SVG新型无功补偿器在水泥生料立磨上的应用

李国贤 巩庆刚

【摘  要】山东山铝环境新材料有限公司前身是山东铝业公司水泥厂，熟料产能 220万吨/年，水泥330万吨/年。我厂2#立磨电机原设计配用的无功补偿装置为6KV  1500KVAR电容补偿柜，真空断路器直接投切控制，投切时电流冲击较大。2019年3月，实施了SVG新型无功补偿技改，补偿可平滑调节、投切无电流冲击，运行稳定，实现年节电20.37万KWH，效果明显。

【关键词】补偿器;水泥生料;应用

1.设备情况概述

我厂水泥生料制备用立磨为史密斯ATOX45型，台时产能280T/H，配用高压电机为6KV 3150KW。原设计配用的无功补偿装置为6KV  1500KVAR电容补偿柜，真空断路器直接投切控制，投切时电流冲击较大（常常达到额定电流的3倍左右）。后来因执行避峰填谷用电方式，导致投切频繁，为安全起见，陆续停止使用（频繁的大电流冲击极易导致电容器损坏）。

经过了解，新型静止无功补偿器（advanced Static Var Generatot，简称SVG.）补偿可平滑调节、投切无电流冲击，运行稳定，代表着现阶段电力系统无功补偿技术新的发展方向，可替代常规无功补偿方式。

2.技术改造过程

我单位于2019年3月安装投用SVG装置一套，用于生料立磨主电机的无功补偿。新系统由功率柜（变流器）、电抗柜、控制柜和新的电机开关柜组成。

将原来的高压电机开关柜改为电源柜，通过高压电缆连接到立磨电机附近的新装SVG柜、新加的电机开关柜。新装置所需的PT信号 、控制合闸操作电源取自原配电室，CT信号取自新加的电机开关柜。加装新的电机开关柜的目的是为了避免立磨电机避峰填谷运行频繁停送电对SVG装置的不利影响。

安装调试注意事项：要确保系统所需的电压互感器PT、电流互感器CT 三相正确对应，否则将导致系统过流故障报警而无法正常工作。

送电，装置合闸开机，系统开始运行，但电流以及无功输出为零;立磨一旦开机，出现无功，SVG系统立即输出补偿电流87—88A。立磨停机时，SVG系统立即停止输出补偿电流。

投运以来，运行稳定，满足工作要求。

现场设备照片：

改造电路图：

SVG装置主回路单线图：

3.装置原理特点

SVG是将自换向桥式电路（无功发生器）通过电抗器并联在电网上，将系统电压整流成直流并保存在一组直流电容器内，经过一组逆变器将此直流逆变成交流电压，通过调节此电压的相位和幅值，控制其输出电流--连接电抗器的电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。

与传统传统无功补偿装置相比，有多种运行控制模式满足需求，恒无功功率、恒功率因数等;实时跟踪负荷变化，动态连续平滑补偿无功功率;既能够提供容性补偿，也能提供感性补偿;投切时无暂态冲击，无合闸涌流，无需放电即可再投。如右图所示。

其中，Vs：系统电压，Vsvg：装置电压，R： 连接电抗器的损耗和变流器本身的损耗的等效电阻，X： 连接电抗器的电抗，I：为补偿电流。

工作向量图如下：

原理图（单相等效）：

4.投入运行情况以及效果计算

依据现场情况，设置为恒装置无功模式。因电机实际无功为1400kVar， 按功率因数补偿至0.97考虑，选用了容量1000kVar的SVG装置;如果选用1500 kVar 或2000 kVar，随容量增大则费用更高，而随装置容性电流的增加，总电流降低的幅度则逐步减小，因此装置也就没有必要继续增大。（装置可以长期可靠工作在不超过1000kVar的狀态，电流不超额定值、温升不超即可。）

电机数据：

SVG装置数据：高压动态有源电力滤波补偿装置，型号JHSVG-1000/3L-6KV  6KV  96A  ，山东锦华电力设备有限公司制造。

运行电流数据如下：

装置运行数据：

改造前，原电容补偿装置已经停用多年，电机运行在自然功率因数下为0.828;补偿后，功率因数由0.828提升为0.970，电流平均由264.8A降低为227.8A，降低了线路损耗和变压器损耗，节省了变配电容量。

另外，改造后的安全性体现在投切时没有电流冲击，可以长期免维护运行。

效益计算：

按无功经济当量折算， 970KWAR*0.03KW/KVAR=29.1KW.（无功经济当量系数0.02至0.08，因高压补偿取较低值0.03）。

年节电：29.1KW*7000H =20.37万KWH;年经济效益20.37万KWH*0.65元/KWH=13.24万元。装置购置费用29万元，实际投资回收期为2.2年。（改造前已经多年无补偿）

5.结束语

静止无功补偿SVG，代表着现阶段电力系统无功补偿技术新的发展方向，替代目前常规电容无功补偿方式。SVG装置技术先进，动态补偿，噪声小，运行稳定，是电力系统无功补偿、谐波抑制设备的发展方向，适合大功率高压电机的无功就地补偿和在高低压配电装置集中补偿。作为普通电容补偿的升级产品，适宜在大功率设备上逐步推广使用。