fā)生器）通過電抗器并聯(lián)在電網上，將系統(tǒng)電壓整流成直流并保存在一組直流電容器內，經過一組逆變器將此直流逆變成交流電壓，通過調節(jié)此電壓的相位和幅值，控制其輸出電流--連接電抗器的電流，使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康摹?/p>

與傳統(tǒng)傳統(tǒng)無功補償裝置相比，有多種運行控制模式滿足需求，恒無功功率、恒功率因數(shù)等;實時跟蹤負荷變化，動態(tài)連續(xù)平滑補償無功功率;既能夠提供容性補償，也能提供感性補償;投切時無暫態(tài)沖擊，無合閘涌流，無需放電即可再投。如右圖所示。

其中，Vs：系統(tǒng)電壓，Vsvg：裝置電壓，R： 連接電抗器的損耗和變流器本身的損耗的等效電阻，X： 連接電抗器的電抗，I：為補償電流。

工作向量圖如下：

原理圖（單相等效）：

4.投入運行情況以及效果計算

依據(jù)現(xiàn)場情況，設置為恒裝置無功模式。因電機實際無功為1400kVar， 按功率因數(shù)補償至0.97考慮，選用了容量1000kVar的SVG裝置;如果選用1500 kVar 或2000 kVar，隨容量增大則費用更高，而隨裝置容性電流的增加，總電流降低的幅度則逐步減小，因此裝置也就沒有必要繼續(xù)增大。（裝置可以長期可靠工作在不超過1000kVar的狀態(tài)，電流不超額定值、溫升不超即可。）

電機數(shù)據(jù)：

SVG裝置數(shù)據(jù)：高壓動態(tài)有源電力濾波補償裝置，型號JHSVG-1000/3L-6KV? 6KV? 96A? ，山東錦華電力設備有限公司制造。

運行電流數(shù)據(jù)如下：

裝置運行數(shù)據(jù)：

改造前，原電容補償裝置已經停用多年，電機運行在自然功率因數(shù)下為0.828;補償后，功率因數(shù)由0.828提升為0.970，電流平均由264.8A降低為227.8A，降低了線路損耗和變壓器損耗，節(jié)省了變配電容量。

另外，改造后的安全性體現(xiàn)在投切時沒有電流沖擊，可以長期免維護運行。

效益計算：

按無功經濟當量折算， 970KWAR*0.03KW/KVAR=29.1KW.（無功經濟當量系數(shù)0.02至0.08，因高壓補償取較低值0.03）。

年節(jié)電：29.1KW*7000H =20.37萬KWH;年經濟效益20.37萬KWH*0.65元/KWH=13.24萬元。裝置購置費用29萬元，實際投資回收期為2.2年。（改造前已經多年無補償）

5.結束語

靜止無功補償SVG，代表著現(xiàn)階段電力系統(tǒng)無功補償技術新的發(fā)展方向，替代目前常規(guī)電容無功補償方式。SVG裝置技術先進，動態(tài)補償，噪聲小，運行穩(wěn)定，是電力系統(tǒng)無功補償、諧波抑制設備的發(fā)展方向，適合大功率高壓電機的無功就地補償和在高低壓配電裝置集中補償。作為普通電容補償?shù)纳壆a品，適宜在大功率設備上逐步推廣使用。