專利名稱：合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種錳系鐵合金(硅、碳錳)冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
合金冶煉電爐系統(tǒng)，如錳系礦熱電爐系統(tǒng)在滿負(fù)荷工作情況下可等效為一個(gè)感性負(fù)載，系統(tǒng)整體的組成分別由輸電線路、變壓器、短網(wǎng)、電極等裝置。對(duì)大型礦熱爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及工作特點(diǎn)進(jìn)行分析可知，大型礦熱爐的系統(tǒng)(合金冶煉電爐系統(tǒng))電抗的70%是由短網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的，30%的電抗分別由變壓器、輸電線路等產(chǎn)生，而短網(wǎng)是一個(gè)大電流工作的系統(tǒng)，最大電流可以達(dá)到上6-7萬安培，因此短網(wǎng)的性能決定了礦熱爐的性能，正是由于這個(gè)原因，系統(tǒng)的自然功率因數(shù)很難達(dá)到O. 85以上，絕大多數(shù)的大型電爐的自然功率因數(shù)都在O. 7以下，較低的功率因數(shù)不僅使變壓器的效率下降，消耗大量的無功，同時(shí)由于電極控制以及爐內(nèi)布料的因素，導(dǎo)致三相間的電力不平衡加大，最高不平衡度可以達(dá)到20%以上， 這導(dǎo)致冶煉效率的低下，電耗增高。為了提升系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，傳統(tǒng)的方式一般是在高壓端進(jìn)行無功補(bǔ)償，但是由于高壓端補(bǔ)償不能解決三相平衡的問題，而且由于短網(wǎng)的感抗占整個(gè)系統(tǒng)感抗的70%以上，因此高壓端補(bǔ)償并沒有達(dá)到降低短網(wǎng)系統(tǒng)感抗、提高短網(wǎng)功率因數(shù)、增加變壓器出力的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠有效降低短網(wǎng)無功消耗、提高三相電力平衡的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，包括供電網(wǎng)；電爐變壓器，所述電爐變壓器的高壓端通過輸電線路與所述供電網(wǎng)相連；電極，所述電極的一端通過短網(wǎng)與所述電爐變壓器的低壓端相連；用于冶煉合金的電爐，其中，所述電極的另一端設(shè)置在所述電爐內(nèi)以在冶煉時(shí)對(duì)電爐內(nèi)的冶煉金屬供電；第一補(bǔ)償裝置，所述第一補(bǔ)償裝置與所述電爐變壓器相連以對(duì)所述電爐變壓器產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償；第二補(bǔ)償裝置，所述第二補(bǔ)償裝置設(shè)置在所述電爐變壓器與所述電極之間以在所述冶煉時(shí)對(duì)所述短網(wǎng)和所述電極產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償；無功潮流控制器，所述無功潮流控制器分別與所述第一補(bǔ)償裝置、所述第二補(bǔ)償裝置、所述變壓器和所述電極相連，用于根據(jù)所述電爐變壓器的高壓端的輸入功率、低壓端的輸出功率對(duì)所述第一補(bǔ)償裝置的無功功率補(bǔ)償量進(jìn)行控制，以及根據(jù)所述電爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的電抗大小對(duì)所述第二補(bǔ)償裝置的無功功率補(bǔ)償量進(jìn)行控制。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，無功潮流控制器計(jì)算出電爐變壓器所產(chǎn)生的無功功率的無功量(無功消耗量)后，控制第一補(bǔ)償裝置對(duì)電爐變壓
4器所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行相應(yīng)的無功補(bǔ)償，從而提高電爐變壓器的效率。另外無功潮流控制器計(jì)算出電爐變壓器至電極之間的短網(wǎng)的無功消耗量和電極的一端至另一端的無功消耗量，控制第二補(bǔ)償裝置對(duì)短網(wǎng)消耗的無功量和電極本身消耗的無功量進(jìn)行補(bǔ)償，從而消除了短網(wǎng)以及電極的諧波污染并降低了電爐變壓器通過電極輸入至電爐內(nèi)的三相電間的電力不平衡問題，增加了輸入電爐(礦熱爐)的有功功率，進(jìn)而提高了該系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，有效提升了該系統(tǒng)冶煉的產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗且增加了冶煉效率。因此降低短網(wǎng)無功消耗，消除短網(wǎng)中的諧波污染，降低三相電力不平衡就成了降低能耗，提聞冶煉效率的有效手段。