冶金礦熱爐的無功補償結構的製作方法
2024-02-04 23:04:15
專利名稱：冶金礦熱爐的無功補償結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及無功補償結構，具體的講是冶金礦熱爐的無功補償結構。
背景技術：
無功補償是在電力系統中起提高電網的功率因數的作用，降低用電設備及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。無功補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。在電力生產中，冶金礦熱爐是一種高載能設備，也是諧波源設備，主要由開關供電設備、控制設備、電爐變壓器、水冷銅管(水冷電纜)、電極、爐體等部分構成。隨著工業的發展，目前大多數冶金電爐的容量都在33MVA以上。短網是指電爐變壓器二次端子到電極的電路元件的通稱。冶金礦熱爐的短網由導電母線和電極組成，導電母線用銅質材料製成。而短網是一個大電流工作的系統，最大電流可以達到上萬安培。根據冶金礦熱爐的特點，系統電抗的70%是由短網產生的，因此短網的性能決定了礦熱爐的性能。正是由於這個原因，因此冶金礦熱爐的自然功率因數很難達到相關標準指定的0.9以上，絕大多數冶金礦熱爐的自然功率因數都在0.7 0.8之間。自身無功功率需求量較大，從節能降耗和企業自身經濟效益角度出發，需要在供電系統中加裝大量的電容補償裝置。現有補償方法大都在冶金礦熱爐的高壓側加裝電容器，以滿足冶金爐無功功率補償的需要。該技術較為成熟。但是在冶金礦熱爐高壓側進行補償時，由於補償裝置安裝位置的原因，只能對安裝點以前的供電設備減少無功需求，降低電流，因此只能解決供電線路的耗損問題，而冶金爐變壓器及短網等耗能的關鍵節點的電流沒有降低。由於無功耗能= 3I2.R，故在電流值及短網電阻值一定的情況下，系統總耗能沒有降低。在對短網的無功補償中，因大容量冶金礦熱爐的補償需求量大，短網運行的電壓低(一般在120V 180V之間)，因此所需的低壓電容只數多，在爐體周圍所佔面積大，而目前大多數冶金礦熱爐因受場地的限制，沒有足夠的空間安裝補償短網無功的電容，因此不能滿足補償需求。
發明內容
本發明提供了一種冶金礦熱爐的無功補償結構，能夠能降低冶金礦熱爐的能耗， 使冶金礦熱爐的自然功率因數在0. 9以上，提高產品產量，並且運行穩定。本發明的冶金礦熱爐的無功補償結構，包括與輸入電流連接的電爐變壓器，電爐變壓器的下遊經過短網連接電爐體，在電爐變壓器的中壓側與主線路並聯中壓補償單元， 在短網的前端並聯低壓補償單元。中壓補償解決了部分高壓線路及電爐變壓器的功率損耗，低壓補償解決了電爐變壓器至電極間的短網損耗。通過在電爐變壓器的中壓側並聯一定數量的無功容量作為固定補償，再在短網前端並聯低壓補償容量，提高短網電壓，湊而提高了爐變的有功功率的輸出。中壓和低壓的補償功率均由PLC控制系統根據功率因數、流壓比、諧波電流等進行計算，使系統的自然功率因數達到0.9以上。為了確保不會過補，在 PLC的計算中要通過支路分組電容的容量判定所需投運的支路數進行補償計算。通過這種方式，降低了用電設備的負載電流，減小了用電設備的無功電量，提高了系統的自然功率因數，從而降低了生產能耗，提高了產品產量，達到了節能降耗的目的。一種優選的方案為，所述的中壓補償單元包括濾波電抗器和電容器串聯的諧振電路，低壓補償單元同樣包括濾波電抗器和電容器串聯的諧振電路。諧振會將原諧波電流值放大，造成對電力系統的汙染及損壞電力設備，因此需要諧振電路濾掉諧波。電抗器和電容器串聯是常見的一種諧振電路結構，這種結構的諧振電路通過調節電抗或電容器的電容參數，使在產生諧波時感抗值等於容抗值( = Xc)，則諧振電路的阻抗就等於0，也就是對該次諧波為短路，由此濾掉該次諧波，使其不會流入到主線路中。由中壓補償單元和低壓補償單元共同組合濾波補償，能夠確保冶金礦熱爐長期穩定的運行，達到更好的補償效果。一種具體的方案為，中壓補償單元中的諧振電路的濾波電抗器的耐壓值為10KV， 電容器中的電容的耐壓值為10KV。通過本發明的冶金礦熱爐的無功補償結構，能夠能降低冶金礦熱爐的能耗，達到節能降耗的目的，同時還能夠使冶金礦熱爐的自然功率因數在0. 9以上，提高產品產量，並且運行穩定。以下結合由附圖所示實施例的具體實施方式
，對本發明的上述內容再作進一步的詳細說明。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實例。在不脫離本發明上述技術思想情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應包括在本發明的範圍內。
圖1是本發明冶金礦熱爐的無功補償結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示本發明冶金礦熱爐的無功補償結構，包括與輸入電流連接的電爐變壓器1，電爐變壓器1的下遊經過短網2連接電爐體3，在電爐變壓器1的中壓側與主線路並聯中壓補償單元，在短網2的前端並聯低壓補償單元。在中壓補償單元和低壓補償單元均包括濾波電抗器4和電容器5串聯的諧振電路，電容器5中的電容為星型連接方式。中壓補償單元中濾波電抗器4的電壓值為10KV，電容器5中的電容的耐壓值為10KV。中壓補償解決了部分高壓線路及電爐變壓器的功率損耗，低壓補償解決了電爐變壓器至電極間的短網損耗。中壓和低壓的補償功率均由PLC控制系統根據功率因數、流壓比、諧波電流等進行計算，使系統的自然功率因數達到0.9以上。為了確保不會過補，在PLC的計算中要通過支路分組電容的容量判定所需投運的支路數進行補償計算。在配電系統中補償電容器與電網感抗發生並聯諧振，諧振會將原諧波電流值放大，造成對電力系統的汙染及損壞電力設備，因此需要諧振電路濾掉諧波。將電抗器和電容器串聯是常見的一種諧振電路結構，這種結構的諧振電路通過調節電抗或電容器的電容參數，使在產生諧波時感抗值等於容抗值 (XL = Xc)，則諧振電路的阻抗就等於0，也就是對該次諧波為短路，由此濾掉該次諧波，使其
4不會流入到主線路中。通過電能質量分析儀對冶金礦熱爐正常生產時諧波情況進行實測， 結合冶金礦熱爐運行工況參數及所需達到的運行參數，根據實測值計算分析濾波次數、所需補償無功量及安裝場地，進行中、低壓分配。當冶金礦熱爐正常運行後，先將中壓濾波補償容量固定投入，再通過PLC控制系統根據冶金礦熱爐運行工況實行動態分組投切跟蹤補償，使其達到最佳的運行工況。通過這種結構方式，降低了用電設備的負載電流，減小了用電設備的無功電量，提高了系統的自然功率因數，從而降低了生產能耗，提高了產品產量， 達到了節能降耗的目的。
權利要求
1.冶金礦熱爐的無功補償結構，包括與輸入電流連接的電爐變壓器(1)，電爐變壓器 ⑴的下遊經過短網⑵連接電爐體(3)，其特徵為在電爐變壓器⑴的中壓側與主線路並聯中壓補償單元，在短網O)的前端並聯低壓補償單元。
2.如權利要求1所述的冶金礦熱爐的無功補償結構，其特徵為所述的中壓補償單元包括濾波電抗器⑷和電容器(5)串聯的諧振電路。
3.如權利要求2所述的冶金礦熱爐的無功補償結構，其特徵為所述濾波電抗器(4)的耐壓值為10KV。1
4.如權利要求2所述的冶金礦熱爐的無功補償結構，其特徵為所述電容器(5)中的電容的耐壓值為10KV。
5.如權利要求1所述的冶金礦熱爐的無功補償結構，其特徵為所述的低壓補償單元包括濾波電抗器⑷和電容器(5)串聯的諧振電路。
全文摘要
本發明涉及冶金礦熱爐的無功補償結構，包括與輸入電流連接的電爐變壓器，電爐變壓器的下遊經過短網連接電爐體，在電爐變壓器的中壓側與主線路並聯中壓補償單元，在短網的前端並聯低壓補償單元。本發明的冶金礦熱爐的無功補償結構，能夠能降低冶金礦熱爐的能耗，達到節能降耗的目的，同時還能夠使冶金礦熱爐的自然功率因數在0.9以上，提高產品產量，並且運行穩定。
文檔編號H02J3/18GK102222926SQ20111017065
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月23日 優先權日2011年6月23日
發明者陳繼軍 申請人:樂山晟嘉電氣有限公司