El efecto de la gobernanza y las precauciones de los SVG de media y alta tensión en la industria metalúrgica

La industria metalúrgica es un área típicamente "severamente afectada por la calidad de la energía", y también es donde los SVG pueden brindar los beneficios más significativos.

Mi explicación se dividirá en dos partes principales: Efectos de gobernanza y Consideraciones clave .

Parte 1: Los efectos de gobernanza de SVG de media-alta tensión en la industria metalúrgica

Los procesos de producción como los hornos de arco eléctrico (EAF), los hornos de cuchara (LF) y los laminadores (especialmente los laminadores alternativos) tienen características de carga que son aleatorio, rápido e impulsivo , lo que provoca graves problemas de calidad de la energía en la red. El SVG de media-alta tensión, como dispositivo de compensación dinámica de potencia reactiva basado en tecnología de electrónica de potencia, con su Tiempo de respuesta extremadamente rápido (<1 ms), alta precisión de control y regulación continua bidireccional (capacitiva/inductiva) de potencia reactiva , es la solución ideal a estos problemas.

Los efectos específicos de la gobernanza se manifiestan en los siguientes aspectos:

1. Mejora significativa del factor de potencia, evitando penalizaciones y obteniendo descuentos

• Problema: Los equipos como los hornos de arco eléctrico requieren una gran cantidad de potencia reactiva durante el período de fusión, lo que genera un factor de potencia del sistema muy bajo (puede caer por debajo de 0,5), muy por debajo de los requisitos de las autoridades de suministro eléctrico (que normalmente deben ser superiores a 0,9 o 0,95).

• Efecto SVG: El SVG puede detectar la demanda de potencia reactiva del sistema en tiempo real y generar o absorber instantáneamente una cantidad equivalente de potencia reactiva capacitiva o inductiva, estabilizando el factor de potencia por encima de 0,95 o incluso cerca de 1,0. Esto evita directamente cuantiosas multas en la factura de electricidad por incumplimiento y, en muchas regiones, incluso permite obtener reembolsos, lo que resulta en un periodo de amortización muy corto.

2. Supresión eficaz de fluctuaciones de voltaje y parpadeos

• Problema: Las fluctuaciones de voltaje y el flicker son los problemas de calidad de energía más complejos y prominentes en la industria metalúrgica. Impactos instantáneos y masivos en la potencia reactiva, como cortocircuitos en electrodos de hornos de arco eléctrico (HAE) o laminadores que muerden el acero, provocan cambios rápidos en la tensión de la red, lo que provoca parpadeos en la luz y afecta gravemente el funcionamiento normal de otros equipos sensibles en la misma línea.

• Efecto SVG: La rapidísima respuesta del SVG le permite capturar cada impulso de potencia reactiva y suministrar la corriente reactiva requerida en un ciclo de frecuencia de potencia (o incluso más rápido), cubriendo así la brecha de potencia reactiva. De este modo, suprime las fluctuaciones de tensión y los valores de flicker (p. ej., Pst) en la barra colectora dentro de los límites permitidos por las normas nacionales (p. ej., GB/T 12326). Esto es algo que los dispositivos de compensación lentos, como los TSC (condensadores conmutados por tiristores) tradicionales, no pueden lograr.

3. Estabilización del voltaje del sistema, mejora de la confiabilidad del suministro de energía

• Problema: Las fluctuaciones severas de voltaje pueden provocar disparos o fallas en equipos sensibles como PLC, sistemas informáticos y variadores, lo que genera interrupciones de producción y pérdidas económicas significativas.

• Efecto SVG: Al soportar dinámicamente el voltaje en el punto de acoplamiento común (PCC), el SVG actúa como un "estabilizador de voltaje rápido", proporcionando un entorno de voltaje estable para cargas críticas dentro de la planta, reduciendo significativamente el tiempo de inactividad no planificado y mejorando la continuidad y la eficiencia general de la producción.

4. Mitigación del desequilibrio trifásico

• Problema: La operación de grandes cargas monofásicas (como los hornos de arco eléctrico) en líneas metalúrgicas puede provocar un desequilibrio grave de la corriente trifásica, aumentando las pérdidas en la línea y en el transformador e incluso provocando un mal funcionamiento del sistema de protección.

• Efecto SVG: Los SVG avanzados tienen capacidad de compensación por fase, lo que les permite controlar independientemente la salida de corriente reactiva en cada fase, compensando así la corriente reactiva desequilibrada y mejorando eficazmente el desequilibrio trifásico.

5. Aumento de la capacidad de carga de transformadores y líneas de transmisión

• Problema: Un factor de potencia bajo significa que fluye una corriente reactiva significativa a través de transformadores y líneas, ocupando valiosos recursos de capacidad, provocando que los transformadores y las líneas alcancen la carga completa prematuramente y evitando el suministro de energía a cargas adicionales.

• Efecto SVG: El SVG proporciona energía reactiva localmente, lo que significa que ya no es necesario transmitir corriente reactiva desde la red remota. Esto libera la capacidad de transformadores y líneas, permitiendo utilizar más capacidad para transmitir energía activa, mejorando así la capacidad de carga de las instalaciones de suministro eléctrico existentes y retrasando la inversión para ampliar la capacidad.

6. Capacidad de compensación armónica (filtrado activo)

• Nota: La función principal de un SVG estándar es la compensación de potencia reactiva. Sin embargo, al mejorar sus algoritmos de control y la capacidad de sobrecarga del hardware, puede compensar algunos armónicos (normalmente de orden 2 a 13) a la vez que realiza la compensación de potencia reactiva. Esta función se conoce a menudo como SVG "híbrido" o "mejorado". En sitios con distorsión armónica particularmente severa, se recomienda utilizar un APF dedicado junto con el SVG.

