CN103595058A - 一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法 - Google Patents

一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103595058A
CN103595058A CN201310467144.3A CN201310467144A CN103595058A CN 103595058 A CN103595058 A CN 103595058A CN 201310467144 A CN201310467144 A CN 201310467144A CN 103595058 A CN103595058 A CN 103595058A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refining furnace
power
reactive power
capacity
refining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310467144.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103595058B (zh
Inventor
朱明星
包自力
苏国友
李怀迁
丁毅
冯文雄
倪军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magang Group Holding Co Ltd
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Magang Group Holding Co Ltd
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magang Group Holding Co Ltd, Maanshan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Magang Group Holding Co Ltd
Priority to CN201310467144.3A priority Critical patent/CN103595058B/zh
Publication of CN103595058A publication Critical patent/CN103595058A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103595058B publication Critical patent/CN103595058B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种原始设计中确定精炼炉无功补偿装置容量的方法，实施方式是根据配电系统参数，建立精炼炉功率计算等值电路建模，并仿真精炼炉P-Q运行功率区间，基于以上过程确定精炼炉最大无功发生量，再根据精炼炉供配电系统功率因数的目标值，准确确定精炼炉无功补偿装置的容量值，容量计算误差小于2%，本发明方法具有新颖性、科学性和准确性，即可用于原始规划设计又可以用于实际投运精炼炉在不做现场测试的情况下完成精炼炉无功补偿装置的容量确定，可用于规范指导电力用户对精炼炉无功补偿容量的确定，降低治理项目盲目性，减小降低治理工程的成本。

