專利名稱：無功功率補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冶煉設(shè)備供電領(lǐng)域的無功功率補償方法，特別是涉及一種礦熱爐短網(wǎng)無功功率補償方法。
背景技術(shù)：
請參閱圖1所示，現(xiàn)有的礦熱爐無功功率補償方法，國內(nèi)外均為高壓補償，即在礦熱爐冶煉變壓器的高壓側(cè)或中壓側(cè)對高壓線路進行無功補償，采取將補償電容器星形或三角形連接后串聯(lián)適當(dāng)電抗器并聯(lián)于補償點的方法。
上述的無功功率補償方法，雖能提高網(wǎng)絡(luò)的視在功率因數(shù)，降低輸電線路的無功損耗，但是在實際使用時，由于礦熱爐冶煉變壓器低壓側(cè)短網(wǎng)的工作電壓不高于200V，工作電源均大于10000安培以上，冶煉電弧產(chǎn)生的無功消耗絕大部分體現(xiàn)在變壓器和短網(wǎng)上，造成高壓補償達不到降低冶煉變壓器和低壓側(cè)短網(wǎng)無功消耗的缺點。
由此可見，上述現(xiàn)有的冶煉變壓器高壓側(cè)無功功率補償方法亟待加以改進。
有鑒于上述現(xiàn)有的冶煉變壓器高壓側(cè)無功功率補償方法存在的缺陷，本設(shè)計人基于豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有的冶煉變壓器高壓側(cè)無功功率補償方法存在的缺陷，而提供一種的冶煉變壓器低壓側(cè)短網(wǎng)無功功率補償方法，使其增大變壓器和輸電線路容量，降低無功消耗。
本發(fā)明解決其主要技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的方法，在設(shè)計前，實際測量ax相，by相，cz相補償點的24小時電壓曲線及整個諧波組成。根據(jù)測量結(jié)果，按照下述公式Q＝P*(tg 1-tg 2)其中P為功率Q為容量1，2為補償前、后的功率因數(shù)ΔU＝Q1*X/1000U其中Q1為某一單相補償容量X為該相補償前運行時實測電抗值U為補償后該相補償點電壓
ΔU為補償前后、補償點電壓差分別計算每相所需的補償電容量和電容器的工作電壓。由于冶煉時的工況情況不一，某一相的電壓呈一階段性變化，為將該相補償前的最低電壓調(diào)整到補償后的目標(biāo)電壓，所以各相的補償電容量均以補償點在補償前的最低運行電壓為基準(zhǔn)來計算。為在冶煉正常的周期內(nèi)得到各相電壓的最大值和最小值，結(jié)合提高功率因數(shù)所需的計算電容量，最后確定每相所需的補償電容量和電容器的工作電壓。
目標(biāo)電壓的確定要以在滿足提高運行功率因數(shù)所需的補償電容量的前提下，保證補償點補償后的運行電壓盡量接近冶煉變壓器在該檔運行時的額定電壓。
根據(jù)諧波測試報告，分具體情況串聯(lián)適當(dāng)電抗器，以保障電容器的安全運行，并就地吸收部分諧波電流，例如以3次諧波為主要成份的線路需串入14％電抗器，而對以5、7諧波為主要成份的線路則需串入7％電抗器。
請參閱圖2所示，補償點的選擇要使補償點后的短網(wǎng)長度基本一致。
請參閱圖4所示，由于在補償接入點前的短網(wǎng)長度不一致，為使電極對地電壓基本相等，ax相，by相和cz相設(shè)計為不相等的補償電容量。在冶煉過程中，控制系統(tǒng)還將根據(jù)電容器兩端電壓和補償點的電壓情況實時自動增減補償電容的組數(shù)(改變?nèi)萘?。控制電路監(jiān)視補償點和補償電容兩端的電壓，通過可編程控制器根據(jù)功率因數(shù)或最佳補償量切斷/接通某些電容補償支路，進行無功補償量的調(diào)節(jié)。
請參閱圖3所示，每一對補償點與一對低壓斷路器的進線端連接，低壓斷路器的出線端并聯(lián)若干電容補償支路，每條電容補償支路都串有電抗器和補償電容，放電電阻與補償電容并聯(lián)。其中低壓斷路器作保護用，并作檢修時起到將所有電容器斷開于主回路的目的。
快速熔斷器主要和電容器的過載快速保護。
串聯(lián)電抗器根據(jù)實測諧波分量，與電容器組成一定頻率諧振回路。使高次諧波得以被吸收，避免系統(tǒng)諧振。
接觸器根據(jù)補償點和該電容器兩端的電壓水平，控制電容器的投入和切除。
電容器作無功電源使用，并與串聯(lián)電抗器組成回路，此回路由于本身具有一定諧波頻率而能吸收諧波，其內(nèi)附有放電電阻，在被切除時，能在一定時間內(nèi)將電容器所貯能量放至國家規(guī)定的安全水平。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明將補償點設(shè)在冶煉變壓器的副端，并針對礦熱爐短網(wǎng)三相布置不均衡造成的三相電極吃料不一致、每相補償點的電壓均不一致的現(xiàn)象，以分相不等補償量的方式來調(diào)節(jié)三相補償點的電壓，使三相電極吃料較以前均衡，改善了冶煉狀況。
綜上所述，本發(fā)明無功功率補償方法，其在技術(shù)發(fā)展空間有限的領(lǐng)域中，不論在結(jié)構(gòu)上或功能上皆有較大的改進，且在技術(shù)上有較大的進步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，而確實具有增進的功效，從而更加適于實用，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。
本發(fā)明的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。


圖1是通常的礦熱爐高壓側(cè)無功功率補償電路原理圖。
圖2是本發(fā)明的補償點位置示意圖。
圖3是本發(fā)明的單一相(AX相)無功功率補償主回路電路原理圖。
圖4是本發(fā)明的單一相(AX相)無功功率補償控制回路電路原理圖。
其中1.電極 2.冶煉變壓器 3.高壓進線 4.電壓變送器 5.電容接觸器線圈 6.A/D輸入端口 7.繼電器輸出端口 8.補償點 9.低壓斷路器 10.快速熔斷器 11.接觸器 12.串聯(lián)電抗器 13.補償電容 14.放電電阻具體實施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的無功功率補償方法其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
請參閱圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明無功功率補償方法，其主要包括補償點(8)在變壓器低壓側(cè)出線處或短網(wǎng)跳相處，且補償點后的短網(wǎng)長度基本一致，分相補償調(diào)節(jié)補償點電壓水平。其主要由設(shè)計前和設(shè)計時的補償電容量確定方法、冶煉過程中的控制系統(tǒng)實時自動增減補償電容的組數(shù)(改變?nèi)萘?的方法所組成。
例如實測10000KVA電石爐的功率因數(shù)為0.86，為將功率因數(shù)提高到0.90以上，則所需的無功補償量為Qc＝10000×(tgarccos0.86-tgarccos0.90)＝1100Kvar，分相補償量約為1100/3＝400Kvar。
又測得補償點最低電壓ax相為132V、by相為140V、cz相為137V。
測得補償相的電抗ax相為3.67Ω、by相為2.57Ω、cz相為2.94Ω。
設(shè)by相補償量為400Kvar，在140V的基礎(chǔ)上，其補償點電壓將升至146-148V之間。以該電壓為基準(zhǔn)，將ax相、cz相補償點電壓升至146-148V之間，則所需的補償量分別為600Kvar、500Kvar，即最后總的計算補償量為1500Kvar。
中國冶金技術(shù)公司在內(nèi)蒙古烏海市電業(yè)局海昌公司寶山電石廠10000KVar電石爐上運用本方法是一個成功的示例。補償容量1512KVar，其中ax相576KVar，by相504KVar，cz相432KVar。
請參閱圖3所示，本發(fā)明礦熱爐無功功率補償方法，其每一相無功功率補償主回路由低壓斷路器(9)出線口連接若干組補償電容電路，每一組補償電容電路的組成是快速熔斷器(10)順序連接接觸器(11)、串聯(lián)電抗器(12)、補償電容(13)與放電電阻(14)的并聯(lián)電路。
請參閱圖4所示，本發(fā)明礦熱爐無功功率補償方法，補償點處于冶煉變壓器(2)的副端；高壓進線(3)側(cè)不連接無功功率補償電容；電極(1)與補償點之間的距離基本相等；其控制電路由電壓變送器(4)、可編程控制器(PLC)和電容接觸器線圈(5)組成，補償電容器兩端電壓和補償點電壓，由測試導(dǎo)線經(jīng)過屏蔽后送至電壓變送器(4)的輸入端，電壓變送器(4)的輸出端連接PLC的A/D輸入端口(6)，PLC的繼電器輸出端口(7)控制電容接觸器線圈(5)，用于接通/斷開部分補償電容器。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種礦熱爐無功功率補償方法，其特征在于補償點在變壓器低壓側(cè)出線處或短網(wǎng)跳相處，以分相補償調(diào)節(jié)補償點電壓水平的控制方式，對礦熱爐短網(wǎng)進行無功就地補償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐無功功率補償方法，其特征在于其中所述的補償點，其位置的選擇要使在補償點后各相的短網(wǎng)長度基本一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦熱爐無功功率補償方法，其特征在于其中所述的以分相補償調(diào)節(jié)補償點電壓水平的控制方式，是在設(shè)計前，實際分別測量每一相補償點處未經(jīng)補償時的24小時電壓曲線及整個諧波組成；設(shè)計時，各相的補償電容量均以補償點在補償前的最低運行電壓為基準(zhǔn)來計算，根據(jù)諧波測試報告確定每一相應(yīng)當(dāng)串聯(lián)的電抗器，在補償接入點前的短網(wǎng)長度不一致時，每一相設(shè)計為不相等的補償電容量；在冶煉過程中，控制系統(tǒng)根據(jù)電容器兩端電壓和補償點的電壓情況實時自動增減補償電容的組數(shù)(改變?nèi)萘?。
全文摘要
一種礦熱爐無功功率補償方法，無功功率補償點在冶煉變壓器的低壓側(cè)，且補償點后的短網(wǎng)長度基本一致，以分相補償調(diào)節(jié)補償點電壓水平的控制方式，對礦熱爐短網(wǎng)進行無功就地補償。
文檔編號H02J3/18GK1507129SQ0215557
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者瞿桂榮 申請人:中國冶金技術(shù)公司