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括短網(wǎng)補(bǔ)償裝置，所述短網(wǎng)補(bǔ)償裝置設(shè)置在所述電爐變壓器的低壓端與所述電極之間用于對(duì)從所述電爐變壓器的低壓端至所述電極之間的短網(wǎng)所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行無功補(bǔ)償；電極補(bǔ)償裝置，所述電極補(bǔ)償裝置用于對(duì)從所述電極的一端至所述電極的另一端所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述電極補(bǔ)償裝置還用于分別調(diào)整所述電爐變壓器的低壓端的每個(gè)低壓輸出端輸入至所述電極的有功功率的大小以使每個(gè)電壓輸出端輸入至所述電極的一端的有功功率相等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述無功潮流控制器根據(jù)所述電爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)從所述電爐變壓器低壓端的輸出功率與輸入至所述電極的一端時(shí)的輸入功率計(jì)算所述短網(wǎng)的無功功率的無功量，并根據(jù)所述無功量對(duì)所述短網(wǎng)補(bǔ)償裝置的無功功率進(jìn)行調(diào)整；所述無功潮流控制器根據(jù)所述電爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)從所述電極的一端的輸出功率輸入至所述電極的另一端時(shí)的輸入功率計(jì)算所述電極的無功功率的無功量，并根據(jù)所述無功量對(duì)所述電極補(bǔ)償裝置的無功功率進(jìn)行調(diào)整。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述電爐變壓器為帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的變壓器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一補(bǔ)償裝置與所述帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的變壓器的調(diào)壓繞組相連以對(duì)所述帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的變壓器所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)還包括第三補(bǔ)償裝置，所述第三補(bǔ)償裝置設(shè)置在所述供電網(wǎng)與所述電爐變壓器之間且與所述輸電線路相連，用于對(duì)所述輸電線路產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述無功潮流控制器與所述第三補(bǔ)償裝置相連以根據(jù)所述供電網(wǎng)的輸出功率與所述輸出功率輸入至所述電爐變壓器的高壓端時(shí)的輸入功率計(jì)算所述輸電線路所產(chǎn)生的無功功率的無功量，并根據(jù)所述無功量對(duì)所述第三補(bǔ)償裝置的無功功率的補(bǔ)償量進(jìn)行調(diào)整。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一和第二補(bǔ)償裝置均為可變電容。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第三補(bǔ)償裝置為可變電容。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為本發(fā)明實(shí)施例的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；以及圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)。參見圖1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)100包括供電網(wǎng)110、電爐變壓器120、電極130、用于冶煉合金的電爐140、第一補(bǔ)償裝置150、第二補(bǔ)償裝置160以及無功潮流控制器170。其中電爐變壓器120的高壓端(圖I中電爐變壓器120的左側(cè))通過輸電線路180與供電網(wǎng)Iio相連。電極130的一端(圖I中電極130的上側(cè)部分)通過短網(wǎng)190與電爐變壓器120的低壓端(圖I中電爐變壓器120的左側(cè))相連，且電極130的另一端設(shè)置在電爐140內(nèi)以在冶煉時(shí)對(duì)電爐140內(nèi)的冶煉金屬供電。第一補(bǔ)償裝置150與電爐變壓器120 相連以對(duì)電爐變壓器120產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。第二補(bǔ)償裝置160設(shè)置在電爐變壓器 120與電極130之間以在冶煉時(shí)對(duì)短網(wǎng)190和電極130產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。