專利名稱：冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無功補償結(jié)構(gòu)，具體的講是冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
無功補償是在電力系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低用電設(shè)備及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。無功補償裝置在電力供電系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波增大等諸多因素。在電力生產(chǎn)中，冶金礦熱爐是一種高載能設(shè)備，也是諧波源設(shè)備，主要由開關(guān)供電設(shè)備、控制設(shè)備、電爐變壓器、水冷銅管(水冷電纜)、電極、爐體等部分構(gòu)成。隨著工業(yè)的發(fā)展，目前大多數(shù)冶金電爐的容量都在33MVA以上。短網(wǎng)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(wǎng)由導(dǎo)電母線和電極組成，導(dǎo)電母線用銅質(zhì)材料制成。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。根據(jù)冶金礦熱爐的特點，系統(tǒng)電抗的70%是由短網(wǎng)產(chǎn)生的，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，因此冶金礦熱爐的自然功率因數(shù)很難達到相關(guān)標準指定的0.9以上，絕大多數(shù)冶金礦熱爐的自然功率因數(shù)都在0.7 0.8之間。自身無功功率需求量較大，從節(jié)能降耗和企業(yè)自身經(jīng)濟效益角度出發(fā)，需要在供電系統(tǒng)中加裝大量的電容補償裝置。現(xiàn)有補償方法大都在冶金礦熱爐的高壓側(cè)加裝電容器，以滿足冶金爐無功功率補償?shù)男枰?。該技術(shù)較為成熟。但是在冶金礦熱爐高壓側(cè)進行補償時，由于補償裝置安裝位置的原因，只能對安裝點以前的供電設(shè)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(wǎng)等耗能的關(guān)鍵節(jié)點的電流沒有降低。由于無功耗能= 3I2.R，故在電流值及短網(wǎng)電阻值一定的情況下，系統(tǒng)總耗能沒有降低。在對短網(wǎng)的無功補償中，因大容量冶金礦熱爐的補償需求量大，短網(wǎng)運行的電壓低(一般在120V 180V之間)，因此所需的低壓電容只數(shù)多，在爐體周圍所占面積大，而目前大多數(shù)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(wǎng)無功的電容，因此不能滿足補償需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，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(shù)在0. 9以上，提高產(chǎn)品產(chǎn)量，并且運行穩(wěn)定。本發(fā)明的冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，包括與輸入電流連接的電爐變壓器，電爐變壓器的下游經(jīng)過短網(wǎng)連接電爐體，在電爐變壓器的中壓側(cè)與主線路并聯(lián)中壓補償單元， 在短網(wǎng)的前端并聯(lián)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(wǎng)損耗。通過在電爐變壓器的中壓側(cè)并聯(lián)一定數(shù)量的無功容量作為固定補償，再在短網(wǎng)前端并聯(lián)低壓補償容量，提高短網(wǎng)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(tǒng)根據(jù)功率因數(shù)、流壓比、諧波電流等進行計算，使系統(tǒng)的自然功率因數(shù)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(shù)進行補償計算。通過這種方式，降低了用電設(shè)備的負載電流，減小了用電設(shè)備的無功電量，提高了系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，從而降低了生產(chǎn)能耗，提高了產(chǎn)品產(chǎn)量，達到了節(jié)能降耗的目的。一種優(yōu)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(lián)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(lián)的諧振電路。諧振會將原諧波電流值放大，造成對電力系統(tǒng)的污染及損壞電力設(shè)備，因此需要諧振電路濾掉諧波。電抗器和電容器串聯(lián)是常見的一種諧振電路結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的諧振電路通過調(diào)節(jié)電抗或電容器的電容參數(shù)，使在產(chǎn)生諧波時感抗值等于容抗值( = Xc)，則諧振電路的阻抗就等于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(wěn)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(fā)明的冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，能夠能降低冶金礦熱爐的能耗，達到節(jié)能降耗的目的，同時還能夠使冶金礦熱爐的自然功率因數(shù)在0. 9以上，提高產(chǎn)品產(chǎn)量，并且運行穩(wěn)定。以下結(jié)合由附圖所示實施例的具體實施方式
，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段做出的各種替換或變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1是本發(fā)明冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示本發(fā)明冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，包括與輸入電流連接的電爐變壓器1，電爐變壓器1的下游經(jīng)過短網(wǎng)2連接電爐體3，在電爐變壓器1的中壓側(cè)與主線路并聯(lián)中壓補償單元，在短網(wǎng)2的前端并聯(lián)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(lián)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(wǎng)損耗。中壓和低壓的補償功率均由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)功率因數(shù)、流壓比、諧波電流等進行計算，使系統(tǒng)的自然功率因數(shù)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(shù)進行補償計算。在配電系統(tǒng)中補償電容器與電網(wǎng)感抗發(fā)生并聯(lián)諧振，諧振會將原諧波電流值放大，造成對電力系統(tǒng)的污染及損壞電力設(shè)備，因此需要諧振電路濾掉諧波。將電抗器和電容器串聯(lián)是常見的一種諧振電路結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的諧振電路通過調(diào)節(jié)電抗或電容器的電容參數(shù)，使在產(chǎn)生諧波時感抗值等于容抗值 (XL = Xc)，則諧振電路的阻抗就等于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(zhì)量分析儀對冶金礦熱爐正常生產(chǎn)時諧波情況進行實測， 結(jié)合冶金礦熱爐運行工況參數(shù)及所需達到的運行參數(shù)，根據(jù)實測值計算分析濾波次數(shù)、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后，先將中壓濾波補償容量固定投入，再通過PLC控制系統(tǒng)根據(jù)冶金礦熱爐運行工況實行動態(tài)分組投切跟蹤補償，使其達到最佳的運行工況。通過這種結(jié)構(gòu)方式，降低了用電設(shè)備的負載電流，減小了用電設(shè)備的無功電量，提高了系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，從而降低了生產(chǎn)能耗，提高了產(chǎn)品產(chǎn)量， 達到了節(jié)能降耗的目的。
權(quán)利要求
1.冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，包括與輸入電流連接的電爐變壓器(1)，電爐變壓器 ⑴的下游經(jīng)過短網(wǎng)⑵連接電爐體(3)，其特征為在電爐變壓器⑴的中壓側(cè)與主線路并聯(lián)中壓補償單元，在短網(wǎng)O)的前端并聯(lián)低壓補償單元。
2.如權(quán)利要求1所述的冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，其特征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(lián)的諧振電路。
3.如權(quán)利要求2所述的冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，其特征為所述濾波電抗器(4)的耐壓值為10KV。1
4.如權(quán)利要求2所述的冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，其特征為所述電容器(5)中的電容的耐壓值為10KV。
5.如權(quán)利要求1所述的冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，其特征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(lián)的諧振電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，包括與輸入電流連接的電爐變壓器，電爐變壓器的下游經(jīng)過短網(wǎng)連接電爐體，在電爐變壓器的中壓側(cè)與主線路并聯(lián)中壓補償單元，在短網(wǎng)的前端并聯(lián)低壓補償單元。本發(fā)明的冶金礦熱爐的無功補償結(jié)構(gòu)，能夠能降低冶金礦熱爐的能耗，達到節(jié)能降耗的目的，同時還能夠使冶金礦熱爐的自然功率因數(shù)在0.9以上，提高產(chǎn)品產(chǎn)量，并且運行穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者陳繼軍 申請人:樂山晟嘉電氣有限公司