經(jīng)驗介紹:雙機架寬厚板軋機SVC系統(tǒng)備用改造實施方案
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秦皇島首秦金屬材料有限公司4 300 mm寬厚板軋機生產(chǎn)線由粗軋機和精軋機組成，粗軋機用于開坯，精軋機軋制成品板材，特殊情況下精軋機可完成開坯及成品軋制‘¨。2架軋機傳動電動機為西門子產(chǎn)品，并由西門子交交變頻裝置調(diào)速，電動機主回路由整流變壓器供電。軋機在工作過程中負荷沖擊大、起動制動頻繁，產(chǎn)生大量高次諧波，使電網(wǎng)電壓波形畸變，供電質(zhì)量下降。為解決上述問題，在2套軋機的35 kV供電母線上各裝設(shè)1套靜止型動態(tài)無功補償裝置SVC，軋制過程中SVC系統(tǒng)必須保證正常運行才能保證電網(wǎng)安全日常生產(chǎn)過程中，一旦精軋SVC發(fā)生故障，軋機就無法正常工作，只能停軋，造成全廠停產(chǎn)。為最大限度保證生產(chǎn)順利進行，縮短故障搶修時間，2013年，筆者牽頭成立攻關(guān)小組組織相關(guān)廠家技術(shù)人員對SVC系統(tǒng)進行改造，開發(fā)并實現(xiàn)了粗軋SVC為精軋SVC備用的功能。本文對SVC備用方案的軟硬件改造進行描述，對改造后SVC系統(tǒng)備用功能的實現(xiàn)進行評估。運行結(jié)果表明．SVC系統(tǒng)備用改造方案的實施，大大縮短了故障搶修時間，保證了生產(chǎn)的正常進行，對同類軋鋼生產(chǎn)線雙機架軋機如何在1套SVC系統(tǒng)故障情況下保證正常生產(chǎn)具有積極借鑒作用。
1 問題描述
如圖1所示，雙機架軋機由粗軋機、精軋札組成，由2段35 kV母線單獨供電，粗軋主電動機和粗軋SVC在I段35 kV母線，精軋主電動機和精軋SVC在II段35 kV母線，特殊情況下單段母線可同時帶2架軋機。粗軋機上下輥電動機由2臺12.5 MW整流變壓器供電，精軋機上下輥電動機由2臺14-：W整流變壓器供電。SVC系統(tǒng)由TCR（可控硅控制電抗器）及HP3、HP5、HP7濾波通道組成，通過自動調(diào)節(jié)閥組可控硅觸發(fā)角調(diào)節(jié)通過相控電抗器的感性電流，實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的’r償。。2段母線的SVC容量相同。正常情況下，2套SVC單獨運行，2段35 kV母線處于分斷狀態(tài)。該寬厚板生產(chǎn)線精軋機2006年投產(chǎn)，粗軋機2010年投產(chǎn)，2套SVC系統(tǒng)與2架軋機配套單獨使用，互不干涉。投產(chǎn)以來，出現(xiàn)過多次精軋機SVC故障，為了保證供電系統(tǒng)穩(wěn)定，均采用停機搶修辦法，對生產(chǎn)影響很大。2011年9月，精軋SVC可控硅閥組燒毀，更換整個閥組用時12 h，造成軋鋼廠停產(chǎn)12 h的重大事故。從工藝方面看，允許精軋機單機架生產(chǎn)，粗軋機可以暫時停軋．因此在精軋機SVC故障情況下，可以使用粗軋機SVC系統(tǒng)替代精軋機SVC系統(tǒng)，以保證生產(chǎn)順行。
2 改造方案
改造前，對粗軋SVC采集軋機系統(tǒng)電壓u，、負荷電流i，及TCR電流i：進行A/D轉(zhuǎn)換，控制器計算負荷所需無功功率，并求出補償導(dǎo)納B，。，，及TCR的觸發(fā)角度，如圖2所示‘糾。SVC及其控制算法可以快速跟蹤負荷無功功率變化，具有很好的響應(yīng)性。但由于其只采集了軋機系統(tǒng)負荷電流，對電網(wǎng)上其他無功負荷不作補償，對系
統(tǒng)進線側(cè)的無功功率不能很好地跟蹤治理，所以補償范圍相對單一，適應(yīng)性不強。改造后，對粗軋SVC采集系統(tǒng)電壓“、系統(tǒng)電流i及TCR電流i：進行A/D轉(zhuǎn)換，由控制器計算系統(tǒng)所需無功功率，并求出補償導(dǎo)納B，。，及TCR的觸發(fā)角度，如圖3所示。SVC及其控制算法不但可以快速跟蹤系統(tǒng)的無功變化，具有很好的系統(tǒng)響應(yīng)性，而且由于其采集了系統(tǒng)的電流，可以對電網(wǎng)上的多個負荷進行補償，所以補償范圍廣、適應(yīng)性強。
采用圖3所示的改造方案后，在精軋svc出現(xiàn)故障時，為了最大限度縮短停機時問，就可由粗軋SVC為精軋主電動機進行應(yīng)急無功補償=主要操作步驟如下：
(l)分精軋SVC所有高壓柜開關(guān)(3】2、314、
316、318)；
(2)分精軋主電動機高壓柜開關(guān)(308、
310)：
(3)分II段35 kV進線柜開關(guān)(302)；
(4)合I段和II段35 kV母線之間的母聯(lián)柜開關(guān)( 300、300’)，由I段35 kV母線帶I段和II段35 kV母線上的所有負荷；
(5)合精軋主電動機高壓柜開關(guān)(308、310)：
(6)強制將粗軋主電動機作為輥道使用，不再軋制，由精軋主電動機單機架軋鋼。
這樣通過母線聯(lián)接，就可實現(xiàn)粗軋SVC為精軋主電動機進行應(yīng)急無功補償?shù)墓δ堋?