無功潮流控制器170分別與第一補(bǔ)償裝置150、第二補(bǔ)償裝置160、電爐變壓器120和電極130相連，用于根據(jù)電爐變壓器120的高壓端的輸入功率、低壓端的輸出功率對(duì)第一補(bǔ)償裝置150 的無功功率補(bǔ)償量進(jìn)行控制，以及根據(jù)電爐140在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的電抗大小對(duì)第二補(bǔ)償裝置160的無功功率補(bǔ)償量進(jìn)行控制。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，無功潮流控制器計(jì)算出電爐變壓器所產(chǎn)生的無功功率的無功量(無功消耗量)后，控制第一補(bǔ)償裝置對(duì)電爐變壓器所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行相應(yīng)的無功補(bǔ)償，從而提高電爐變壓器的效率。另外無功潮流控制器計(jì)算出電爐變壓器至電極之間的短網(wǎng)的無功消耗量和電極的一端至另一端的無功消耗量，控制第二補(bǔ)償裝置對(duì)短網(wǎng)消耗的無功量和電極本身消耗的無功量進(jìn)行補(bǔ)償，從而消除了短網(wǎng)以及電極的諧波污染并降低了電爐變壓器通過電極輸入至電爐內(nèi)的三相電間的電力不平衡問題，增加了輸入電爐(礦熱爐)的有功功率，進(jìn)而提高了該系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，有效提升了該系統(tǒng)冶煉的產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗且增加了冶煉效率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一補(bǔ)償裝置150和第二補(bǔ)償裝置160均為可變電容。 通過無功潮流控制器170計(jì)算出無功補(bǔ)償量后，通過調(diào)節(jié)，第一補(bǔ)償裝置150和第二補(bǔ)償裝置160的可變電容的大小從而提供適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償量。進(jìn)一步而言，第二補(bǔ)償裝置160 (低壓補(bǔ)償)實(shí)際上是用控制技術(shù)和短網(wǎng)技術(shù)將大容量、大電流的超低壓電力電容接入電爐140 (礦熱爐)的二次側(cè)(從電爐變壓器120至電極130另一端)的無功補(bǔ)償裝置。第二補(bǔ)償裝置160不僅是無功功率補(bǔ)償原理的最好體現(xiàn)， 還可以使礦熱爐的功率因數(shù)在較高值運(yùn)行，降低短網(wǎng)和一次側(cè)(電爐變壓器120)的無功消耗，消除3次、5次、7次諧波。且能夠調(diào)平三相功率，提高變壓器的輸出能力，使三相功率不平衡度下降，達(dá)到三相功率相等。進(jìn)而使坩鍋擴(kuò)大、熱量集中，提高礦熱爐面溫度，使反應(yīng)加快，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、降耗和增產(chǎn)的目的。具體而言，參見圖2，第二補(bǔ)償裝置160包括短網(wǎng)補(bǔ)償裝置161和電極補(bǔ)償裝置 162。短網(wǎng)補(bǔ)償裝置161設(shè)置在電爐變壓器120的低壓端與電極130之間用于對(duì)從電爐變壓器120的低壓端至電極130之間的短網(wǎng)(電爐變壓器120 二次銅排至集電環(huán)(電極 130的一端)前軟母線所產(chǎn)生的無功消耗)所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行無功補(bǔ)償。由于在大型硅、碳錳爐(電爐140)無功的產(chǎn)生主要是由電弧電流引起的，將補(bǔ)償點(diǎn)前移至短網(wǎng)190處，就地補(bǔ)償短網(wǎng)190的大量無功消耗，由此，提高變壓器的出力，增加冶煉有效輸入功率。這樣電爐變壓器120向爐膛輸入的功率將會(huì)增大，為提高日產(chǎn)創(chuàng)造了必要條件，對(duì)一些不能運(yùn)行在爐變額定檔位的爐子來說，更加具有促進(jìn)和改善作用。電極補(bǔ)償裝置162用于對(duì)從電極130的一端至電極30的另一端(集電環(huán)至爐膛之間的環(huán)流無功消耗需要)所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。另外，電極補(bǔ)償裝置162還用于分別調(diào)整電爐變壓器120的低壓端的每個(gè)低壓輸出端(三相輸出端)輸入至電極130的有功功率的大小以使每個(gè)電壓輸出端輸入至電極的一端的有功功率相等，即保證電爐變壓器 120的低壓端的三相輸出功率相等。由此，電極補(bǔ)償裝置162可對(duì)電爐變壓器120的低壓端輸出的三相電的每一相進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償，即采用不平衡補(bǔ)償，改善了三相電極的強(qiáng)、弱相狀況。如對(duì)于硅錳爐而言，由于三相短網(wǎng)布置不平衡，三相不同的電壓就導(dǎo)致了強(qiáng)、弱相現(xiàn)象的形成，電極補(bǔ)償裝置162補(bǔ)償采取單相并聯(lián)的方式進(jìn)行無功補(bǔ)償，綜合調(diào)節(jié)各相補(bǔ)償容量，使三相電極的有效工作電壓一致，平衡電極電壓，均衡三相吃料，改善三相的強(qiáng)、弱相狀況。