安鋼260機組TSC改造

楊修才

河南省安陽市安鋼第一軋鋼廠（455004）

0 概述

260機組主要設(shè)備構(gòu)成是直流主電機、整流變壓器、整流裝置等，這些裝置在運行過程中會產(chǎn)生大量的無功功率，無功功率不做功，但占有電網(wǎng)容量，造成整流變壓器和供電線路發(fā)熱，嚴(yán)重時還可能燒毀設(shè)備。為此們車間于2010年1～2月份利用已有元器件，協(xié)同北京三義的技術(shù)人員進(jìn)行了TSC系統(tǒng)的改造。改造后用的TSC的主要特點是：靠近負(fù)載，采用TSC（晶閘管開關(guān)電容器）動態(tài)無功功率補償技術(shù)，晶閘管以10ms速度直接將電容器投入電網(wǎng)，動態(tài)響應(yīng)時間一般工業(yè)型40 m/s，快速型15 m/s,入網(wǎng)退網(wǎng)電流為零，入網(wǎng)退網(wǎng)電流為正弦變化，對電網(wǎng)無沖擊；裝置具有諧波治理功能，通過非標(biāo)設(shè)計，諧波治理可達(dá)到國標(biāo)要求。

1 改造過程

260機組的原15套TSC裝置是在 2001年投入使用的，在投入后的幾年里由于生產(chǎn)工藝條件和補償對象的不斷變化及其元器件的老化，其設(shè)計能力已不能適應(yīng)這些變化，進(jìn)而導(dǎo)致故障率大大提高。主要表現(xiàn)有電抗器負(fù)載過大，發(fā)熱嚴(yán)重，使用年限過久，元器件老化、損壞嚴(yán)重等等。有時甚至引發(fā)設(shè)備事故。例如13#機架就由于負(fù)載過大導(dǎo)致裝置部分元器件發(fā)熱嚴(yán)重,且發(fā)熱時間過長而著火,不僅燒毀了TSC裝置,還引發(fā)了13#整流裝置的跳閘,導(dǎo)致了生產(chǎn)事故的發(fā)生。

我們針對每個機架采取了不同的改造方案∶

1）3#變壓器電壓升高到630 V，10#變壓器下降到400 V，需要將3#機架的補償設(shè)備與10#機架的補償設(shè)備對調(diào)。

2）1-9#機架∶濾波器由原來的5路改為3路,每路9只電容器，甩掉多路過載板，阻容吸收使用3路，并更改相應(yīng)的線路。

3）10#、12#、14#機架補償改造∶①基礎(chǔ)柜改造∶拆除電抗器，換上170 A/1.2 mH電抗，電容器每相5只 120 μF，2只60 μF增加 12片電容連接銅排，有原 3 路阻容吸收該為 1 路（0.22 μF,200 Ω），甩掉多路過載板，并更改相應(yīng)的線路；②擴展柜改造：拆除電抗器，換上60 A/3.4 mH電抗為第一路，換上120 A/1.7 mH電抗為第2路。原第1路電容器接60 A電抗，第2路電容器接120 A電抗。原第1路阻容吸收繼續(xù)使用，第1路改為0.22 μF,200 Ω。

4）11#、13#、15#機架補償改造∶①基礎(chǔ)柜改造∶拆除電抗器，換上180 A/1 mH電抗，電容器每相6只 120 μF，1 只 60 μF 增加 12 片電容連接銅排，有原 3 路阻容吸收該為 1 路（0.22 μF,100 Ω），甩掉多路過載板，并更改相應(yīng)的線路；②擴展柜改造∶拆除電抗器，換上70 A/2.7 mH電抗為第一路，換上140 A/1.4 mH電抗為第2路。原第1路電容器接70 A電抗，第2路電容器接140 A電抗。阻容吸收電容繼續(xù)使用，電阻改為200 Ω。

5）13#放炮燒毀的TSC裝置照新圖紙進(jìn)行修復(fù)。

2 使用效果

1）修復(fù)投運后效果顯著，主電機各個機架的功率因數(shù)得到了不同程度的提高。平均相位功率因數(shù)約等于0.74，補償后平均功率因數(shù)為0.9。各個機架功率因數(shù)，見表1。

2）補償后的供配電損耗節(jié)能率為∶

那么，年節(jié)電量為∶W=δη1∑PT-η2∑QCT（度）

其中，δ∶供配電損耗節(jié)能率

P∶補償前供電有功功率（單位∶kW）

QC∶補償裝置基波容量（單位：kVar）

η1∶補償前線損率（一般為0.05，線損率每個現(xiàn)場因供電情況不一樣而有所差異）

η2∶補償裝置損耗率 （按0.01計算）

T∶年用電時間（單位∶小時）

表1 各個機架功率因數(shù)

表2 電機功率統(tǒng)計

表3 年節(jié)電量

根據(jù)表2計算結(jié)果年節(jié)電量為86.36萬Kw·h，電費按0.7元/Kw·h計算每年可以節(jié)約電費60.452萬元。

3）260機組采用Ⅰ段6071、Ⅱ段6161兩路供電，備一用一，用母聯(lián)連接，本次試驗用Ⅱ段6161回路。

表4 各種規(guī)格補償前后高壓電網(wǎng)參數(shù)對比

從表4可以看出∶

1）補償后Ⅱ段電流是補償前Ⅱ段電流70%，Ⅱ段減少線路電流30%，根據(jù)線路原理，線路的損耗與負(fù)荷電流的平方成正比，依據(jù)公式ΔP=3×I×I×R，補償后Ⅱ段線路損耗下降的百分?jǐn)?shù)為51%。

2）補償后母聯(lián)電流是補償前母聯(lián)電流的83%，減少母聯(lián)電流 27%，依據(jù)公式 ΔP=3×I×I×R，補償后母聯(lián)線路損耗下降的百分?jǐn)?shù)為31%。

3）根據(jù)《功率因數(shù)調(diào)整電費表》得知，Ⅱ段cosφ由補償前的0.924提高到0.96，月電費由減少0.3%增加到減少0.75%，年節(jié)約電費計算如下∶（按年產(chǎn)量92萬t鋼，噸鋼耗電58.2 KW·h，電費 0.7元計算）。

92 萬 t／年×58.2KW·h／t×0.7 元×(0.75%-0.3%)=16.866萬元。

補償后Ⅱ段線路損耗降低了51%，母聯(lián)損耗降低了31%，年節(jié)約電費16.866萬元。

表5

由表5得知，機組變壓器溫度補償前后平均下 降6℃，延長變壓器使用壽命，有效減少事故。