一种用于SVC上的外循环水冷却自动控制装置及其方法与流程

一种用于svc上的外循环水冷却自动控制装置及其方法
技术领域
1.本发明属于精炼炉技术领域，具体涉及一种用于svc上的外循环水冷却自动控制装置及其方法。


背景技术：

2.精炼炉以其灵活性、可靠性、快速的冶炼速度、优质的冶炼质量以及较少的投资费用等优势在冶金行业得到了广泛应用。精炼炉在运行时电弧电流受电磁力作用、电极移动以及对流气体的影响变化剧烈，并且具有很大的随机性，剧烈的电弧电流变化，产生剧烈的无功、有功冲击。由于电弧电流处于不规则的急剧变化状态及弧阻的非线性，电压和电流波形呈现不对称的非正弦波形，谐波主要以2～7次为主，成为目前电网最主要的公害之一。随着高压晶闸管的制造技术日趋成熟，绝大部分用户采用svc无功补偿及滤波装置来改善电网电能的质量。瞬时无功功率理论突破了以周期为基础的传统功率定义，能够计算系统的瞬时功率值，正好满足了无功补偿装置快速连续动作的要求。
3.山东钢铁集团日照有限公司110kv炼钢2#变电站的静态无功补偿器(svc)是为炼钢厂精炼炉提供无功功率补偿的配套设备，由晶闸管控制电抗器加固定电容器组成。其能够通过调节tcr中晶闸管阀组中晶闸管的触发延迟角来连续控制调节补偿装置的无功功率。电抗器电流由一个可控硅阀组控制，借助于对可控硅触发相角的调整，就可以改变流过电抗器的电流有效值，从而保证静态无功补偿器(svc)在电网接入点的无功量正好能将该点电压稳定在规定范围内，起到电网无功补偿作用。对于炼钢厂这种负载容量大、谐波问题严重、冲击性负荷、负载变化率高的用电单元特别适用。
4.常用svc的形式有：晶闸管控制的电抗器型(tcr型)；自饱和电抗器型(ssr型)；晶闸管控制电容器型(tsc型)和晶闸管控制的高阻抗变压器型(tct型)。电弧炼钢炉负荷电流变化快，要求快速跟踪补偿，考虑到经济技术问题决定采用响应时间较短(5～20ms)的tcr。
5.静态无功补偿器(svc)，采用了传统的lc无功功率补偿、滤波技术与tcr型静止动态无功补偿技术相结合的技术方案，既解决了高次谐波问题和无功功率补偿问题，又解决了无功功率波动导致的供电电压波动、闪变和三相线路不平衡问题。其工作原理就是电容器提供固定的超前无功功率qc，补偿电抗器吸收滞后的无功功率q
l
，其大小由通过补偿电抗器的电流决定，根据负载所需的无功功率qf的变化，调节补偿电抗器的电流来调节q
l
，使系统所提供的无功功率qs＝q
f-qc+q
l
≈常数(或0)，则能实现电网功率因数为常数，以抑制电压闪变。它的重要特征是能连续调节补偿装置的无功功率，将系统的总无功功率保持在一个值或保持无功输出为零，将svc系统进行简化，如图1所示。
6.大功率电气设备在运行过程中，除了要消耗大量有功功率外，还需要吸收大量的冲击性无功功率，这样就会引起配电网系统发生低功率因数、电压波动与闪变、谐波，以及三相不平衡等问题，不仅使配电网电能质量逐步恶化，同时谐波还会引起配电网保护控制系统发生“拒动”“误动”等不利情况发生，降低配电网供电可靠性，影响电气设备安全、稳定、经济运行。因此，在存在大量谐波分量的配电网系统中，进行无功补偿和谐波治理是非
常必要的，静态无功补偿器(svc)应运而生。但静态无功补偿器(svc)工作时会因为功率损耗引起器件发热、升温。高温是静态无功补偿器(svc)失效的主要因素。如何给静态无功补偿器(svc)全天候自动化有效散热是保障设备正常运行的重要课题。
7.山东钢铁日照有限公司110kv炼钢1#变电站和110kv炼钢2#变电站使用静态无功补偿装置svc。该装置可以被看成一个动态的无功源，是为炼钢精炼炉提供无功功率补偿的配套设备。根据山钢日照公司电网需求，该设备可以向电网提供容性无功，也可以吸收电网多余的感性无功，将电容器组通常是以滤波器组接入电网，就可以完成电网无功补偿；当电网并不需要太多的无功时，这些多余的容性无功，就由一个并联的电抗器来吸收。静态无功补偿装置svc是通过晶闸管阀组触发来控制无功补偿装置的功能实现。
8.现有的水冷控制装置由炼钢区域水泵房净水管网直接供水。静态无功补偿器(svc)在两年的运行时间内，多次因外循环水水压＜0.4bar，严重影响晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却装置内循环水对晶闸管阀组的降温冷却效果。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种用于svc上的外循环水冷却自动控制装置及其方法。
10.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于svc上的外循环水冷却自动控制装置，包括晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构和外循环水冷却自动控制机构，所述晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构设有晶闸管阀组以及安装在晶闸管阀组两端的循环管道，用以通过纯水冷却晶闸管阀组；外循环水冷却自动控制机构设有安装在循环管道上的板式换热器，循环管道的顶部设有手动阀门和压力传感器，手动阀门的两侧安装有“u”型管道，“u”型管道上安装有电动加压设备，通过压力传感器检测到外循环水冷却自动控制机构的水压，从而启停加压泵电机。
11.具体的是，所述电动加压设备设有加压泵和加压泵电机。
12.具体的是，所述电动加压设备还设有控制系统，控制系统的型号为西门子plc200。
13.一种用于svc上的外循环水冷却自动控制方法，包括以下步骤：当压力传感器检测到外循环水冷机构的水压＜0.4bar时，控制系统控制接触器吸合，启动加压泵电机，并延时10秒；当压力传感器检测到外循环水冷机构的水压＞2bar时，控制系统控制接触器断开，加压泵电机停止工作。
14.本发明具有以下有益效果：
15.1)使用后外循环水冷装置水压稳定，晶闸管阀组运行稳定，静态无功补偿器故障率明显降低，实现静态无功补偿器高效运行，提高了供电系统的功率因素；
16.2)年化收益＝(静态无功补偿装置svc投入运行时的功率因数－静态无功补偿装置svc不投入运行时的功率因数)*设备容量*年运行容量*24*3*3*电单价；年收益＝(0.98-0.89)*35m*50％*24*3*3*0.5元/kwh＝169万元。
附图说明
17.图1为svc系统简化图。
18.图2为本装置的结构示意图。
19.图3为西门子plc200控制系统原理图。
20.图中：1-晶闸管阀组；2-循环管道；3-板式换热器；4-压力传感器；5-手动阀门；6-电动加压设备；7-接触器；8-断路器；9-加压泵电机。
具体实施方式
21.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
22.如图2-3所示，一种用于svc上的外循环水冷却自动控制装置，包括晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构和外循环水冷却自动控制机构，晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构设有晶闸管阀组1以及安装在晶闸管阀组1两端的循环管道2，用以通过纯水冷却晶闸管阀组1；外循环水冷却自动控制机构设有安装在循环管道上的板式换热器3，循环管道的顶部设有手动阀门5和压力传感器4，手动阀门5的两侧安装有“u”型管道，“u”型管道上安装有电动加压设备6，通过压力传感器4检测到外循环水冷却自动控制机构的水压，从而启停加压泵电机。
23.电动加压设备6设有加压泵和加压泵电机，电动加压设备6还设有控制系统，控制系统的型号为西门子plc200。
24.当外循环水冷装置压力传感器4检测到外循环水冷装置水压＜0.4bar时，西门子plc200控制系统控制接触器7吸合，启动加压泵电机，并延时10秒；当外循环水冷装置压力传感器检测到外循环水冷装置水压＞2bar时，西门子plc200控制系统控制接触器7断开，加压泵电机停止工作。
25.为保证静态无功补偿器(svc)内晶闸管阀组安采用水冷降温保护。此水冷降温保护通过配备两套水冷却装置达到设计效果，分别为晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构和外循环水冷却自动控制机构。晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构对晶闸管阀组进行冷却降温，外循环水冷却自动控制机构通过板式换热片对晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却装置冷却用循环水进行降温，两机构水冷却装置互相配合，实现了对晶闸管阀组降温的自动控制。
26.晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却装置系统中采用直流电源耦合设计，对cpu和关键仪表做冗余设计，分高中低三段进行温度控制，采用双重节点确认水冷设备的启停逻辑，可对缓冲罐分液位连续采样以实现系统的泄漏保护，还对系统采用电磁兼容设计。能够实时采集水冷系统冷却介质在线参数，可报警并上传上位机；同时根据晶闸管阀负荷变化，控制水冷装置各机电设备协调运行，使冷却介质温度稳定在设定温度范围内，使得晶闸管阀安全可靠运行。
27.本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
28.本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