Parte 2: Consideraciones clave para la postulación SVG de voltaje medio-alto

La aplicación de SVG en las duras condiciones operativas de la industria metalúrgica requiere una cuidadosa selección, instalación y mantenimiento. De lo contrario, no solo no se lograrán los resultados deseados, sino que también podría provocar fallas en el equipo. A continuación, se presentan los puntos cruciales a considerar:

1. El estudio preliminar del sitio y la selección de la capacidad son fundamentales

• Análisis de características de carga: La prueba detallada de la calidad de la energía de la carga objetivo (por ejemplo, EAF) es esencial para analizar su Impacto de la potencia reactiva, tasa de cambio, espectro armónico, valores de parpadeo de voltaje , etc. La capacidad del SVG debe satisfacer la demanda máxima de impacto de potencia reactiva con un margen del 15% al 20%.

• Parámetros del sistema: Aclarar el nivel de voltaje de la red, la capacidad de cortocircuito, los parámetros principales del transformador, etc., para garantizar que el SVG pueda integrarse de manera segura y funcionar de manera efectiva.

2. Selección del punto de instalación (crítico)

• Principio: "Compensar en la fuente de la contaminación", es decir, una compensación local.

• Ubicación óptima: Debe estar lo más cerca posible de la barra colectora de la carga de impacto, por ejemplo, conectada directamente a la barra colectora del horno de arco eléctrico (HAE) o al transformador del laminador. Esto garantiza el camino más corto para el flujo de corriente reactiva, el efecto de compensación más directo y evita la circulación de energía reactiva dentro de la red interna de la planta.

• Error común: La instalación del SVG en la barra colectora de la subestación principal (lado de baja tensión del transformador principal) puede mejorar el factor de potencia de la red ascendente, pero reduce significativamente su eficacia para suprimir las fluctuaciones de voltaje y el parpadeo en otras barras colectoras internas.

3. Consideración completa del entorno metalúrgico hostil

• Diseño del sistema de enfriamiento: El núcleo de un SVG está compuesto por dispositivos de alta potencia, como los IGBT, que generan un calor considerable. Los talleres metalúrgicos tienen altas temperaturas ambientales y están llenos de polvo, incluyendo polvo metálico conductor. El sistema de refrigeración del gabinete SVG (generalmente por agua) debe ser robusto y fiable, y requiere un mantenimiento regular para evitar daños en los dispositivos o la pérdida de potencia por sobrecalentamiento.

• Clasificación de protección: El gabinete debe tener una clasificación de protección de ingreso (IP) alta (por ejemplo, IP54) para evitar que entre polvo metálico conductor y gases corrosivos, que podrían provocar cortocircuitos en la PCB o corrosión de los componentes.

• Compatibilidad electromagnética (EMC): La interferencia electromagnética es extremadamente grave en entornos metalúrgicos. El sistema de control del SVG y los circuitos de muestreo CT/PT deben contar con un blindaje electromagnético integral y medidas antiinterferentes para garantizar la precisión de las señales de control.

4. Integración de sistemas y coordinación de protección

• Armónicos de fondo: Antes de poner en servicio el SVG, se debe evaluar la tensión armónica de fondo de la red. Una distorsión excesiva de la tensión armónica de fondo puede causar sobrecorriente en el SVG. Podría ser necesario instalar ramales de filtro.

• Configuración de protección: Los ajustes de protección del SVG (sobrecorriente, sobretensión, subtensión, etc.) deben coordinarse con los interruptores automáticos y dispositivos de protección aguas arriba para evitar disparos falsos o fallas de funcionamiento.

5. Operación y mantenimiento profesional

• Inspección regular: Se necesita un equipo de mantenimiento profesional para verificar periódicamente la presión, el nivel y la temperatura del sistema de enfriamiento de agua; inspeccionar el voltaje compartido de los módulos de potencia; limpiar los filtros, etc.

• Análisis de datos: Los sistemas SVG modernos están equipados con funciones avanzadas de monitoreo de la calidad de la energía. Los datos operativos deben descargarse y analizarse periódicamente para evaluar la efectividad de la compensación y predecir posibles fallas.

6. Coordinación con los dispositivos de compensación existentes

• Muchas plantas metalúrgicas ya cuentan con dispositivos de compensación como TSC/FC. Un enfoque razonable es tener El TSC compensa la potencia reactiva básica de variación lenta, mientras que el SVG compensa la potencia reactiva rápida e impulsiva. El control coordinado de TSC + SVG a través de una unidad de control maestra puede lograr una rentabilidad y un rendimiento de compensación óptimos.

Resumen

El SVG de media-alta tensión es una herramienta clave para resolver los principales problemas de calidad de la energía en la industria metalúrgica. Sus beneficios: Mayor continuidad de la producción, ahorro en costos de electricidad, mayor vida útil de los equipos y compatibilidad con la red eléctrica. —superan con creces su coste de inversión inicial.

El secreto de una aplicación exitosa radica en: análisis de carga preciso, selección científica de la capacidad, ubicación de instalación correcta, diseño confiable adaptado a entornos hostiles y mantenimiento profesional posterior a la puesta en servicio. Solo ejecutando todos estos pasos correctamente el SVG puede realmente ofrecer su inmenso valor de estabilidad, eficiencia y ahorro de energía en la exigente industria metalúrgica "hambrienta de energía".