Description

一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法
技术领域
本发明涉及一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法，属于冲击性负荷动态无功补偿装置的技术领域。
背景技术
现代大型超高功率炼钢精炼炉，由于其容量大，是大型用电设备，对公用电网的影响具有举足轻重的作用。精炼炉运行时电弧电流受电磁力作用、电极移动以及对流气体的影响变化剧烈，产生剧烈的无功冲击和有功冲击，引起公用电网产生剧烈的电压波动和闪变，电弧炉在冶炼过程中功率因数一般在0.8左右，感性无功功率大，从而引起电压水平降低。精炼炉的运行过程不仅使公用电网的电能质量恶化，影响公用电网供用电设备出力，增加了电能损耗，危及电网内其它用户安全稳定运行，同时也影响降低了精炼炉的供电效率，吨钢电耗增大，电极消耗增大。
目前针对上述问题提出一些相应的解决方法，利用动态无功补偿装置完成对精炼炉的无功补偿，但是在实际工作中对于精炼炉无功补偿容量的确定，多采用工程经验，缺乏相应科学的方法，用于规范和指导电力用户、电力公司、设计院和系统集成商进行精炼炉无功补偿容量的确定，经常造成精炼炉无功补偿容量或大或小，未能达到预期的效果，项目投资成本大等问题。
发明内容
针对以上现有技术的缺点，本发明提供一种确定精炼炉无功补偿装置的容量的方法，本发明提供一种规划设计阶段确定精炼炉无功补偿装置方法，其步骤如下：
步骤1、确定精炼炉供配电系统参数；
步骤2、精炼炉功率计算等值电路建模；
步骤3、精炼炉P-Q运行功率的计算；
步骤4、精炼炉P-Q运行功率区间的确定；
步骤5、精炼炉最大无功发生量确定；
步骤6、根据无功补偿后精炼炉供配电系统功率因数的目标值，并结合步骤5的计算结果，确定精炼炉无功补偿装置的容量。
所述的步骤3包括通过精炼炉变压器的有载调压，建立不同炉变二次侧电压档位所对应的电弧电压，通过精炼炉电极调节器的电流档位调节电流；通过公式计算电弧电流和电弧视在功率以及精炼炉进线的无功功率的大小与变化范围。
所述步骤4包括，通过电极调节器设定精炼炉操作电弧电流，利用精炼炉配电系统等值模型计算精炼炉的操作电抗值，在利用电弧电流、精炼炉配电系统等值模型和操作电抗进行精炼炉进线的有功功率和无功功率的计算，要求结合精炼炉可能采用的供电制度对应的精炼炉有载调压不同档位和操作电弧电流，计算精炼炉所有可能的有功功率和无功功率区域与范围，并绘制P-Q功率曲线图。
所述的步骤5结合精炼炉变压器有载调压的档位选取、电极调节器档位、电弧电流变化范围，在精炼炉P-Q功率曲线图运行功率曲线上界定精炼炉实际运行的功率范围，进而确定精炼炉实际运行时需要补偿的无功功率的容量。
而现有工程实际应用中，确定精炼炉无功补偿装置容量方法的步骤是：
步骤1、采集冶炼过程精炼炉变压器PT和CT的电压和电流信号，采集精炼炉的运行电压和电流信号；
步骤2、对精炼炉冶炼运行数据进行FFT变换，针对变换后的精炼炉电压和电流进行精炼炉基波功率的计算；
步骤3、绘制精炼炉的功率曲线，对精炼炉冶炼运行数据的基波功率进行最大值、最小值和平均值的数理统计与分析，并确定波动功率范围；
步骤4、对精炼炉冶炼运行数据的基波功率波动特征进行分析，功率波动的幅值及波动频率进行分析；
步骤5、根据无功补偿后精炼炉供配电系统功率因数的目标值，并结合步骤3和步骤4的测试结果，确定精炼炉无功补偿装置的容量。
与现有技术相比，本发明专利在精炼炉规划设计阶段，利用精炼炉供配电系统设计参数，利用精炼炉等值阻抗模型，建立精炼炉P-Q运行功率曲线并计算出精炼炉运行功率的范围，进而确定精炼炉无功补偿容量，容量计算误差小于2%。利用本发明专利所确定精炼炉投运后的无功补偿容量，能够100%保证精炼炉无功补偿装置的容量和精炼炉的实际投运使用中的无功需求相匹配。
通过上述技术方案，本发明有效地解决了精炼炉冶炼过程中无功功率及无功冲击引起的电网电压的波动与闪变、供用电设备出力降低，电能损耗增大等问题，而且又能较好提高精炼炉的生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1精炼炉供配电系统单线图。
图2精炼炉功率计算等值电路。
图3精炼炉P-Q运行功率曲线。
其中，1为补充容量②,2为补充容量①,3为等功率因数线，4为运行功率范围边界，5等视在功率曲线，6为运行功率曲线，7为电弧电流曲线。
具体实施方式
如图1所示：Ssc,max：精炼炉供配电系统接入系统的最大短路容量；Ssc,min：精炼炉供配电系统接入系统的最小短路容量；L1：供电变压器进线电缆；T1：供电变压器；T2：精炼炉变压器；L2：精炼炉变压器进线电缆；RSN+jXSN：精炼炉短网阻抗。
如图2所示：A点为功率检测点（精炼炉35kV进线受端），B点为短路点（精炼炉变压器二次侧出线末端）。Ui：精炼炉变压器二次侧电压；RS,i+jXS,i：精炼炉35kV进线受端至精炼炉变压器二次侧输出线末端的阻抗（为进线电缆阻抗和精炼炉变压器阻抗之和）与电源阻抗之和；RSN,i+jXSN,i：精炼炉短网阻抗；RLF,i+jXLFni：精炼炉电弧阻抗，RLF,i和XLF,i是精炼炉电弧电阻与电感分量。
精炼炉电炉变压器为有载调压，根据不同精炼炉，精炼炉二次电压会有所不同，一般在10档左右，以控制精炼炉在冶炼过程的电弧电压，精炼炉冶炼过程的电流是通过电极调节器来控制，电流一般4～6级可调。不同调节精炼炉电炉变压器的电压和电极调节器的电流档位对应不同的弧长，不同弧长对应不同的有功功率和无功功率，精炼炉冶炼过程中电弧电流如式（1）：
I · LF , i = U i / 3 ( R S , i + R SN , i + R LF , i ) + j ( X S , i + X SN , i + X LF , i ) - - - ( 1 )
精炼炉冶炼过程中电弧功率如式（2）：
S · LF , i = P LF , i + jQ LF , i = I LF , i 2 R LF , i + j I LF , i 2 X LF , i - - - ( 2 ) （2）
式中i是对应精炼炉有载调压的不同档位。
精炼炉的操作电抗根据电极调节器的设定的操作电流和精炼炉的短路电流的比值推算出来，再利用（1）和（2），即可计算出精炼炉有载调压不同档位时，精炼炉的有功功率和无功功率的发生量，图3给出了某110吨精炼炉运行功率曲线的理论计算结果。
根据图3的计算结果，结合精炼炉正式投运后的供电制度（精炼炉炉变有载调压的档位选取，电极调节器档位、电弧电流变化范围），在精炼炉运行功率曲线上界定精炼炉实际运行的功率范围，再根据精炼炉实际运行的功率范围，确定精炼炉冶炼过程的无功发生量大小。根据无功补偿后精炼炉供配电系统功率因数的目标值，最终确定精炼炉动态无功补偿装置的容量参数。
图3中，1为补充容量②,2为补充容量①,3为等功率因数线，4为运行功率范围边界，5等视在功率曲线，6为运行功率曲线，7为电弧电流曲线。（1）目标功率因数1.0时，选择补偿容量①，补偿容量在14Mvar，完全补偿精炼炉冶炼过程的波动的无功功率，能够很好地改善电网电压的波动与闪变，电压稳定性高。（2）目标功率因数0.95时，选择补偿容量②，补偿容量在10Mvar，未补偿精炼炉冶炼过程的波动的无功功率，仅补偿精炼炉部分波动的无功功率。

