Reaktiivvõimsuse kompenseerimise ja harmooniliste juhtseadmete seadmed metallurgiatööstusele

Reaktiivvõimsuse kompenseerimise ja harmooniliste juhtseadmete seadmed metallurgiatööstusele

Tööstussüsteemi põhisambana täidab metallurgiatööstus metalli sulatamise ja töötlemise peamist ülesannet. Kaasaegses tööstuses kasvava nõudluse tõttu metallide järele on metallurgiaettevõtted jätkanud oma ulatuse laiendamist, samuti on pidevalt täiustatud tootmisseadmete võimsust ja automatiseeritust. Siiski on järgnenud järjest silmapaistvamad toitekvaliteedi probleemid - reaktiivvõimsuse kadu ja harmooniline saaste on muutunud "nähtamatuteks takistusteks", mis piiravad metallurgiaettevõtete tõhusat, ohutut ja energiasäästlikku{3}}tootmist. Seetõttu on tõhusa reaktiivvõimsuse kompenseerimise ja harmooniliste juhtimise rakendamine muutunud metallurgiatööstuse kvaliteetseks{5}}arenguks kohustuslikuks ülesandeks.

I. Metallurgiatööstuse elektrikvaliteedi peamised valupunktid

Erinevalt tavalistest tööstusstsenaariumidest põhjustavad metallurgiaettevõtete energiatarbimise omadused nende elektrikvaliteedi probleemide keerukuse ja tõsiduse, mis kajastuvad peamiselt kolmes põhiaspektis:

● Esiteks, rasked ja keerulised jõukoormused. Metallurgiaettevõtete põhilised tootmisseadmed on enamasti suure-võimsusega induktiivsed koormused, millel on suur võimsus, tugev koormuse mõju, kiire käivitus-seiskamine ja pidurdamine ning pidev töö. Alates valtspinkide kiirest-tööst kuni elektrikaarahjude kõrgel temperatuuril{5}}sulatamiseni seab iga tootmislüli elektrivõrgu stabiilsusele äärmiselt kõrged nõuded.

● Teiseks, suur mittelineaarsete koormuste osakaal-. Automatiseerimistehnoloogia populariseerimisega võtavad metallurgiatöökojad laialdaselt kasutusele jõuelektroonikaid, nagu alalisvoolumootorid, vahelduvvoolumootorid, mida käitavad muundurid, muutuva sagedusega kiiruse reguleerimise seadmed, trafod ja reaktorid. Töö ajal rikuvad need seadmed elektrivõrgu voolu siinuslainekuju, muutudes peamiseks harmooniliste allikaks.

● Kolmandaks, tugev elektrikvaliteedi saaste. Põhiseadmete, nagu valtspingid ja elektrikaarahjud, töö põhjustab otseselt pinge kõikumisi ja värelust elektrivõrgus, põhjustades kolmefaasilist tasakaalustamatust, madalat võimsustegurit, suurenenud liinikadu ja muid probleeme. Liigne harmooniline sisaldus on isegi moodustanud "harmoonilised avalikud ohud", mis mitte ainult ei mõjuta elektrisüsteemi ohutut ja stabiilset tööd, vaid vähendavad ka elektriseadmete töö efektiivsust ja tööiga, seades varjatud ohud tootmisohutusele.

● Seetõttu ei ole metallurgiliste elektrijaotussüsteemide reaktiivvõimsuse kompenseerimise ja harmoonilise juhtimise probleemide lahendamine mitte ainult võti elektrikvaliteedi ja elektrisüsteemi ohutu töö tagamiseks, vaid ka oluline meede energiatarbimise vähendamiseks, tootmise efektiivsuse parandamiseks ja ettevõtete ohutusriskide minimeerimiseks.

