Пример применения FGI SVG на крупном металлургическом заводе с электродуговой печью.

Сценарий применения и основные проблемы

Основным производственным оборудованием на крупном металлургическом заводе является 80-тонная электродуговая печь переменного тока. Во время плавки металлолома рабочий ток печи крайне нестабилен. Он демонстрирует случайные, быстрые и широкодиапазонные колебания, что делает ее типичной нелинейной нагрузкой ударного типа. Это приводит к серьезным проблемам с качеством электроэнергии в распределительной сети завода напряжением 10 кВ.

Сильное воздействие реактивной мощности : на стадиях короткого замыкания электродов и зажигания дуги печь мгновенно поглощает большое количество реактивной мощности. Это приводит к резким колебаниям коэффициента мощности сети от 0,5 до 0,9, при этом средний коэффициент мощности составляет всего 0,78.

Значительные колебания напряжения и мерцание : Резкие изменения реактивного тока вызывают частые колебания напряжения на шине. Это приводит к заметному «мерцанию» освещения в цехе, что серьезно затрудняет визуальные задачи и угрожает стабильной работе другого прецизионного оборудования, такого как рафинировочные печи и установки непрерывного литья.

Серьезное гармоническое загрязнение : нагрузка дуговой печи генерирует значительные гармонические токи, преимущественно 2-го, 7-го и 9-го порядков. Эти гармоники вызывают перегрев трансформаторов и кабелей, ускоряя старение изоляции оборудования.

Эти проблемы напрямую приводят к высоким   штрафы от платы за корректировку коэффициента мощности. Кроме того, остановки производства и колебания качества, вызванные нестабильностью напряжения, создают для предприятия значительные скрытые производственные издержки.

Решение и внедрение

Традиционные решения, такие как батареи с фиксированными конденсаторами (FC) или тиристорные переключаемые конденсаторы (TSC), не могли решить эти проблемы. Их медленное время отклика (в секундах) и невозможность непрерывной регулировки не могли угнаться за изменениями дуговой печи на уровне миллисекунд и даже создавали риск резонанса. В конечном итоге сталелитейный завод выбрал...FGI SVG в качестве решения.

Основанный на полностью управляемых силовых IGBT-транзисторах, генератор реактивного тока (SVG) работает как «генератор реактивного тока». Его главное преимущество заключается в обнаружении тока нагрузки в реальном времени , что позволяет осуществлять точную динамическую компенсацию. Проект включал в себя параллельную установку комплекта генераторов реактивного тока на основе FGI на шине 10 кВ электростанции. Ключевые особенности реализации включали:

Быстрое отслеживание : Система управления SVG отслеживает ток в дуговой печи в режиме реального времени. Скорость ее динамического отклика значительно превышает скорость изменения условий работы печи.

Двухфункциональное управление : помимо генерации емкостной или индуктивной реактивной мощности для балансировки реактивной нагрузки системы, функция активного фильтра мощности (APF) одновременно фильтрует гармонические токи заданных порядков.

Интеллектуальное управление : устройство автоматически и плавно переключается между режимами компенсации реактивной мощности и фильтрации гармоник в зависимости от потребностей сети, обеспечивая полностью автоматическую круглосуточную работу.

Операционные результаты

После ввода в эксплуатацию установки FGI SVG качество электроэнергии на станции существенно улучшилось, что привело к замечательным результатам:

Значительное улучшение качества электроэнергии : средний коэффициент мощности неуклонно рос с 0,78 до более чем 0,98, полностью устранив негативные последствия низкого коэффициента мощности. Амплитуда колебаний напряжения на шинах снизилась более чем на 70%, а мерцание освещения практически исчезло. Это обеспечило стабильную и надежную напряженность для всей производственной линии. Содержание основных гармонических токов соответствовало национальным стандартам, а проблемы с аномальным нагревом трансформаторов и кабелей были решены.

Прямые и существенные экономические выгоды : Завод теперь избегает ежемесячных расходов на корректировку коэффициента мощности в десятки тысяч долларов. Снижение гармоник и стабилизация напряжения значительно уменьшают потери и повышение температуры в передающем и распределительном оборудовании, таком как трансформаторы и кабели, продлевая срок их службы и снижая затраты на техническое обслуживание. Улучшенная стабильность электроснабжения свела к нулю количество незапланированных остановок на соответствующих линиях переработки и непрерывного литья из-за проблем с напряжением, обеспечивая выпуск и качество продукции.

Безопасная и надежная работа системы : Сама система FGI SVG работает с очень низкими потерями (<0,8%) и высокой эффективностью. Оборудование работает бесперебойно, исключая необходимость частых переключений, требуемых традиционными конденсаторными батареями, что снижает риск отказов распределительных устройств.

Высоковольтный SVG от FGI — идеальное решение проблем качества электроэнергии, вызванных ударными, нелинейными нагрузками, такими как электродуговые печи. Он не только обеспечивает быструю динамическую компенсацию реактивной мощности, стабилизирует напряжение и улучшает коэффициент мощности, но и эффективно подавляет гармоники, обеспечивая «множественные преимущества с помощью одного устройства». Эти инвестиции окупаются в короткие сроки за счет экономии энергии и снижения затрат. Что еще важнее, они обеспечивают долгосрочную безопасность, стабильность и эффективность системы электроснабжения предприятия. Устройство закладывает прочную энергетическую основу для непрерывного и автоматизированного производства, предлагая комплексную выгоду, значительно превосходящую выгоду от традиционных компенсационных устройств.