轧机主机抗谐波无功补偿装置的设计方案和特点（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）第39卷第4期有色金属加工Vol139No142021年8月NONFERROUSMETALSPROCESSINGAugust2021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:TM921文献标识码:A文章编号:1671-6795(202104-0054-04收稿日期:2021-03-18作者简介:李济明,男,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1000~2500kW。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2@2000kW,开卷电机750kW,卷取电机2@950kW。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道次带圈起始段带圈中间段带圈终了段6/1P(kWQ(kvarcos5P(kWQ(kvarcos5P(kWQ(kvarcos5开卷-2659200.276-3085100.52-3143000.72主机413240450.71413240450.71413240450.71卷取9067000.7991412140.699822.41合计477356650.64473857690.63481665470.59从表1可见,主机功率因数为0171,一般设计时取0168~0171。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,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10ms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10ms内完成零电流投入,整个系统响应时间小于20ms。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