[摘要]本文介绍了安阳钢铁公司第二轧钢厂主轧机冲击性负载特点和电网状况，为完成这种冲击负载的滤波任务，设计了独特的TSC(晶闸管投切电容器组)动态无功补偿及谐波滤波装置。通过测量投切补偿装置前后的数据，所测结果显示出TSC装置运行快速、稳定，补偿效果良好。

　　0. 前言

　　安钢第二轧钢厂2800机组TSC(晶闸管投切电容器)动态无功补偿及谐波滤波系统，经过两个月的调试，于2003年12月3日开始连续运转。

　　在110kV变电站中力3#变压器的新中板力631的6 kV母线的计量电度表处对第二轧钢厂动补系统投切前后电网进行了初步测试。对各补偿装置进行了补偿前后参数测试，所测结果显示第二轧钢厂新装的动补系统补偿效果显著，各项指标达到了动补装置技术协议和国家标准的要求。工程运行一年后，厂方发来传真，该工程效益很好。

　　安钢第二轧钢厂2800mm(中板)机组的6kV电网供电系统中,主要冲击性负载是两台直流主轧机(其中上辊一台、下辊一台)、四套辅助传动系统。

　　其中下辊主轧机和上辊主轧机为两台可逆直流电动机，单台额定功率：4000kW，额定电压：860V，属于冲击性负荷，最大过载倍数：2.5倍，分别由1#、2#整流变压器经直流整流装置供电。两台主轧机整流变压器为三绕组变压器，变压器额定容量：6300kVA;电压：6kV/0.82kV;短路阻抗：Uk=7%。在6kV电网构成24脉波整流。

　　主轧机工作时，对变压器二次各绕组侧进行测量。测量的功率因数很低，平均功率因数约为0.4;功率因数变化范围大，在0.16～0.7之间;上辊最大有功功率约为2×475kW，无功功率为2×2955kVar;下辊最大有功功率约为2×725kW，无功功率为2×2685kVar。由于无功功率冲击大，造成电网电压波动很大。变压器二次电压898.6V下降到779V，下降率为14.3%。

 由于主轧机工作时轧制电流过大，使得整流变压器长时间过载运行，造成变压器过热，需用两台大风机对一台变压器强迫风冷降温。

　　主轧机大功率直流整流装置在换相时造成交流侧电源短路，使得变压器二次侧电压产生严重的陷波，对控制系统造成严重的干扰。

　　安钢第二轧钢厂原有一套6kV中压静态滤波装置，不能满足无功冲击负载的无功补偿需要，被废弃。

　　2. 设计特点

　　确定无功功率的补偿方案，除应作技术经济比较外，应考虑减少供配电系统中的电压降;无功功率减少后，增加网络元件供电能力裕量等因素。与中压补偿比较，在变压器的二次侧的低压补偿比中压补偿更靠近负载，低压补偿使得低压电网稳定;低压电网电流减少;变压器由重载变成轻载运行，变压器强迫风冷可以变成自然冷却方式;变压器供给电机的电能大了，电机轧制工艺可以适当加大轧制力，工厂年产量增加。变压器的有功损耗是由负载的无功功率决定的，无功功率被补偿掉，变压器的有功损耗也减少。因此该厂的补偿装置放在了低压二次侧。

　　变压器低压二次侧为典型的6脉波，存在大量的5、7、11、13次谐波。典型的按照5、7、11次配置的滤波器不能满足冲击负载的需要。滤波器一般5次容量最大，可以占总装置的一半容量，11次滤波器为最小。为了防止谐波放大，投切的顺序有严格要求，投入时先投低次滤波器回路，再投高次滤波器回路，切断时相反，先切断高次滤波器，再切断低次滤波器。按照5、7、11次滤波器的分组形式，当负载轻时，无功功率小，补偿装置投入5次滤波器，而5次滤波器的容性无功容量远远大于电网中感性无功的容量，系统出现过补偿;此时装置不允许投入小容量的7、11次滤波器。这样补偿装置不能与负载无功功率相吻合，变化的无功功率冲击电网，电网电压在波动，电压波动、功率因数不能满足国家标准。而常规无功补偿装置是按照补偿容量1：2：4配置可以组合补偿无功功率，但是这种分组形式只能适用于补偿无功功率，不适用于滤除谐波。

　　安钢第二轧钢厂补偿装置根据冲击负载无功变化和滤波的特点要求，设计了独特的滤波回路，既满足快速无功功率跟踪的要求，又实现了滤波的功能。装置是这样设计的，在主轧机整流变压器两个二次侧，分别设置容量相同TSC的补偿滤波装置。如图1。每套TSC分成三组，第一组、第二组为无功补偿，第三组为5、7、11次组合式无功补偿谐波滤波组。三组的补偿容量按照标准的1：2：4的比例配置，形成可以任意组合的7级投切动态补偿装置。轻载时，谐波电流小，投第一组或第二组无功补偿滤波器，无功补偿回路串联有电抗器，可以起到滤波作用，谐波电流在国标允许值之内。无功功率大于第三组补偿容量时，3组组合滤波回路投入运行，开始滤波，最大负载时一、二组无功补偿及第三组5、7、11次全投入，这种配置实现在轧钢周期内的快速无功补偿和谐波滤波。本补偿系统的设计配置在TSC动补系统中是新颖的、有创意和成功的。