Claims (4)

1.一种精炼炉的无功补偿装置容量的确定方法，其步骤如下：
步骤一、确定精炼炉供配电系统参数；
步骤二、精炼炉功率计算等值电路建模；
步骤三、精炼炉P-Q运行功率的计算；
步骤四、精炼炉P-Q运行功率区间的确定；
步骤五、精炼炉最大无功发生量确定；
步骤六、根据无功补偿后精炼炉供配电系统功率因数的目标值，并结合步骤五的计算结果，确定精炼炉无功补偿装置的容量。
2.根据权利要求1所述的精炼炉无功补偿装置容量的确定方法，其特征在于：所述的步骤三包括通过精炼炉变压器的有载调压，选择合适档位以控制精炼炉的电弧电压，通过电极调节器的电流档位调节电流；通过公式计算电弧电流和电弧视在功率。
3.根据权利要求1所述的精炼炉无功补偿装置容量的确定方法，其特征在于：所述步骤四包括，通过电极调节器设定精炼炉操作电弧电流，利用精炼炉配电系统的等值模型计算精炼炉的操作电抗值，在利用电弧电流、精炼炉配电系统的等值模型和操作电抗进行精炼炉进线的有功功率和无功功率的计算，要求结合精炼炉可能采用的供电制度对应的精炼炉有载调压不同档位和操作电弧电流，计算精炼炉所有可能的有功功率和无功功率区域与范围，并绘制P-Q功率曲线图。
4.根据权利要求1所述的精炼炉无功补偿装置容量的确定方法，其特征在于：所述的步骤五结合精炼炉变压器有载调压的档位选取、电极调节器档位、电弧电流变化范围，在精炼炉P-Q功率曲线图运行功率曲线上界定精炼炉实际运行的功率范围。
CN201310467144.3A 2013-10-09 2013-10-09 一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法 Active CN103595058B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310467144.3A CN103595058B (zh) 2013-10-09 2013-10-09 一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310467144.3A CN103595058B (zh) 2013-10-09 2013-10-09 一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103595058A true CN103595058A (zh) 2014-02-19
CN103595058B CN103595058B (zh) 2015-07-22

