[发明专利]一种确定精炼炉无功补偿装置容量的方法

说明书

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