一種礦熱爐低頻供電變流櫃結構的製作方法

2023-12-04 22:57:51 2

本實用新型屬於冶金電力電子設備技術領域，具體涉及一種礦熱爐低頻供電變流櫃結構。

背景技術：

礦熱爐是生產矽鐵、鎳鐵、鉻鐵、錳鐵、電石、鉻錳、矽錳、工業矽等領域的必備設備，是一種使用面廣、耗能巨大的工業設備。礦熱爐供電方式分為工頻供電和低頻供電。工頻供電是將電網的三相50Hz高壓交流電，經變壓器降壓後供電給礦熱爐。由於工頻供電為低壓大電流，短網上的電抗壓降在額定輸出電壓的10％～15％左右，降低了實際入爐功率，功率因數一般在0.7左右，這就大大降低了變壓器的輸出功率。工頻供電易導致電極的表面過燒，電極消耗很大，同時電極的主要成分是碳，碳進入爐內，增加了合金的含碳量。而低頻供電具有短網的電抗降低，功率因數大，磁場周圍的鋼結構發熱損失小，效率高的優點。同時，短網電流頻率低，爐前的噪音也大大降低。

實際生產中，為了降低短網功率損耗，需要使短網儘可能的縮短長度，導致變壓器與礦熱爐之間距離很近，兩者之間的空間極為緊張。為了改造礦熱爐為低頻供電方式，安裝低頻變流櫃時往往需要對變壓器進行適應性改造，同時還要對生產現場的土建布局進行更改，才能解決現場空間不足的問題，這大大加大了企業的建設、改造成本。

技術實現要素：

本實用新型提供一種礦熱爐低頻供電變流櫃結構，以解決現有技術中為了改造礦熱爐為低頻供電方式，安裝低頻變流櫃時往往需要對變壓器進行適應性改造，同時還對生產現場的土建布局進行更改，增加企業建設、改造成本的問題。

本實用新型實施例提供一種礦熱爐低頻供電變流櫃結構，其特徵在於，包括櫃體，所述櫃體為矩形體，由支撐框架和承重安裝梁構成，所述承重安裝梁固定在所述支撐框架上，隨著礦熱爐容量的不同，所述承重安裝梁將所述櫃體內部分隔為2～12層；所述櫃體內設有三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元之間通過組合連接形成三相交—交變頻反並聯可控整流模塊。

作為本實用新型的優選方式，所述三相交—交變頻反並聯可控整流模塊的輸入端通過短網與變壓器連接，所述三相交—交變頻反並聯可控整流模塊的輸出端通過短網與礦熱爐連接。

作為本實用新型的優選方式，所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元為軸對稱結構，包括元件銅排，以所述元件銅排為對稱軸，在所述元件銅排兩側面分別壓裝有晶閘管，所述晶閘管之間採用反並聯連接方式，所述晶閘管與水包散熱器連接，所述水包散熱器與快速熔斷器連接，所述快速熔斷器與快熔銅排連接。

作為本實用新型的優選方式，在所述水包散熱器外側設有絕緣壓塊，所述絕緣壓塊外側設有彈簧鋼板；所述彈簧鋼板由螺杆穿連在一起，採用螺母連接方式將所述彈簧鋼板壓緊，利用所述彈簧鋼板的彈力將所述絕緣壓塊、所述水包散熱器、所述晶閘管、所述元件銅排緊固。

作為本實用新型的優選方式，所述三相交—交變頻反並聯可控整流模塊由3個所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元組合連接形成。

作為本實用新型的優選方式，將變壓器二次側三相中每相的一個繞組共三個繞組歸為一層，則每層將3個所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元平均分為3組，在三相電路中各組包含3個所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，分別記為一號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元、二號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元、三號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元；

其連接方式為：對二次側每相具有多個獨立繞組的三相或三臺單相變壓器，首先，將變壓器二次側三相中每相的一個繞組共三個繞組歸為一層，則每層在各自組內，將所有所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元中兩個反並聯所述晶閘管的公共連接部分，做為輸入端與所述元件銅排相聯接；其次，選取3個組中所有所述一號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，將其所述晶閘管未與所述元件銅排連接的那個主電極做為輸出端通過所述快速熔斷器與所述快熔銅排相聯接；再次，選取3個組中所有所述二號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，將其所述晶閘管未與所述元件銅排連接的那個主電極做為輸出端通過所述快速熔斷器與所述快熔銅排相聯接；最後，選取3個組中所有所述三號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，將其所述晶閘管未與所述元件銅排連接的那個主電極做為輸出端通過所述快速熔斷器與所述快熔銅排相聯接。

作為本實用新型的優選方式，所述承重安裝梁由絕緣材料製作而成。

本實用新型設計了一種礦熱爐低頻供電變流櫃，採用框架分層式櫃體，內置三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，三相半波晶閘管反並聯可控整流單元之間組合連接形成三相交—交變頻反並聯可控整流模塊。每個三相交—交變頻反並聯可控整流模塊分布於櫃體的每層空間內，將工頻電流轉變為低頻電流供給礦熱爐。實現了礦熱爐的低頻供電，達到增產、節電、提高生產效率的目的。本實用新型提供的礦熱爐低頻供電變流櫃結構緊湊，所佔空間小，實現了不改變現有土建布局，不改造現有變壓器的情況下，使用原來系統的短網結構即可完成礦熱爐工頻轉低頻供電方式的改造。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例裝配結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例櫃體結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例三相半波晶閘管中兩個反並聯晶閘管與快速熔斷器組成的單相半波反並聯可控整流單元結構示意圖；

圖4為本實用新型實施例三相交—交變頻反並聯可控整流模塊結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例三相交—交變頻變流櫃與變壓器連接結構示意圖；

圖6為本實用新型實施例與礦熱爐連接結構示意圖。

在圖1至圖6中，1、元件銅排，2、晶閘管，3、水包散熱器，4、絕緣壓塊，5、彈簧鋼板，6、螺杆，7、快速熔斷器，8、快熔銅排，9、支撐框架，10、承重安裝梁，11、三相交—交變頻反並聯可控整流模塊，12、變壓器，13、短網，14、礦熱爐。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。

參照圖1至圖6所示，本實用新型實施例公開了一種礦熱爐低頻供電變流櫃結構，包括櫃體，櫃體為矩形體，由支撐框架9和承重安裝梁10構成，承重安裝梁10固定連接在支撐框架9上。隨著礦熱爐容量的不同其所匹配的變壓器的型號也不相同，根據變壓器二次每項獨立的個數，承重安裝梁10將所述櫃體內部分隔為2～12層。

由於礦熱爐14所用變壓器12的每相輸出多為1～12個獨立繞組，變壓器12的每相的一個繞組，三相共3個獨立繞組接為星型或三角形後，均需要連接一套三相交—交變頻反並聯可控整流模塊11。為合理安排布置空間，將櫃體內分隔為2～12層。三相交—交變頻反並聯可控整流模塊11集中放置在櫃體內，可以直接和已通過外部母排接為星型或三角形的變壓器12的二次側的獨立繞組連接，不需要針對變壓器12內部進行適應性改造即可實現與變頻設備的連接。

優選地，支撐框架9由鋁合金材料製作而成，鋁合金具有重量輕、堅韌、抗磁化、耐腐蝕的特性，適合本實用新型的工況環境。承重安裝梁10由具有一定機械強度的絕緣材料製作而成，選用絕緣材料是為了防止三相半波晶閘管反並聯可控整流單元之間短接，同樣也防止三相交—交變頻反並聯可控整流模塊11之間短接，保證繞組之間的電位嚴格絕緣。

本實施例櫃體內每層設有三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，三相半波晶閘管反並聯可控整流單元之間通過銅排母線組合連接形成三相交—交變頻反並聯可控整流模塊11。在櫃體每層設置一個三相交—交變頻反並聯可控整流模塊11，三相交—交變頻反並聯可控整流模塊的輸入端通過短網13與變壓器12連接，三相交—交變頻反並聯可控整流模塊11的輸出端通過短網13與礦熱爐14連接。向變流櫃內輸入的多組三相工頻輸入，相互獨立並嚴格絕緣的與變壓器相連。變流櫃內輸出的多組三相低頻輸出，相互獨立並嚴格絕緣的引至礦熱爐內，在礦熱爐內對應的電極上，同一相接在一起，引線長度的分布電感，起了並聯平衡電抗器的作用。

優選地，本實施例櫃體儘可能靠近變壓器12設置，因變壓器12輸出端電流為50Hz，為減少短網上的電抗壓降，短網尺寸必須儘可能縮短，這樣才能最有效地減少電抗壓降，提高功率因數。而櫃體與礦熱爐14之間的距離可以稍大於櫃體與變壓器12的距離，因經本實用新型實施例進行變頻降壓後，輸入礦熱爐14的電流頻率在0.001～5Hz之間，低頻電流產生的電抗壓降小於高頻電流產生的電抗壓降，故櫃體與礦熱爐14之間的距離可以適當大於櫃體與變壓器12的距離。

優選地，本實用新型實施例提供一種三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，其結構為軸對稱結構，包括元件銅排1，以元件銅排1為對稱軸，在元件銅排1兩側面分別連接有晶閘管2，晶閘管2採用反並聯連接方式，晶閘管2與水包散熱器3連接，水包散熱器3與快速熔斷器7連接，快速熔斷器7與連接快熔銅排8連接，在水包散熱器3外側設有絕緣壓塊4，絕緣壓塊4外側設有彈簧鋼板5；彈簧鋼板5由螺杆6穿連在一起，採用螺母連接方式將所述彈簧鋼板6壓緊，利用所述彈簧鋼板5的彈力將絕緣壓塊4、水包散熱器3、晶閘管2、元件銅排1緊固。

採用軸對稱結構的三相半波晶閘管反並聯可控整流單元結構簡潔緊湊，便於排布及相互之間的連接。其組合連接形成的三相交—交變頻反並聯可控整流模塊11體積小，形狀統一規整，大大節省了安裝空間，有利於設備的小型化。

優選地，三相交—交變頻反並聯可控整流模塊11由3個所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元組合連接形成。將變壓器二次側三相中每相的一個繞組共三個繞組歸為一層，則每層將3個所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元平均分為3組，在三相電路中各組包含3個所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，分別記為一號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元、二號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元、三號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元；

其連接方式為：對二次側每相具有多個獨立繞組的三相或三臺單相變壓器，首先，將變壓器二次側三相中每相的一個繞組共三個繞組歸為一層，則每層在各自組內將所有所述三相半波晶閘管反並聯可控整流單元中兩個反並聯所述晶閘管2的公共連接部分做為輸入端與所述元件銅排1相聯接，然後每層中的元件銅排1分別各自絕緣的與通過外部銅排接為星型或三角形的變壓器12對應繞組相連。其次，選取3個組中所有所述一號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，將其晶閘管2未與元件銅排1連接的那個主電極做為輸出端通過快速熔斷器7與所述快熔銅排8相聯接；再次，選取3個組中所有所述二號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，將其晶閘管2未與元件銅排1連接的那個主電極做為輸出端通過快速熔斷器7與所述快熔銅排8相聯接；最後，選取3個組中所有所述三號三相半波晶閘管反並聯可控整流單元，將其晶閘管2未與元件銅排1連接的那個主電極做為輸出端通過快速熔斷器7與快熔銅排8相聯接。每層中的快熔銅排8分別各自絕緣的與通過外部銅排或銅管與礦熱爐14內對應的三相電極相連。

優選地，本實用新型實施例櫃體為矩形體，可以實現多個櫃體層疊放置，在單個礦熱爐低頻供電變流櫃容量不足時，多個層疊放置可以滿足變壓器12的接線需求，從而提高本實用新型的適應性。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。