Family

ID=50085093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310467144.3A Active CN103595058B (zh) 2013-10-09 2013-10-09 一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103595058B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104152629A (zh) * 2014-07-22 2014-11-19 安徽大学 多边界条件下钢包精炼炉变压器容量及参数的确定方法
CN104899677A (zh) * 2015-05-06 2015-09-09 广东工业大学 扰动恢复中500kV辐射状供电网络负荷最大无功需求快估方法
CN106403582A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 北京英博新能源有限公司 一种基于软件建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法
CN110044186A (zh) * 2019-04-25 2019-07-23 北京中联杰能科技有限公司 电弧炉冶炼控制方法及控制系统
CN111239561A (zh) * 2020-02-06 2020-06-05 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种带补偿的接地故障电弧电流标定方法
CN115480609A (zh) * 2022-08-11 2022-12-16 柳州钢铁股份有限公司 一种lf精炼炉防止电极折断的控制方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005185042A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Toshiba Corp 非常用電源設備
CN102868165A (zh) * 2012-09-21 2013-01-09 北京金风科创风电设备有限公司 风机及风电汇集线路的无功功率能力估计方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005185042A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Toshiba Corp 非常用電源設備
CN102868165A (zh) * 2012-09-21 2013-01-09 北京金风科创风电设备有限公司 风机及风电汇集线路的无功功率能力估计方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐云亭: "精炼炉（LF炉）负荷无功补偿及谐波治理", 《天津冶金》 *
祝璐等: "无功补偿容量的计算及降损节电效益分析", 《科技信息（科学教研）》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104152629A (zh) * 2014-07-22 2014-11-19 安徽大学 多边界条件下钢包精炼炉变压器容量及参数的确定方法
CN104152629B (zh) * 2014-07-22 2016-08-24 安徽大学 多边界条件下钢包精炼炉变压器容量及参数的确定方法
CN104899677A (zh) * 2015-05-06 2015-09-09 广东工业大学 扰动恢复中500kV辐射状供电网络负荷最大无功需求快估方法
CN104899677B (zh) * 2015-05-06 2018-10-26 广东工业大学 扰动恢复中500kV辐射状供电网络负荷最大无功需求快估方法
CN106403582A (zh) * 2016-08-31 2017-02-15 北京英博新能源有限公司 一种基于软件建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法
CN110044186A (zh) * 2019-04-25 2019-07-23 北京中联杰能科技有限公司 电弧炉冶炼控制方法及控制系统
CN111239561A (zh) * 2020-02-06 2020-06-05 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种带补偿的接地故障电弧电流标定方法
CN111239561B (zh) * 2020-02-06 2021-01-29 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种带补偿的接地故障电弧电流标定方法
CN115480609A (zh) * 2022-08-11 2022-12-16 柳州钢铁股份有限公司 一种lf精炼炉防止电极折断的控制方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN103595058B (zh) 2015-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103595058B (zh) 一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法
CN105490282B (zh) 考虑微电源无功出力均衡度的微电网实时电压控制方法
CN103683305B (zh) 一种增强型铁路功率调节装置
CN106410817B (zh) 一种牵引供电系统负序无功和电压波动综合优化补偿方法
CN105429137A (zh) 配网合环转供电的方法
CN103606932A (zh) 负荷相关的低压动态无功补偿电容器自动控制方法
CN104316894A (zh) 一种电能表实际运行环境的仿真校验方法
CN106403582B (zh) 一种基于软件建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法
CN102570474B (zh) 一种晶闸管交流无触点开关投切电容器时触发导通方法
CN104269854B (zh) 一种基于直流逆变站稳定测度指标的电压控制方法
CN105429451A (zh) 一种pfc电感饱和抑制电路、方法及电源设备
CN109390953A (zh) 含分布式电源和电动汽车的低压配电网无功电压协调控制方法和系统
Samet et al. A comparison between SVC and STATCOM in flicker mitigation of electric arc furnace using practical recorded data
CN103997035A (zh) 电力变压器及线路经济运行闭环控制系统及方法
CN108683209A (zh) 一种分布式电源并网能力评估方法和装置
CN107196321A (zh) 一种提高电力弹簧稳态运行范围的方法
CN103631985A (zh) 电弧炉分段线性的仿真阻抗模型
CN104779623B (zh) 一种电气化铁路牵引变电所联合补偿系统及补偿方法
Seker et al. Power quality measurement and analysis in electric arc furnace for Turkish electricity transmission system
CN203340031U (zh) 工频调感谐振装置
CN102593845B (zh) 合金冶炼电炉系统的无功补偿系统
CN109713675A (zh) 基于双闭环的电力弹簧控制方法
Hardiantono et al. Comparison using express feeder and capacitor bank allocation to corrective voltage level on primary distribution feeder
CN205407272U (zh) 一种基于dsp的电动汽车充电桩的电能质量治理系统
CN103532149B (zh) 一种高压配网变电站多侧电压无功协调优化控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant