專利名稱：礦熱爐低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，具體涉及低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置。
背景技術(shù)：
無功補償把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，當容性 負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量；而感性負荷釋放能量時，容性負荷卻在吸收能量，能 量在兩種負荷之間交換，這樣感性負荷所需要的無功功率可從容性負荷輸出的無功功率中 得到補償，這就是無功功率補償?shù)幕驹?。全國供用電?guī)則規(guī)定，在電網(wǎng)高峰負荷時，用 戶的功率因數(shù)應(yīng)達到的標準高壓用電的工業(yè)用戶和高壓用電裝有帶負荷調(diào)整電壓裝置的 電力用戶，功率因數(shù)為0.9以上；其它100KVA及以上電力用戶和大中型電力排灌站，功率因 數(shù)為0. 85以上；農(nóng)業(yè)用電功率因數(shù)為0. 80以上，凡功率因數(shù)達不到上述規(guī)定的用戶，供電 部門會在其用戶使用電費的基礎(chǔ)上按一定比例對其進行罰款(力率電費)，要提高企業(yè)的 用電功率因數(shù)，必須進行無功補償，并做到隨其負荷和電壓的變動及時投入或切除，防止無 功電力倒送。無功功率采用就地平衡原則，電力容器作為補償裝置，具有安裝方便、建設(shè)周 期短、造價低、運行維護簡便、自身損耗小(每kvar無功功率損耗為0.3 0.4%以下)等 優(yōu)點，是當前國內(nèi)外廣泛采用的補償方法。理想的電容器在電路中是不消耗電能的，它只是 從電源吸收電能轉(zhuǎn)換成電場能，再把電場能轉(zhuǎn)換成電能返還給電源，完成它與電源之間的 能量呼喚，因此電容上的功率也是無功功率，只是它的無功功率是由于電容上的電流Ic超 前電壓90°引起的，和電感電流滯后引起的無功功率正好相反。在交流電路中，純電阻電路 負載中的電流Ik與電壓U同相位，純電感負載中的電流L滯后電壓90°，而純電容的電流 Ic則超前于電壓90°，可見，電容中的電流與電感中的電流相差180°能夠互相抵消，電力 系統(tǒng)中的負載，大部分是感性的，因此總電流I將滯后于電壓于一個角度Φ，如果將并聯(lián) 電容器與負載并聯(lián)，則電容器的電流Ie將抵消一部分電感電流，從而使電感電流Iu減小到 Im總電流從I1減少到12，功率因數(shù)將由COSCin提高到C0SC52，這就是并聯(lián)補償?shù)脑?。礦熱爐主要指硅鐵爐、黃磷爐、電石爐等主要以電阻方式加熱的冶煉爐，是一種耗 電量巨大的工業(yè)電爐。根據(jù)礦熱爐的結(jié)構(gòu)特點及工作特點，礦熱爐系統(tǒng)電抗的70%是由短 網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的，而短網(wǎng)是一個大電流工作的系統(tǒng)，最大電流可以達到上萬安培，因此短網(wǎng)的 性能決定了礦熱爐的性能，正是由于這個原因，因此礦熱爐的自然功率因數(shù)很難達到0. 85 以上，絕大多數(shù)爐子的自然功率因數(shù)都在0.7 0.8之間，同時由于電極的人工控制以及堆 料工藝，導致三相間的電力不平衡加大，最高不平衡度可以達到20%以上，從而導致冶煉效 率低下，電費增高，因此降低電網(wǎng)不平衡，提高短網(wǎng)的功率因數(shù)，就成了節(jié)約能耗，提高冶煉 效率的有效手段。為了解決礦熱爐功率因數(shù)低下的問題，我國目前一般采用電容補償?shù)姆?式來解決，通常是在高壓端進行無功補償，補償裝置有以下兩種方式1、高壓端電容補償該裝置接于爐變壓器的高壓端或高壓母線側(cè)，在補償無功的 同時還具有濾除諧波的功能。2、短網(wǎng)補償TSC型礦熱爐低壓無功自動補償裝置是應(yīng)用于工礦企業(yè)的低壓大容 量無觸點動態(tài)無功補償裝置，有別于傳統(tǒng)礦熱爐高壓補償方式，其補償點直接接入礦熱電爐低壓短網(wǎng)電極端，并根據(jù)實際工況動態(tài)無觸點投入及切除補償電容器組。上述補償?shù)姆绞竭€存在一定的缺陷節(jié)能效果一般、產(chǎn)量還存在提升的空間以及 所需要的維護工作量較大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了一種節(jié)能效果更好、產(chǎn)量更高且維護 工作量小的低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下的技術(shù)方案一種低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，包括晶閘管閥、電容器、控制器、空氣開關(guān)及串聯(lián) 電抗器，其特征在于所述空氣開關(guān)與晶閘管閥、串聯(lián)電抗器以及電容器依次串聯(lián)組成串 聯(lián)支路，所述串聯(lián)電抗器與電容器在串聯(lián)支路中的位置可以互換，三組串聯(lián)支路與礦熱爐 并聯(lián)接在變壓器的三相低壓端，所述串聯(lián)支路里的晶間管閥與控制器的一端電連接，所述 控制器的另一端與變壓器的高壓端電連接，變壓器高壓端的電流電壓信號被控制器采集， 再由控制器對晶閘管閥進行控制。所述晶閘管閥由兩個晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成。所述晶閘管采用德國的IXYS元件。所述控制器采用32位ARM微處理器芯片。所述電容器選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器。所述串聯(lián)電抗器為干式鐵芯濾波電抗器。所述空氣開關(guān)選用塑殼式空氣開關(guān)。采用上述結(jié)構(gòu)，由于低壓側(cè)在短網(wǎng)的末端補償，同時提高了高壓側(cè)補償?shù)墓β室?數(shù)，而且補償了變壓器至電極之間的短網(wǎng)無功損耗，提高了變壓器有功功率的輸出，達到了 增產(chǎn)節(jié)能的效果。串聯(lián)支路共設(shè)有三組，則三相電流電壓平衡度均勻，動態(tài)補償采用三相采 樣，對三相非對稱分相補償，使三相達到同樣的功率因數(shù)，特別對三相變壓器，因三相短網(wǎng) 長短不同，三相電極上電壓、電流不平衡，引起電氣中性點與爐體中性點偏離，采用低壓分 相非對稱補償后減少三相短網(wǎng)，電壓電流不平衡度，使電氣中性點與爐體中心點一致，提高 冶煉效率，減少電能消耗，增加產(chǎn)量。低壓動態(tài)補償投切，速度靈敏，跟蹤負荷的變化達到最 佳效果，低壓補償采用晶閘管投切，響應(yīng)最快時間可達20ms，低壓補償采用控制器，功能齊 全操作方便，采用固定補償與三相分相自動補償相結(jié)合，可提高變壓器的輸出功率20%左 右，減少短網(wǎng)的損耗，一般能提高產(chǎn)量10%以上且達到節(jié)電2 3%的效果。
圖1是本實用新型的工作原理圖；圖2是本實用新型的串聯(lián)支路工作原理圖。
具體實施方式
參見圖1、圖2，一種低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，包括晶閘管閥1、電容器2、控制器 3、空氣開關(guān)5及串聯(lián)電抗器6，空氣開關(guān)5與晶閘管閥1、串聯(lián)電抗器6以及電容器2依次 串聯(lián)組成串聯(lián)支路，串聯(lián)電抗器6與電容器2在串聯(lián)支路中的位置可以互換，本實施例中串聯(lián)電抗器6為干式鐵芯濾波電抗器，空氣開關(guān)5選用塑殼式空氣開關(guān)，三組串聯(lián)支路與礦 熱爐7并聯(lián)接在變壓器4的三相低壓端，三組串聯(lián)支路里的晶閘管閥1各自與一個控制器 3的一端電連接，控制器3的另一端與變壓器4的三相高壓端電連接，變壓器4高壓端的電 流電壓信號被控制器3采集，再由控制器3對晶閘管閥1進行控制，則三相電流電壓平衡度 均勻，動態(tài)補償采用三相采樣，對三相非對稱分相補償，使三相達到同樣的功率因數(shù)，特別 對三相變壓器，因三相短網(wǎng)長短不同，三相電極上電壓、電流不平衡，引起電氣中性點與爐 體中性點偏離。采用低壓分相非對稱補償后減少三相短網(wǎng)，電壓電流不平衡度，使電氣中性 點與爐體中心點一致，提高冶煉效率，減少電能消耗，增加產(chǎn)量。采用低壓側(cè)在短網(wǎng)的末端 補償，同時提高了高壓側(cè)補償?shù)墓β室驍?shù)，而且補償了變壓器至電極之間的短網(wǎng)無功損耗， 提高了變壓器有功功率的輸出，達到了增產(chǎn)節(jié)能的效果。晶閘管閥1由兩個晶閘管8反并 聯(lián)構(gòu)成，晶閘管8采用德國的IXYS元件。低壓動態(tài)補償投切，速度靈敏，跟蹤負荷的變化達 到最佳效果，低壓補償采用晶閘管8投切，響應(yīng)最快時間可達20ms，鐵合金一般設(shè)定2 4S 完全滿足礦熱爐投料，出爐等負荷的變化，可達到預(yù)先設(shè)定的設(shè)定的功率因數(shù)指標0. 95以 上?？刂破?其結(jié)構(gòu)主要包括電源電路、顯示電路、按鍵電路、專用電量測量芯片、采 樣電路以及CPU，具體控制器3的CPU采用32位ARM微處理器芯片、多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核， 由電源電路向各個其他電路供電，電量測量芯片與采樣電路及CPU相接，采樣電路用于采 集變壓器高壓端的電流電壓信號，并將信號轉(zhuǎn)換傳送給電量測量芯片，電量測量芯片將采 樣電路送來的信號進行處理，與CPU進行通訊完成信號的雙向傳輸，CPU監(jiān)控工作狀態(tài)，將 電量測量芯片送來的信號進行分析、邏輯判斷、計算，以控制裝置的工作狀態(tài)?？刂破鞴δ?齊全操作方便，有自動報警裝置，有過電壓、過電流、超諧波等各項保護功能，確保產(chǎn)品所有 操作使用監(jiān)控都能在控制室內(nèi)操作，設(shè)備操作方便，安全可靠。電容器2選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器。使用在礦熱爐7的低壓補償，考慮電 流大，環(huán)境溫度高，要求抗少量的諧波產(chǎn)生的過電流、過電壓因素，所以產(chǎn)品采用的是抗高 溫膜，設(shè)計場強降低40%同時浸漬采用進口的植物油。比電力電容器國標使用標準要求最 高溫度不超過+45°C。使得裝置能在+50°C長期運行。國標要求標準在標稱使用電壓1.1 倍，標稱電流1. 3短期使用，本電容器能在標稱電壓1. 2倍，電流1. 3倍長期使用，使電容器 2在成套產(chǎn)品中起到可靠使用的有力保障。礦熱爐三種無功補償方案比較表
權(quán)利要求1.一種礦熱爐低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，包括晶閘管閥(1)、電容器O)、控制器(3)、 空氣開關(guān)(5)及串聯(lián)電抗器(6)，其特征在于所述空氣開關(guān)(5)與晶閘管閥(1)、串聯(lián)電抗 器(6)以及電容器(2)依次串聯(lián)組成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)電抗器(6)與電容器(2)在串聯(lián) 支路中的位置可以互換，三組串聯(lián)支路與礦熱爐(7)并聯(lián)接在變壓器(4)的三相低壓端，所 述串聯(lián)支路里的晶閘管閥(1)與控制器(3)的一端電連接，所述控制器(3)的另一端與變 壓器的高壓端電連接，變壓器高壓端的電流電壓信號被控制器C3)采集，再由控制器(3)對 晶閘管閥(1)進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦熱爐低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所述晶 閘管閥(1)由兩個晶閘管(8)反并聯(lián)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種礦熱爐低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所述晶 閘管⑶采用德國的IXYS元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種礦熱爐低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所 述控制器(3)采用32位ARM微處理器芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種礦熱爐低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所 述電容器( 選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，所述串聯(lián)電抗器(6)為干式鐵芯濾波電抗器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種礦熱爐低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所 述空氣開關(guān)(5)選用塑殼式空氣開關(guān)。
專利摘要本實用新型涉及一種礦熱爐低壓無功補償?shù)膶Ｓ醚b置，包括晶閘管閥、電容器、控制器、空氣開關(guān)及串聯(lián)電抗器，所述空氣開關(guān)與晶閘管閥、串聯(lián)電抗器以及電容器依次串聯(lián)組成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)電抗器與電容器在串聯(lián)支路中的位置可以互換，三組串聯(lián)支路與礦熱爐并聯(lián)接在變壓器的三相低壓端，所述串聯(lián)支路里的晶閘管閥與控制器的一端電連接，所述控制器的另一端與變壓器的高壓端電連接，變壓器高壓端的電流電壓信號被控制器采集，再由控制器對晶閘管閥進行控制。采用上述結(jié)構(gòu)，由于低壓側(cè)在短網(wǎng)的末端補償，同時提高了高壓側(cè)補償?shù)墓β室驍?shù)，而且補償了變壓器至電極之間的短網(wǎng)無功損耗，提高了變壓器有功功率的輸出，達到了增產(chǎn)節(jié)能的效果。
文檔編號H02J3/18GK201898337SQ20102050746
公開日2011年7月13日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者李飛龍, 杜小毛, 童淮安 申請人:國網(wǎng)南自控股(杭州)有限公司