II. Metallurgiatööstuse tüüpilised koormused: peamised harmooniliste ja reaktiivvõimsuse allikad

Koormusomadused on metallurgia tootmise erinevates lülides väga erinevad ning nendest tingitud elektrikvaliteedi probleemidel on omad fookused. Nende hulgas on kolm kõige tüüpilisemat koormust harmooniliste ja reaktiivvõimsuse peamised tegurid:

Tüüpiline koormus	Põhiomadused	Harmooniline põlvkond	Reaktiivvõimsuse kõikumine	Mõju elektrivõrgule
Elektriline kaareahi	mittelineaarne ja mööduv kaaretakistus; asümmeetriline kolme-faasiline kaar	Suur hulk kõrget{0}}järku harmoonilisi (kuni 30% põhilainest)	Tugev kõikumine	Kõige tõsisem (pingevärelus, kolme-faasiline tasakaalustamatus, negatiivne-jadavool)
Rafineerimisahi	Stabiilne tööseisund; sulamisperiood puudub	Teatud harmoonilised (vähem kui elektrikaarahjus)	Suhteliselt stabiilne	Mõõdukas (mõjutab toiteallika kvaliteeti ja seadmete eluiga)
Kesksagedusahi	Kõrge efektiivsus; väike koormuse kõikumine; parandus- ja ümberpööramisprotsess	Suur hulk harmoonilisi (genereeritud alaldamise ja inversiooni teel)	Madal kõikumine; kõrge võimsustegur	Mõõdukas (saastab elektrivõrku, mõjutab ümbritsevaid seadmeid)

 

1. Elektrikaarahi: Metallurgilise sulatamise põhiseadmena on see ka peamine elektrikvaliteedi saasteallikas. Kaare takistuse mittelineaarsus ja mööduv varieerumine tekitavad suure hulga kõrget-järku harmoonilisi. Vahepeal tekitab asümmeetriline kolme-faasiline kaar vahelduvvoolu elektrikaarahjude töö ajal negatiivse-jadavoolu, mis põhjustab elektrivõrgu kolme-faasilise tasakaalustamatuse ja ilmse pingeväreluse, millel on elektrivõrgule kõige tõsisem mõju. Praktiliste rakendusjuhtumite kohaselt võib harmooniline sisaldus elektrikaarahju töötamise ajal ulatuda üle 30% põhilainest, häirides tõsiselt elektrivõrgu normaalset tööd.

2. Rafineerimisahi: Võrreldes elektrikaarahjudega on rafineerimisahjude tööseisund ilma sulamisperioodita stabiilsem ning aktiiv- ja reaktiivvõimsuse muutused on suhteliselt stabiilsed. Kuigi selle mõju elektrivõrgule on väiksem kui elektrikaarahjudel, tekitab see siiski teatud harmoonilisi ja reaktiivvõimsuse kadu. Pikaajalisel kasutamisel mõjutab see ka toiteallika kvaliteeti ja seadmete kasutusiga, mida ei saa eirata.

3. Kesksagedusahi: suure-tõhususega ja energiasäästlik-sulatusseade, mis muundab 50 Hz võimsuse-sagedusega vahelduvvoolu alaldamise ja inversiooni abil vahesageduslikuks võimsuseks (üle 300 Hz). Sellel on väike koormuse kõikumine, kõrge kasutegur, madal reaktiivvõimsuse kõikumine ja kõrge võimsustegur. Siiski genereerivad alaldus- ja inversioonilingid suure hulga harmoonilisi. Kui seda ei kontrollita õigeaegselt, saastab see elektrivõrgu keskkonda ja mõjutab ümbritsevate seadmete normaalset tööd. Näiteks masinatöötlustehase vahesagedusahi põhjustas kunagi elektriseadmete efektiivsuse vähenemise ja liigsete harmooniliste tõttu suurenenud energiatarbimise kulud.

III. Harmoonikute ja reaktiivvõimsuse ohud metallurgia toitesüsteemides

Suure-energiat tarbivate-ja energiast{2}}sõltuvate tööstusharude (nt metallurgia) puhul on harmoonilistest ja reaktiivvõimsusest põhjustatud ohud süstemaatilised, mõjutades mitte ainult seadmeid ja elektrivõrke, vaid ka otseselt ettevõtete tootmistõhusust ja ohutust.

 

● Elektrivõrgu vaatenurgast vähendab reaktiivvõimsuse kadu jõuülekande efektiivsust, suurendab liini- ja trafokadusid ning põhjustab ebastabiilse elektrivõrgu pinge. Liiga suured harmoonilised moonutavad pinge lainekuju, põhjustavad kolme-faasi tasakaalustamatust ja isegi resoneerivad kondensaatoripankadega, põhjustades ohutusõnnetusi, näiteks kondensaatorite purunemisi. Näiteks üks teraseettevõte kannatas kord neutraalse liini läbipõlemise tõttu neutraalse liini 3. harmoonilise superpositsiooni tõttu, mille tulemuseks oli elektrijaama täielik voolukatkestus ja otsene majanduslik kahju enam kui 10 miljoni jüaani ulatuses.

