轧机主机抗谐波无功补偿装置的设计方案和特点 - 图文-

1、第39卷 第4期有色金属加工Vo l 139 No 142010年8月NO NFERRO US META LS PROCESS ING A ug us t 2010轧机主机抗谐波无功补偿装置的设计方案和特点李济明,余 勇(洛阳有色金属加工设计研究院河南洛阳,471039摘 要:通过对轧机主机电机的生产情况分析,设计出针对主电机进行抗谐波无功补偿装置的方案,阐明方案中的具体特点及需注意的事项。关键词:功率因数;谐波;整流器;阻抗;晶闸管;触发模块中图分类号:TM 921 文献标识码:A 文章编号:1671-6795(201004-0054-04 收稿日期:2009-03-18作者简介:李济明,男

2、,工程师补偿装置的补偿对象是有色金属轧机,主要是轧机的主传动(既轧辊传动系统。因此,就必须了解轧机主传动的工作特性。有色轧机大量的是铝轧机和铜轧机,轧机又分为冷轧和热轧,其工作特性也有差别。目前,国内的轧机主传动有直流传动和交流变频传动两种方式。现有的补偿装置是为直流传动配套的。因此,本文仅讨论轧机直流传动的某些特性,从轧机运行时的自然功率因数和谐波两方面来讨论。1 功率因数轧机主传动电机的功率一般为10002500k W 。电机由晶闸管全数字整流器供电。整流系统主回路为三相全控桥,由专用整流变压器供电。每台电机的整流器由一个整流变的二次线圈供电。设计阶段,轧机的功率因数可以由三种方法确定:一

3、为类似轧机运行时功率因数实测值,这种数据可信度高但不易得到;二为从设计手册查得并根据经验选取,这种数据由于手册往往过时其可信度不高;三为根据典型轧机道次表计算,这种数据比较直接,其可信度在上述一、二之间。现举冷轧机为例。某厂1850mm 铝冷轧机,主传动电机22000k W,开卷电机750k W,卷取电机2950k W 。一个典型的轧制道次表的功率及功率因数见表1。表1 一个典型轧制道次表的功率及功率因数477356654738576948166547从表1可见,主机功率因数为0171,一般设计时取01680171。2 谐波整流器为三相全控桥,对于供电给轧机电机的每个整流变次级线圈的二次侧来说

4、,都是六脉动整流。网络中所含特征谐波的次数为5、7、11,等各次。以下为实测铝轧机运行时的波形图和各次谐波含量(图1第4期有色金属加工 从图2可见,电流波形畸变较大,但非特征谐波(3次及偶次谐波的含量很小,设计时可以只考虑5、7、11等特征谐波。3 设计方案补偿装置接在整流变压器的二次侧,与晶闸管整流器并联,如图3。 一般说来,单台轧机的无功补偿装置有接在整流变压器一次侧和二次侧两种方式。过去的补偿装置都是接在一次侧的,一次侧10kV 电网上往往有几台轧机的整流变压器,这些轧机都有谐波注入电网,对本轧机的补偿装置造成影响。要消除这些影响目前没有很好的办法。另外,在高压电网投切电容器比较经济的方

5、式是采用真空断路器或真空接触器,这些高压电器都不允许频繁操作。这样,就不能随着轧机的运行来调节功率因数。而在整流变压器二次侧,其他轧机谐波的影响因有变压器的隔离作用就变得很小。同时,低压采用晶闸管投切电容器可快速跟踪负载变好调节功率因数。补偿装置主电路示意图(图4。从图4可见,本装置是抗谐波晶闸管无触点投切(TSC 方式。主电路主要由熔断器、开关模块、电抗器、电容器组成。电抗器的电抗率根据抑制网络的最低次谐波的原则确定。开关模块由晶闸管和整流二极管反并联构成,对于电容器有预充电作用,以避免投切电容器的冲击。每个开关模块都配有一个触发模块,触发模块采用零电流投切技术,能确保投切时对电网及电容器不

6、产生冲击。主回路中的电流互感器用于检测电容器电流以保护电容器免于过载。电容器的投切控制采用无功补偿控制器,控制器采用反馈式监测,以系统的实时功率因数为投切物理量,在10m s 内完成信号采集、计算及控制输出,投切开关接到投切指令后在小于10m s 内完成零电流投入,整个系统响应时间小于20m s 。能满足快速跟踪负载变化实现动态补偿。一般每柜装一台无功补偿控制器,采用循环投切的方式,使各电容器的通电时间均等,以延长其使用寿命。本装置采用电容器等容量的配置方式,即一套装置的各个电容主回路完全相同。这样,根据常用的电容器事先选择好每种电容器的主回路元件参数,然后按照需要补偿的总容量进行主回路的模块

7、化组合。4 电容器运行参数的校核补偿装置内各元件参数选定后,还要进行校核验算,即对轧机的各种工况和投入的各种数量的电容器,计算电容器上的电压电流、谐波流入变压器的多55少,看电容器的电压电流有无超出允许值,谐波电流有无放大、放大多少。表2是一台轧机的校验算实例。这台轧机是一台热轧机,主传动电机功率1600k W,750VDC,整流变压器2500k W,750VAC,阻抗电压百分比6%。每回路电容器60kvar,900V。串联电抗器的电抗率615%。总共24个回路。计算中采用的公式这里不再罗列,详见/电力电容器0杂志2006年第5期5电力网无功补偿与滤波回路中谐波问题的分析6一文。表2一台轧机电

8、容器运行参数校验算实例基波变压器阻抗XS电容器总阻抗XC电抗器总阻抗XL3次谐波变压器阻抗XS3电容回路总阻抗XCL3变压器谐波电流比IS3电容器谐波电流比ICL35次谐波变压器阻抗XS5电容回路总阻抗XCL5变压器谐波电流比IS5电容器谐波电流比ICL57次谐波变压器阻抗XS7电容回路总阻抗XCL75+7次谐波10KV网短路容量(MVA150表2是采用Exce l电子表格制作的。改变投入电容器个数、轧机产生的各次谐波电流等设定条件参数就可得到各种条件下所需的计算值。从表2中电抗率为6%的一列看,在投入24个电容器时每个电容器的电流为3519A,电压861,小于电容器的额定值。对5次谐波的吸收

9、率为62%,(但实际上因为电容回路有电阻等因素的影响吸收率不会超过40%。另外还可看出,补偿装置对3次谐波有一定的放大:注入变压器和补偿装置的3次谐波电流分别为轧机产生的谐波电流1177和2177倍。但因轧机产生的3次谐波电流极小,(从原理分析和类似轧机运行的实测都可得出这一结论,这种放大不会对系统和电容器造成明显的影响。(下转第36页合金连续挤压,对于再结晶温度较高的铜锡、铜镁合金乃至黄铜、青铜制品连续挤压还没有完全实现,工装模具耐高温、耐高压性能受限是瓶颈。要扩大挤压制品生产范围,除了进行合理的工装模具设计外,必须提高工装模具材料在高温高压下的综合性能。参考文献1Green D.Conti

10、 nuous Extru si on-For m i ng of W ire Secti ons,J.In st.M entals,1972,Vo.l100:295-300J.有色金属加工,2006,35(4:24-44形过程的数值模拟J.塑性工程学报,2009,16(3:111-115 4刘元文,曹雪,宋宝韫.铜连续挤压的有限体积法数值模拟J.锻压技术,2007,32(06:148-153值模拟J.锻压技术,2007,32(3:46-49场的分析J.塑性工程学报,2009,16(2:128-1337鄢明,吴朋越.连续挤压一模多孔挤压小截面型材J.有色金属,2009,61(2:18-238张新

11、宇,宋宝韫.连续挤压产品的质量控制J.大连铁道学报,1998,19(1:33-379钟毅.连续挤压技术及其应用M.北京:冶金工业出版社,2004:14-82方法J.电线电缆,2003,(2:25-26Anal ysi s and Measures Frequentl y Asked Questi o nsi n Conti nuous Extrusi o n ProcessXU H englei(Shangha iK angcheng P ro filed Copper Co.,L t d.Shangha i,201600,Chi naAbstract:Continuous extrus i

12、o n techno l o gy is a new type o f h i g h-pe rf o r mance processing techno l o g ies,gro w ing a w i d e range o f app lica tion s in t he coppe r p rocessing fie lds,ha s bee n succe ssfu lly app lied t o the prod uc tion o f coppe r and coppe r a lloy busba rs,coppe r-sil v er a lloy co mmu t a

13、 tor w ith shaped row o f e l e c trified raiw l ay w it h coppe r and coppe r a lloy access t o po l e s and o the r b ille t p roducts,p roduct ove ra ll pe rfor m ance is super i o r,and sign ifican tl y shor t ened the p roce ss,saving p roducti o n cos t s. Howeve r,i n p ractica l app lica tio

14、n p rocess,in p roce ss and p roduc t qua lity con tro l t he re is still a prob lem Th is paper ana lyzes co mmon p roduc t de f ec t s and p roposes p ractica l so lu tions.Keyw ords:con tinuous extrusion;p roduct de f e c;t cause ana lys is;p reven ti v e measu res(上接第56页结论,从理论计算上可以明确地看到增加抗谐波无功补偿装置后,该装置对电网节能的效果以及提高配电设备的效率和对谐波的消除作用,净化电网的功效的确起到很大作用。Desi gn Proposal of Ant-i har moni