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Die metallurgische Industrie ist ein typischer Bereich, in dem die Stromqualität stark beeinträchtigt ist, und gerade dort können SVGs die größten Vorteile bieten.
Meine Erklärung wird in zwei Hauptteile gegliedert sein: Governance-Effekte Und Wichtige Überlegungen .
Produktionsprozesse wie Lichtbogenöfen (EAF), Pfannenöfen (LF) und Walzwerke (insbesondere Kolbenwalzwerke) weisen Lastcharakteristiken auf, die zufällig, schnell und impulsiv , was zu schwerwiegenden Problemen mit der Stromqualität im Netz führt. Mittelspannungs-SVG, als dynamische Blindleistungskompensationsanlage auf Basis der Leistungselektronik-Technologie, mit seiner extrem schnelle Reaktionszeit (<1 ms), hohe Regelpräzision und kontinuierliche bidirektionale (kapazitive/induktive) Blindleistungsregelung , ist die ideale Lösung für diese Probleme.
Die spezifischen Governance-Effekte manifestieren sich in folgenden Aspekten:
1. Deutliche Verbesserung des Leistungsfaktors, Vermeidung von Strafen und Erlangung von Rabatten
Problem: Geräte wie Lichtbogenöfen benötigen während der Schmelzperiode eine große Menge an Blindleistung, was zu einem sehr niedrigen Leistungsfaktor des Systems führt (kann unter 0,5 fallen), der weit unter den Anforderungen der Energieversorgungsbehörden liegt (normalerweise muss er über 0,9 oder 0,95 liegen).
SVG-Effekt: Das SVG kann den Blindleistungsbedarf des Systems in Echtzeit ermitteln und sofort eine entsprechende Menge kapazitiver oder induktiver Blindleistung erzeugen oder aufnehmen. Dadurch wird der Leistungsfaktor über 0,95 oder sogar nahe 1,0 stabilisiert. Dadurch werden hohe Strafzahlungen bei Nichteinhaltung der Vorschriften vermieden und in vielen Regionen sogar Rabatte gewährt, was zu einer sehr kurzen Amortisationszeit der Investition führt.
2. Wirksame Unterdrückung von Spannungsschwankungen und Flicker
Problem: Spannungsschwankungen und Flimmern sind die größten Herausforderungen für die Stromqualität in der metallurgischen Industrie. Plötzlich auftretende, massive Blindleistungseinflüsse, wie etwa Elektrodenkurzschlüsse in Lichtbogenöfen oder Walzwerken, die in den Stahl eingreifen, führen zu schnellen Änderungen der Netzspannung, was zu Lichtflimmern führt und den normalen Betrieb anderer empfindlicher Geräte an derselben Leitung erheblich beeinträchtigt.
SVG-Effekt: Die extrem schnelle Reaktionsgeschwindigkeit des SVG ermöglicht es ihm, jeden Blindleistungsimpuls zu „erfassen“ und den benötigten Blindstrom innerhalb eines Netzfrequenzzyklus (oder sogar schneller) zu liefern, wodurch die Blindleistungslücke geschlossen wird. Dadurch werden Spannungsschwankungen und Flickerwerte (z. B. Pst) an der Sammelschiene auf die durch nationale Normen (z. B. GB/T 12326) zulässigen Grenzen reduziert. Langsame Kompensationsgeräte wie herkömmliche TSCs (Thyristor Switched Capacitors) können dies nicht leisten.
3. Stabilisierung der Systemspannung, Verbesserung der Zuverlässigkeit der Stromversorgung
Problem: Starke Spannungsschwankungen können zu Ausfällen oder Fehlfunktionen empfindlicher Geräte wie SPS, Computersystemen und Antrieben führen, was zu Produktionsunterbrechungen und erheblichen wirtschaftlichen Verlusten führt.
SVG-Effekt: Durch die dynamische Unterstützung der Spannung am Anschlusspunkt (PCC) fungiert das SVG als „schneller Spannungsstabilisator“, der eine stabile Spannungsumgebung für kritische Lasten innerhalb der Anlage bereitstellt, ungeplante Ausfallzeiten erheblich reduziert und die allgemeine Produktionskontinuität und -effizienz verbessert.