補(bǔ)償后根據(jù)爐況調(diào)節(jié)冶煉檔位和相關(guān)工藝參數(shù)，使電極作業(yè)面積擴(kuò)大，達(dá)到增產(chǎn)、降耗的目的。此外，本發(fā)明實(shí)施例的第一補(bǔ)償裝置150和第二補(bǔ)償裝置160的接入方式采用對(duì)點(diǎn)矩陣方式，對(duì)點(diǎn)矩陣的補(bǔ)償方式，可有效解決變壓器、短網(wǎng)、爐膛等三處各自形成的無功環(huán)所消耗的無功，能夠針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)在低壓側(cè)提供了相應(yīng)的無功電流，使電爐功率因數(shù)得到提高，從而提升了系統(tǒng)的冶煉效率，降低能耗，增加冶煉產(chǎn)量。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過無功潮流控制器170對(duì)第二補(bǔ)償裝置160的無功補(bǔ)償量進(jìn)行控制，對(duì)于短網(wǎng)補(bǔ)償裝置161而言，無功潮流控制器170根據(jù)電爐140在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)從電爐變壓器120低壓端的輸出功率與輸入至電極130的一端時(shí)的輸入功率計(jì)算短網(wǎng) 190的無功功率的無功量，并根據(jù)無功量對(duì)短網(wǎng)補(bǔ)償裝置161的無功功率進(jìn)行調(diào)整。具體地，短網(wǎng)190造成的功率損耗為P = 3I2R(瓦)其中，I為短網(wǎng)190流過的電流(安)，R為短網(wǎng)的有效電阻(歐)。由上式可知，要減少短網(wǎng)損耗，一是減少短網(wǎng)的有效電阻，二是減少流過短網(wǎng)的電流。短網(wǎng)的有效電阻可按下式求出R = p20(I + aAt)-mKj ·Κβ ,
S其中，P 2(!為20攝氏度時(shí)的電阻率,銅為O. 0175歐毫米2/米。α為導(dǎo)體電阻的溫度系數(shù)，銅為O. 0043，At為導(dǎo)體溫度與20攝氏度環(huán)境溫度的差值(攝氏度)，S-導(dǎo)體的截面(毫米2)，L為導(dǎo)體的長(zhǎng)度(米)，Kj為導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)；取I至I. 2，Ke為導(dǎo)體的鄰近效應(yīng)系數(shù)。取I. O。另外，無功潮流控制器170根據(jù)電爐140在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)從電極130的一端的輸出功率輸入至電極130的另一端時(shí)的輸入功率計(jì)算電極130的無功功率的無功量，并根據(jù)無功量對(duì)電極130的無功功率進(jìn)行調(diào)整。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，電爐變壓器120為帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的變壓器120。在該示例中，第一補(bǔ)償裝置150與帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的變壓器120的調(diào)壓繞組相連以對(duì)帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的變壓器所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。作為一個(gè)具體的示例，如在硅、碳錳爐變壓器中，帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的硅錳爐變壓器，將第一補(bǔ)償裝置150加裝在調(diào)壓線(調(diào)壓繞組)端。第一補(bǔ)償裝置150的中壓補(bǔ)償可降低電爐變壓器120運(yùn)行中無功損耗，提高電爐變壓器120的效率。需要說明的是，要求電爐變壓器120本身具有調(diào)壓范圍廣，另外由于中壓側(cè)與高壓側(cè)和低壓側(cè)的阻抗電壓較低，從第一補(bǔ)償裝置150到變壓器引出線之間發(fā)生故障時(shí)往往造成電爐變壓器120本身損壞。當(dāng)中壓側(cè)反接時(shí)，其電流上升，容易造成電爐變壓器120中壓線圈過負(fù)荷，因此，為了抑制高次諧波加裝串聯(lián)電抗器(如第一補(bǔ)償裝置150)。本發(fā)明上述兩個(gè)實(shí)施例所述的第一補(bǔ)償裝置150和第二補(bǔ)償裝置160的接入位置實(shí)際上第一補(bǔ)償裝置150為中壓補(bǔ)償，第二補(bǔ)償裝置160為低壓補(bǔ)償。即
(1)第一補(bǔ)償裝置150接入礦熱爐變壓器中壓側(cè)，稱中壓補(bǔ)償。
(2)、第二補(bǔ)償裝置160接入礦熱爐變壓器低壓側(cè)，稱低壓補(bǔ)償。 上述兩種補(bǔ)償方式的原理的依據(jù)如下
有功功率P = SXCOSO，無功功率Q = SX SinO。
S/(Ul)，二次側(cè)相(電爐變壓器 I = S/ (U2)。
視在功率S= λ/ P + Q 一次側(cè)相(電爐變壓器120的高壓端)電流I =
120本身以及電爐變壓器120至電極130的另一端)電流補(bǔ)償容量QC = PX (tgO l_tg0 2)。其中，Ul為一次側(cè)相電壓；U2為二次側(cè)相電壓；tgO I--------補(bǔ)償前功率因數(shù)角正切值；tg02--------補(bǔ)償后功率因數(shù)角正切值。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，還包括第三補(bǔ)償裝置200，第三補(bǔ)償裝置200設(shè)置在供電網(wǎng)110與電爐變壓器120之間且與輸電線路180相連，用于對(duì)輸電線路產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。進(jìn)一步地，如圖2所示，無功潮流控制器170與第三補(bǔ)償裝置200相連以根據(jù)供電網(wǎng)110的輸出功率與輸出功率輸入至電爐變壓器120的高壓端時(shí)的輸入功率計(jì)算輸電線路180所產(chǎn)生的無功功率的無功量，并根據(jù)無功量對(duì)第三補(bǔ)償裝置200的無功功率的補(bǔ)償量進(jìn)行調(diào)整。在該示例中，第三補(bǔ)償裝置200為可變電容。通過本發(fā)明的實(shí)施例，通過無功潮流控制器170計(jì)算該系統(tǒng)中各個(gè)部分的無功消耗，從而控制第一至第三補(bǔ)償裝置200分別對(duì)各部分的武功消耗進(jìn)行補(bǔ)償，不僅提高了該系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，且解決了三相電平衡問題，從而使得該系統(tǒng)的工作效率得到提升，提高冶煉速度并降低能耗。本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)采用中低壓集成補(bǔ)償，中壓采用視在功率控制，低壓采用功率因數(shù)控制，二者互補(bǔ)，相互集成。因考慮整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)的無功量，設(shè)計(jì)最大補(bǔ)償容量對(duì)系統(tǒng)不會(huì)造成過補(bǔ)，但由于系統(tǒng)的集中控制，最低功率因數(shù)不低于O. 92。該系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集硅錳爐電參數(shù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行三相不等量補(bǔ)償，循環(huán)投切，可把對(duì)系統(tǒng)的沖擊減小到最小，無功潮流控制器170具有中低壓側(cè)數(shù)據(jù)顯示與保存功能，用戶可采集并顯示中壓側(cè)的電壓、電流、 有功功率、無功功率、視在功率、單相功率因數(shù)、綜合功率因數(shù)等電參數(shù)，系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)庫(kù)功能，可周期性采集數(shù)據(jù)并保存在計(jì)算機(jī)中，用戶可隨時(shí)查看并導(dǎo)出數(shù)據(jù)，無功潮流控制器 170具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)采用了電量變送器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，電量變送器與上位機(jī)之間的通信采用 MODBUS協(xié)議編制，解決了上下位硬件之間的通訊問題。(2)采集數(shù)據(jù)時(shí)采用平均加權(quán)濾波方式進(jìn)行處理，使所采集數(shù)據(jù)可靠。(3)采用Windows圖形界面、操作簡(jiǎn)便、可視化程序高、人機(jī)交互及可移植性能強(qiáng)。(4)數(shù)據(jù)庫(kù)功能強(qiáng)大，便于查詢、報(bào)表和打印。(5)輸入控制采用模糊控制方式，按照“先進(jìn)先出，后進(jìn)后出”原則，實(shí)現(xiàn)“循環(huán)操作”。本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)低壓補(bǔ)償采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的矩陣方式進(jìn)行補(bǔ)償，將中、低壓按照阻抗計(jì)算及存在無功電流環(huán)的分布將補(bǔ)償點(diǎn)分為三段，即流中壓一個(gè)點(diǎn)，低壓兩個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)(短網(wǎng)的補(bǔ)償以及電極的補(bǔ)償)，低壓按比例I : 2的方式分配補(bǔ)償量分別接入補(bǔ)償點(diǎn)I (短網(wǎng)補(bǔ)償裝置的接入點(diǎn))、補(bǔ)償點(diǎn)2(電極補(bǔ)償裝置的接入點(diǎn))，控制采用三環(huán)聯(lián)合集成控制，以三個(gè)無功電流在滿負(fù)荷及超負(fù)荷30%的情況下所產(chǎn)生的無功電流為控制核心、并兼顧電壓和功率因數(shù)，運(yùn)用雙閉環(huán)控制。本發(fā)明的實(shí)施例已在25000KVA錳硅電爐上得到運(yùn)行，運(yùn)用中低壓聯(lián)合補(bǔ)償技術(shù)后電爐功率因數(shù)從O. 65提高到O. 92以上，生產(chǎn)過程順暢，爐況順行，操作容易，日產(chǎn)量從 105噸/天提高到132噸/天以上，提高10%以上，單位冶煉電耗降低3%以上，極大地改善生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個(gè)或更多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的范圍包括另外的實(shí)現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時(shí)的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實(shí)施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認(rèn)為是用于實(shí)現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實(shí)現(xiàn)在任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(如基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)、包括處理器的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用。就本說明書而言，"計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)"可以是任何可以包含、存儲(chǔ)、通信、 傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用的裝置。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下具有一個(gè)或多個(gè)布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計(jì)算機(jī)盤盒(磁裝置)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，只讀存儲(chǔ)器(ROM)，可擦除可編輯只讀存儲(chǔ)器(EPR0M或閃速存儲(chǔ)器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲(chǔ)器(⑶ROM)。另外，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質(zhì)，因?yàn)榭梢岳缤ㄟ^對(duì)紙或其他介質(zhì)進(jìn)行光學(xué)掃描，接著進(jìn)行編輯、解譯或必要時(shí)以其他合適方式進(jìn)行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實(shí)現(xiàn)。在上述實(shí)施方式中，多個(gè)步驟或方法可以用存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實(shí)現(xiàn)。例如，如果用硬件來實(shí)現(xiàn)，和在另一實(shí)施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項(xiàng)或他們的組合來實(shí)現(xiàn)具有用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)等。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括方法實(shí)施例的步驟之一或其組合。此外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括供電網(wǎng)；電爐變壓器，所述電爐變壓器的高壓端通過輸電線路與所述供電網(wǎng)相連；電極，所述電極的一端通過短網(wǎng)與所述電爐變壓器的低壓端相連；用于冶煉合金的電爐，其中，所述電極的另一端設(shè)置在所述電爐內(nèi)以在冶煉時(shí)對(duì)電爐內(nèi)的冶煉金屬供電；第一補(bǔ)償裝置，所述第一補(bǔ)償裝置與所述電爐變壓器相連以對(duì)所述電爐變壓器產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償；第二補(bǔ)償裝置，所述第二補(bǔ)償裝置設(shè)置在所述電爐變壓器與所述電極之間以在所述冶煉時(shí)對(duì)所述短網(wǎng)和所述電極產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償；無功潮流控制器，所述無功潮流控制器分別與所述第一補(bǔ)償裝置、所述第二補(bǔ)償裝置、 所述變壓器和所述電極相連，用于根據(jù)所述電爐變壓器的高壓端的輸入功率、低壓端的輸出功率對(duì)所述第一補(bǔ)償裝置的無功功率補(bǔ)償量進(jìn)行控制，以及根據(jù)所述電爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的電抗大小對(duì)所述第二補(bǔ)償裝置的無功功率補(bǔ)償量進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述第二補(bǔ)償裝置進(jìn)一步包括短網(wǎng)補(bǔ)償裝置，所述短網(wǎng)補(bǔ)償裝置設(shè)置在所述電爐變壓器的低壓端與所述電極之間用于對(duì)從所述電爐變壓器的低壓端至所述電極之間的短網(wǎng)所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行無功補(bǔ)電極補(bǔ)償裝置，所述電極補(bǔ)償裝置用于對(duì)從所述電極的一端至所述電極的另一端所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述電極補(bǔ)償裝置還用于分別調(diào)整所述電爐變壓器的低壓端的每個(gè)低壓輸出端輸入至所述電極的有功功率的大小以使每個(gè)電壓輸出端輸入至所述電極的一端的有功功率相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述無功潮流控制器根據(jù)所述電爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)從所述電爐變壓器低壓端的輸出功率與輸入至所述電極的一端時(shí)的輸入功率計(jì)算所述短網(wǎng)的無功功率的無功量，并根據(jù)所述無功量對(duì)所述短網(wǎng)補(bǔ)償裝置的無功功率進(jìn)行調(diào)整；所述無功潮流控制器根據(jù)所述電爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)從所述電極的一端的輸出功率輸入至所述電極的另一端時(shí)的輸入功率計(jì)算所述電極的無功功率的無功量，并根據(jù)所述無功量對(duì)所述電極補(bǔ)償裝置的無功功率進(jìn)行調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述電爐變壓器為帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的變壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述第一補(bǔ)償裝置與所述帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的變壓器的調(diào)壓繞組相連以對(duì)所述帶串聯(lián)變壓器調(diào)壓的變壓器所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，還包括 第三補(bǔ)償裝置，所述第三補(bǔ)償裝置設(shè)置在所述供電網(wǎng)與所述電爐變壓器之間且與所述輸電線路相連，用于對(duì)所述輸電線路產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述無功潮流控制器與所述第三補(bǔ)償裝置相連以根據(jù)所述供電網(wǎng)的輸出功率與所述輸出功率輸入至所述電爐變壓器的高壓端時(shí)的輸入功率計(jì)算所述輸電線路所產(chǎn)生的無功功率的無功量， 并根據(jù)所述無功量對(duì)所述第三補(bǔ)償裝置的無功功率的補(bǔ)償量進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一和第二補(bǔ)償裝置均為可變電容。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述第三補(bǔ)償裝置為可變電容。
全文摘要
本發(fā)明提出一種合金冶煉電爐系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)，包括供電網(wǎng)；電爐變壓器，通過輸電線路與供電網(wǎng)相連；電極，電極的一端與電爐變壓器相連；電爐，電極的另一端設(shè)置在電爐內(nèi)以對(duì)電爐內(nèi)的冶煉金屬供電；第一補(bǔ)償裝置，與電爐變壓器相連以對(duì)電爐變壓器產(chǎn)生的無功進(jìn)行補(bǔ)償；第二補(bǔ)償裝置，設(shè)置在電爐變壓器與電極之間以對(duì)短網(wǎng)和電極產(chǎn)生的無功進(jìn)行補(bǔ)償；無功潮流控制器，用于根據(jù)電爐變壓器的輸入功率、輸出功率對(duì)第一補(bǔ)償裝置的無功功率補(bǔ)償量進(jìn)行控制，根據(jù)電爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的電抗大小對(duì)第二補(bǔ)償裝置的無功功率補(bǔ)償量進(jìn)行控制。本發(fā)明的實(shí)施例能夠有效降低短網(wǎng)無功消耗、提高三相電力平衡，降低能耗且提升冶煉速度。
文檔編號(hào)H02J3/26GK102593845SQ20121006164
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者謝子洪 申請(qǐng)人:云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司