3 改造實施
對粗l軋S\ic調(diào)節(jié)柜進行改造時，不但需要在控制軟件中根據(jù)補償電流計算粗軋SVC系統(tǒng)TCR觸發(fā)角，而且需要增加一定的硬件設(shè)備。3.1 粗軋SVC TCR觸發(fā)角計算如圖4中所示分別為電力系統(tǒng)線Ill壓，，。氣、I。為相應(yīng)的系統(tǒng)三相相電流。首先通過A/D采集三相電壓的過零點作為TCR的觸發(fā)信號，每60。有2個采樣點，這樣將三相線I[!壓與相電流經(jīng)過兩點法向量變換識別，得到以U．，t，為參考基準(zhǔn)向量的夾角及有效值；然后將系統(tǒng)三相電流按照對稱分量法進行矩陣運算，求出無功補償所需的補償電流，為了改善控制精度及
速度,在開環(huán)控制的基礎(chǔ)上引入補償電流的反饋計算，通過PI運算和線性化環(huán)節(jié)，得出最終的補償電流。最后根據(jù)補償電流和三線電壓得到等效電納，再通過查表得到對應(yīng)的晶閘管觸發(fā)角。
然昏用A、B、C三相補償電流乘以系數(shù)矩陣，得到最終的補償電流Iab、Ibc、Ica。
(3)計算觸發(fā)角 將Iab、Ibc、Ica峰值與Uab、Ubc、Uca峰值相除得到等效電納，根據(jù)等效電納與晶閘管觸發(fā)角的關(guān)系，通過查表的方法得到對應(yīng)的晶閘管觸發(fā)角二
3.2硬件改造
如前所述，原SVC設(shè)備針對負荷補償，采集負荷電流作為計算的依據(jù)。為了實現(xiàn)粗svc
系統(tǒng)應(yīng)急補償功能，需要采集系統(tǒng)電流作為計算依據(jù)，因此在粗軋SVC控制柜中需添加相應(yīng)的硬件，如表1所示。
在改造粗軋SVC控制柜的同時，將監(jiān)控柜及保護裝置進行升級。采用1套遼寧立德電力電子有限公司生產(chǎn)的監(jiān)控設(shè)備，主要用于彌補原西門子監(jiān)控柜在信號反饋方面的一些缺陷，更直觀地反映設(shè)備的運行狀態(tài)以及發(fā)生故障的原因，對快速排查故障隱患提供可靠依據(jù)。將原電流繼電器保護裝置升級為先進的微機保護裝置，提高保護裝置的可靠性，減少保護誤動作造成的誤跳閘。
4運行效果
201 3年7月，利用軋鋼廠檢修機會，實施了粗軋SVC作為精軋SVC備用設(shè)備的改造。軟硬件改造完成后，首先進行空載實驗，即退出精軋SVC設(shè)備及II段35 kV所有設(shè)備，合母聯(lián)開關(guān)，粗軋SVC設(shè)備投運，由I段35 kV進線帶全負荷，空載試車正常。之后，用同樣的順序進行熱負荷試車，連續(xù)軋鋼2.5 h，設(shè)備運行正常，試車結(jié)束后恢復(fù)原運行方式。
自2013年7月改造試車完成至2015年5月，精軋SVC共出現(xiàn)過3次故障，按照替代方案立即進行倒路切換，由粗軋SVC帶精軋機軋鋼，每次切換只用時0.5 h，合計停產(chǎn)時間1.5 h；而改造前離線處理3次SVC故障，合計需要用時22.5 h。相比之下，共節(jié)省停產(chǎn)時間21 h，不僅保證了軋鋼正常生產(chǎn)，而且降低了故障停車時間。
通過此次改造，實現(xiàn)了粗軋SVC設(shè)備在應(yīng)急狀況下對精軋機的快速補償，為生產(chǎn)的連續(xù)進行起到了更有力的保障作用，改造取得了圓滿成功。
5摘要：
針對秦皇島首秦金屬材料有限公司粗軋、精軋雙機架寬厚板軋機運行中，精軋機靜型動態(tài)無功補償器SVC發(fā)生故障后，造成停產(chǎn)事故、搶修時間長的問題，對粗軋、精軋SVC系統(tǒng)進行技術(shù)改造，通過對控制軟件進行改造及增加相應(yīng)的硬件設(shè)備，使粗軋SVC成為精軋svc的備用設(shè)備。實際應(yīng)用結(jié)果表明此次改造對穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、縮短搶修時間、保證生產(chǎn)、提高系統(tǒng)抗風(fēng)險能力有明顯的效果。