● Seadmete vaatenurgast kiirendavad harmoonilised elektriseadmete isolatsiooni vananemist, lühendavad põhiseadmete (nt trafod ja mootorid) kasutusiga ning suurendavad seadmete rikete määra ja hoolduskulusid. Trafo südamik tekitab harmoonilise pöörisvoolu tõttu lisakadu, mille temperatuur tõuseb normaalväärtusest 1,5 korda; mootori staatori mähiste vase kadu suureneb nahaefekti tõttu, vähendades efektiivsust 5%-10%. Samal ajal häirivad harmoonilised PLC juhtimissüsteeme, põhjustades tootmisandmete hüppeid, mõjutades toote kvaliteedi stabiilsust ja suurendades tagasilükkamise määra.

● Ettevõtte kulude seisukohast toob madal võimsustegur kaasa võimsusteguri korrigeerimise trahvid elektriosakondadelt ning harmooniline saaste suurendab energiatarbimist ja vähendab tootmise efektiivsust, tuues pikas perspektiivis ettevõtetele märkimisväärset majanduslikku kahju. Seetõttu pole harmoonilise ja reaktiivvõimsuse juhtimine mitte ainult kulude vähendamise ja tõhususe parandamise nõudlus, vaid ka metallurgiaettevõtete ohutu tootmise alumine rida.

IV. Sihtlahendused: optimaalne toitekvaliteedi kontroll metallurgiatööstusele

Metallurgiatööstuse elektrikvaliteedi valupunktide poole püüdlemisel ja kombineerituna tüüpiliste koormuste omadustega on tööstusharu praktika tõestanud, et staatilise varieeruva generaatori (SVG) ja aktiivvõimsusfiltri (APF) koordineeritud juhtimine on kõige tõhusam ja stabiilsem lahendus, mis suudab saavutada kaks eesmärki "reaktiivvõimsuse kompenseerimine + harmooniline filtreerimine" ja täielikult lahendada elektrikvaliteedi probleemid.

 

Juhtimisseadmed	Põhifunktsioon	Reageerimiskiirus	Peamine eelis	Rakenduse efekt
SVG	Dünaamiline reaktiivvõimsuse kompenseerimine	Vähem kui 5 ms või sellega võrdne	Ei mingit üle--/ala-hüvitist; stabiliseerida võrgu pinget	võimsustegur 0,95 või suurem; pingevirvendus on tõhusalt kontrollitud
APF	Dünaamiline harmooniline filtreerimine	Vähem kui 10 ms või sellega võrdne	Täpne filtreerimine (2.-50. harmoonilised); pole resonantsi	Praegune moonutusaste Vähem kui 3,45% või sellega võrdne; vastama riiklikele standarditele

 

1. Staatiline varigeneraator (SVG): reaktiivvõimsuse dünaamiline kompenseerimine ja võrgupinge stabiliseerimine

Traditsioonilistel reaktiivvõimsuse kompenseerimise meetoditel (nt türistoriga lülituvad kondensaatorid, türistoriga juhitavad reaktorid jne) on probleeme aeglase reageerimiskiirusega ja lihtsa üle-kompenseerimisega või alakompenseerimisega, mis ei suuda kohaneda metallurgiaseadmete suure koormuse mõju ja kiire reaktiivvõimsuse kõikumisega. Seevastu SVG-st on saanud metallurgiatööstuses reaktiivvõimsuse kompenseerimise eelistatud seade tänu oma reaalajas-dünaamilise kompensatsiooni eelisele.

SVG suudab reaalajas tuvastada toitevõrgus reaktiivvoolu ja väljastada kiiresti reaktiivkoormusega võrdse suuruse ja vastupidise faasiga kompensatsioonivoolu, realiseerides pidevalt reguleeritava reaktiivvõimsuse kompenseerimise, välistades täielikult üle--- ja alakompensatsiooni, stabiliseerides tõhusalt elektrivõrgu pinget ja summutades pingevärelust. Näiteks ühe roostevaba terase ettevõtte valtspingi renoveerimisprojektis suurendas traditsiooniliste MCR-i kompenseerimisseadmete asendamine SVG-ga reageerimiskiirust enam kui 200 ms-lt 5 ms-ni, tõstis võimsusteguri 0,85-lt üle 0,95-ni, kontrollis tõhusalt pingevärelust ja lahendas täielikult sellised probleemid nagu valguse värelus ja valtsimisvõimsuse ebaühtlus. Lisaks suudavad kvaliteetsed-SVG-tooted stabiilselt kompenseerida süsteemi võimsusteguri üle 0,98, vabastades tõhusalt trafode ja kaablite võimsuse ning säästes kaudselt ettevõtte võimsuse suurendamiseks vajalikke kapitaliinvesteeringuid.

2. Aktiivne toitefilter (APF): Harmoonikute dünaamiline filtreerimine ja elektrivõrgu keskkonna puhastamine

Sellised seadmed nagu sagedusmuundurid, alaldid ja vahesagedusahjud metallurgiatööstuses on tüüpilised harmoonilised allikad. Traditsioonilised LC-filtrid ei suuda saavutada täpset filtreerimist ja on altid elektrivõrguga resonantsile. "Harmoonikute tapjana" võib APF olla suunatud metallurgiatööstuse harmoonilise saaste probleemidele.

Selle tööpõhimõte on ühendada APF paralleelselt harmoonilisi{0}}genereerivaid koormusi. Tuvastades reaalajas koormuse tekitatud harmoonilise voolu, juhib see ennast, et väljastada harmoonilise vooluga võrdse suurusega ja vastupidises faasis kompensatsioonivoolu, tasakaalustades sellega harmooniliste mõju jaotusvõrgule ja realiseerides 2. kuni 50. harmooniliste täpse filtreerimise. Pärast APF-i kasutuselevõttu sulatusseadmes vähenes harmooniliste voolude summaarne moonutuste määr jaotustrafo madalpinge poolel oluliselt ning peamised harmoonilised sisud, nagu 5. ja 7. harmoonilised, muutusid standardit ületavatelt riiklikele standarditele vastavaks. Teised projekti andmed näitavad, et pärast APF-i kasutuselevõttu saab süsteemi voolu moonutuste määra vähendada 25,56%-lt alla 3,45%, parandades igakülgselt elektrivõrgu stabiilsust.

Väärib märkimist, et metallurgiatööstuse karmides tootmiskeskkondades, nagu metallitolm ja happeudu, on kõrge kaitsetasemega SVG- ja APF-seadmetel rohkem eeliseid, mis võimaldavad pikaajalist-stabiilset toimimist keerukates keskkondades ja tagavad kontrolliefektide jätkusuutlikkuse.

Toitekvaliteedi kontroll annab metallurgiatööstuse keskkonnasõbraliku ja tõhusa arengu

Metallurgiatööstuse kvaliteetset-arengut ei saa lahutada stabiilsest, tõhusast ja puhtast energiast. Reaktiivvõimsuse kompenseerimine ja harmooniline juhtimine ei ole mitte ainult võti elektrikvaliteedi probleemide lahendamisel, vaid ka oluline tugi metallurgiaettevõtetele, et vähendada kulusid, parandada tõhusust, tagada ohutu tootmine ja saavutada keskkonnasõbralik ümberkujundamine.

Jõuelektroonika tehnoloogia pideva uuendamisega on SVG- ja APF-seadmete jõudlust pidevalt optimeeritud ning neid on küpselt rakendatud mitmes metallurgiatööstuse stsenaariumis - alates elektrikaareahjude ja rafineerimisahjude harmoonilisest juhtimisest kuni valtsimisseadmete reaktiivvõimsuse kompenseerimiseni – need seadmed pakuvad metallurgiaettevõtetele tugevat tuge, vähendavad energiatarbimise probleeme ja vähendavad energiakvaliteeti puudutavaid probleeme.

Tulevikus, kui metallurgiatööstus muutub intelligentsuse ja keskkonnasäästlikkuse suunas, paranevad elektrikvaliteedi nõuded veelgi. Uuendusi jätkavad ka reaktiivvõimsuse kompenseerimise ja harmooniliste juhtimise tehnoloogiad, mis annavad uut hoogu metallurgiatööstuse säästvale arengule ja aitavad tööstusel saavutada arengueesmärke "energiasääst, tõhusus ja ohutus".

Võtke kohe ühendust