技术特征：
1.一种用于svc上的外循环水冷却自动控制装置，其特征在于，包括晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构和外循环水冷却自动控制机构，所述晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构设有晶闸管阀组以及安装在晶闸管阀组两端的循环管道，用以通过纯水冷却晶闸管阀组；外循环水冷却自动控制机构设有安装在循环管道上的板式换热器，循环管道的顶部设有手动阀门和压力传感器，手动阀门的两侧安装有“u”型管道，“u”型管道上安装有电动加压设备，通过压力传感器检测到外循环水冷却自动控制机构的水压，从而启停加压泵电机。2.根据权利要求1所述的一种用于svc上的外循环水冷却自动控制装置，其特征在于，所述电动加压设备设有加压泵和加压泵电机。3.根据权利要求1所述的一种用于svc上的外循环水冷却自动控制装置，其特征在于，所述电动加压设备还设有控制系统，控制系统的型号为西门子plc200。4.基于权利要求1-3任一所述的一种用于svc上的外循环水冷却自动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：当压力传感器检测到外循环水冷机构的水压＜0.4bar时，控制系统控制接触器吸合，启动加压泵电机，并延时10秒；当压力传感器检测到外循环水冷机构的水压＞2bar时，控制系统控制接触器断开，加压泵电机停止工作。

技术总结
本发明公开了一种用于SVC上的外循环水冷却自动控制装置，包括晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构和外循环水冷却自动控制机构，所述晶闸管阀组密闭式循环纯水冷却机构设有晶闸管阀组以及安装在晶闸管阀组两端的循环管道，用以通过纯水冷却晶闸管阀组；外循环水冷却自动控制机构设有安装在循环管道上的板式换热器，循环管道的顶部设有手动阀门和压力传感器，手动阀门的两侧安装有“U”型管道，“U”型管道上安装有电动加压设备，通过压力传感器检测到外循环水冷却自动控制机构的水压，从而启停加压泵电机；使用外循环水冷装置水压稳定，晶闸管阀组运行稳定，静态无功补偿器故障率明显降低，实现静态无功补偿器高效运行，提高了供电系统的功率因素。电系统的功率因素。电系统的功率因素。


技术研发人员：何银瑞 李锡刚 苑尚文 赵志珅 谢运翔
受保护的技术使用者：山东钢铁集团日照有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/19