4. Minderung des Dreiphasenungleichgewichts
Problem: Der Betrieb großer einphasiger Lasten (wie z. B. Lichtbogenöfen) in metallurgischen Anlagen kann zu einem erheblichen Ungleichgewicht des Dreiphasenstroms führen, wodurch die Leitungs- und Transformatorverluste steigen und sogar Fehlfunktionen des Schutzsystems verursacht werden können.
SVG-Effekt: Fortschrittliche SVGs verfügen über eine Kompensationsfunktion pro Phase, die es ihnen ermöglicht, die Blindstromausgabe in jeder Phase unabhängig zu steuern und so den unausgeglichenen Blindstrom auszugleichen und die Dreiphasenunsymmetrie effektiv zu verbessern.
5. Erhöhte Belastbarkeit von Transformatoren und Übertragungsleitungen
Problem: Ein niedriger Leistungsfaktor bedeutet, dass erhebliche Blindströme durch Transformatoren und Leitungen fließen, wodurch wertvolle Kapazitätsressourcen belegt werden, Transformatoren und Leitungen vorzeitig ihre Volllast erreichen und die Stromversorgung zusätzlicher Lasten verhindert wird.
SVG-Effekt: Die SVG stellt Blindleistung lokal bereit, sodass kein Blindstrom mehr aus dem entfernten Netz übertragen werden muss. Dadurch werden Kapazitäten von Transformatoren und Leitungen frei, sodass mehr Kapazitäten für die Übertragung von Wirkleistung genutzt werden können. Dies erhöht die Belastbarkeit bestehender Stromversorgungsanlagen und verzögert Investitionen in den Kapazitätsausbau.
6. Bestimmte Fähigkeit zur Oberwellenkompensation (aktive Filterfunktion)
Notiz: Die Hauptfunktion eines Standard-SVG ist die Blindleistungskompensation. Durch die Verbesserung der Regelalgorithmen und der Hardware-Überlastfähigkeit können jedoch auch Oberschwingungen (typischerweise 2. bis 13. Ordnung) kompensiert werden, während gleichzeitig Blindleistungskompensation durchgeführt wird. Diese Funktion wird oft als „Hybrid-SVG“ oder „Erweitertes SVG“ bezeichnet. Für Standorte mit besonders starker Oberschwingungsverzerrung wird dennoch die Verwendung eines dedizierten APF in Verbindung mit dem SVG empfohlen.
Der Einsatz von SVGs unter den rauen Betriebsbedingungen der metallurgischen Industrie erfordert sorgfältige Auswahl, Installation und Wartung. Andernfalls können nicht nur die gewünschten Ergebnisse erzielt werden, sondern es kann auch zu Geräteausfällen kommen. Hier sind die wichtigsten Punkte, die Sie beachten sollten:
1. Vorabuntersuchung vor Ort und Kapazitätsauswahl sind von größter Bedeutung
Lastkennlinienanalyse: Detaillierte Tests der Netzqualität der Ziellast (z. B. EAF) sind unerlässlich, um deren Blindleistungseinfluss, Änderungsgeschwindigkeit, Oberschwingungsspektrum, Spannungsflickerwerte usw. Die Kapazität des SVG muss den maximalen Blindleistungsbedarf mit einer Marge von 15 % bis 20 % decken.
Systemparameter: Klären Sie Netzspannungsniveau, Kurzschlusskapazität, Haupttransformatorparameter usw., um sicherzustellen, dass das SVG sicher integriert werden kann und effektiv funktioniert.
2. Auswahl des Installationsortes (kritisch)
Prinzip: „Kompensation an der Quelle der Verschmutzung“, d. h. lokaler Ausgleich.
Optimaler Standort: Sollte so nah wie möglich an der Sammelschiene der Stoßlast liegen, beispielsweise direkt an die Sammelschiene des EAF- oder Walzwerktransformators angeschlossen sein. Dies gewährleistet den kürzesten Weg für den Blindstromfluss, den direktesten Kompensationseffekt und vermeidet Blindleistungszirkulation im internen Netz der Anlage.
Häufiger Fehler: Durch die Installation des SVG an der Sammelschiene des Hauptumspannwerks (Niederspannungsseite des Haupttransformators) kann der Leistungsfaktor für das vorgelagerte Netz verbessert werden, seine Wirksamkeit bei der Unterdrückung von Spannungsschwankungen und Flimmern an anderen internen Sammelschienen wird jedoch erheblich verringert.
3. Vollständige Berücksichtigung der rauen metallurgischen Umgebung
Kühlsystemdesign: Der Kern eines SVG besteht aus Hochleistungsbauelementen wie IGBTs, die erhebliche Wärme erzeugen. Metallurgische Werkstätten haben hohe Umgebungstemperaturen und sind mit Staub, einschließlich leitfähigem Metallstaub, gefüllt. Das Kühlsystem des SVG-Schranks (normalerweise Wasserkühlung) muss robust und zuverlässig sein und erfordert regelmäßige Wartung, um Geräteschäden oder Leistungsminderungen durch Überhitzung zu vermeiden.
Schutzklasse: Das Gehäuse sollte über eine hohe Schutzart (IP) verfügen (z. B. IP54), um das Eindringen von leitfähigem Metallstaub und korrosiven Gasen zu verhindern, die Kurzschlüsse auf der Leiterplatte oder Korrosion der Komponenten verursachen könnten.
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Elektromagnetische Störungen treten in metallurgischen Umgebungen extrem stark auf. Das Steuerungssystem und die CT/PT-Abtastkreise des SVG müssen über umfassende elektromagnetische Abschirmungs- und Entstörungsmaßnahmen verfügen, um die Genauigkeit der Steuersignale zu gewährleisten.
4. Systemintegration und Schutzkoordination
Hintergrundharmonische: Vor der Inbetriebnahme des SVG muss die Hintergrundoberschwingungsspannung im Netz ermittelt werden. Eine zu hohe Hintergrundoberschwingungsspannung kann zu einem Überstrom des SVG führen. Gegebenenfalls ist die Installation von Filterabzweigen erforderlich.
Schutzeinstellungen: Die Schutzeinstellungen des SVG (Überstrom, Überspannung, Unterspannung usw.) müssen mit den vorgeschalteten Leistungsschaltern und Schutzgeräten abgestimmt werden, um Fehlauslösungen oder Funktionsausfälle zu vermeiden.
5. Professioneller Betrieb und Wartung
Regelmäßige Inspektion: Ein professionelles Wartungsteam ist erforderlich, um regelmäßig Druck, Füllstand und Temperatur des Wasserkühlsystems zu überprüfen, die Spannungsverteilung der Leistungsmodule zu prüfen, Filter zu reinigen usw.
Datenanalyse: Moderne SVGs sind mit erweiterten Funktionen zur Überwachung der Stromqualität ausgestattet. Betriebsdaten sollten regelmäßig heruntergeladen und analysiert werden, um die Wirksamkeit der Kompensation zu bewerten und potenzielle Ausfälle vorherzusagen.
6. Abstimmung mit vorhandenen Kompensationseinrichtungen
Viele metallurgische Anlagen verfügen bereits über Kompensationsanlagen wie TSC/FC. Ein sinnvoller Ansatz besteht darin, TSC kompensiert die grundlegende, langsam variierende Blindleistung, während SVG die schnelle, impulsive Blindleistung kompensiert Durch die koordinierte Steuerung von TSC + SVG über eine übergeordnete Steuereinheit kann eine optimale Kosteneffizienz und Kompensationsleistung erreicht werden.
Mittel-Hochspannungs-SVG ist ein „scharfes Werkzeug“ zur Lösung der Kernprobleme der Stromqualität in der metallurgischen Industrie. Die Vorteile: Verbesserte Produktionskontinuität, Einsparungen bei den Stromkosten, längere Lebensdauer der Geräte und Netzfreundlichkeit – die ursprünglichen Investitionskosten bei weitem übersteigen.
Das Geheimnis einer erfolgreichen Bewerbung liegt darin: genaue Lastanalyse, wissenschaftliche Kapazitätsauswahl, richtiger Installationsort, zuverlässiges Design, das an raue Umgebungen angepasst ist, und professionelle Wartung nach der Inbetriebnahme. Nur wenn alle diese Schritte richtig ausgeführt werden, kann das SVG seinen immensen Wert an Stabilität, Effizienz und Energieeinsparungen in der anspruchsvollen, „stromhungrigen“ Metallurgieindustrie wirklich entfalten.
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