專利名稱：冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓無功補償領(lǐng)域，尤其是一種提高冶金行業(yè)供電系統(tǒng)功率因素的冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
冶金行業(yè)是指對金屬礦物的勘探、開采、精選、冶煉、以及軋制成材的行業(yè)，包括黑色冶金エ業(yè)和有色冶金エ業(yè)兩大類，是重要的原材料エ業(yè)部門，為國民經(jīng)濟各部門提供金屬材料，也是經(jīng)濟發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而其電能消耗卻非常大，占企業(yè)生產(chǎn)成本的70%左右，因此降低電能消耗、改善冶煉電爐的綜合效能對冶金企業(yè)至關(guān)重要。冶金行業(yè)供電系統(tǒng)主要由高壓供電網(wǎng)絡(luò)、電站變、爐變、短網(wǎng)系統(tǒng)組成，而短網(wǎng)系統(tǒng)為低壓大電流系統(tǒng)，其最大電流可達數(shù)十萬安培，不得不采用水冷裝置對供電系統(tǒng)進行強制冷卻，設(shè)備自然功率因數(shù)僅為0. 7-0. 8，低功率因數(shù)導(dǎo)致爐變效率低下、無功消耗過大、三相不平衡嚴重，進而導(dǎo)致冶煉效率低壓、電費劇增、低效高耗。冶煉設(shè)備工作時供電系統(tǒng)有快速、瞬變的無功和聞次諧波，引起冶煉系統(tǒng)電壓、電流波形畸變，増加線損和爐變損耗，降低電能質(zhì)量。電能質(zhì)量問題主要有冶煉系統(tǒng)所需無功功率較大，供電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波、電壓閃變、沖擊和涌流現(xiàn)象，低壓短網(wǎng)側(cè)三相空間結(jié)構(gòu)不對稱導(dǎo)致三相不平衡、増加損耗，功率因數(shù)低、電壓跌落現(xiàn)象嚴重?，F(xiàn)有的電爐二次補償裝置投切開關(guān)主要采用真空接觸器或復(fù)合開關(guān)，其具有投切涌流大、機械壽命短、抗粉塵能力差等缺點。在冶金行業(yè)中采用高壓側(cè)補償?shù)姆绞揭壮霈F(xiàn)低壓側(cè)過補償、無功倒送等問題，不能及時的補償短網(wǎng)側(cè)的無功。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有冶金行業(yè)的供電系統(tǒng)中設(shè)備自然功率因數(shù)較低導(dǎo)致爐變效率低下、無功消耗過大和三相不平衡比較嚴重的缺陷，提供ー種冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，提高設(shè)備自然功率因數(shù)，提高爐變效率，降低無功消耗，同時也使三相不平衡趨于穩(wěn)定。本發(fā)明還解決了現(xiàn)有技術(shù)中引起冶煉系統(tǒng)電壓、電流波形畸變，増加線損和爐變損耗并降低電能質(zhì)量的缺陷，提供ー種冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，防止冶煉系統(tǒng)電壓、電流波形畸變，降低線損和爐變損耗以提高電能質(zhì)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用 的技術(shù)方案是ー種冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，補償系統(tǒng)包括高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、與高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)串聯(lián)的短網(wǎng)系統(tǒng)、與短網(wǎng)系統(tǒng)串聯(lián)的冶金設(shè)備，冶金設(shè)備并聯(lián)有低壓動態(tài)補償裝置，短網(wǎng)系統(tǒng)與冶金設(shè)備共同并聯(lián)有爐變系統(tǒng)，爐變系統(tǒng)的高壓側(cè)接高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。冶金設(shè)備與低壓動態(tài)補償裝置相串聯(lián)，大量無功電流直接經(jīng)低壓電容器和冶金設(shè)備形成的回路流過，不在經(jīng)過短網(wǎng)系統(tǒng)、爐變系統(tǒng)及高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在提高功率因數(shù)的同時，可提高爐變的有功輸出率，降低爐變、短網(wǎng)的無功消耗；功率因數(shù)提高就可以延長冶金設(shè)備的使用壽命，優(yōu)化冶金設(shè)備供電質(zhì)量，實現(xiàn)節(jié)能降耗、提高冶金設(shè)備可靠性的效益；低壓動態(tài)補償裝置能防止冶煉系統(tǒng)電壓、電流波形畸變，降低線損和爐變損耗以提高電能質(zhì)量，實現(xiàn)對短網(wǎng)的快速、動態(tài)無功補償。作為優(yōu)選，低壓動態(tài)補償裝置包括雙向晶閘管觸發(fā)裝置、與雙向晶閘管觸發(fā)裝置相串聯(lián)的熔斷器、與雙向晶閘管觸發(fā)裝置相串聯(lián)的冶金行業(yè)用低壓電容器，雙向晶閘管觸發(fā)裝置的控制接ロ與PLC控制器相連；雙向晶閘管觸發(fā)裝置與低壓電容器之間連接有箔繞方形干式鐵芯電抗器。補償方式分為共補和分補，雙向晶閘管觸發(fā)裝置具有電壓上升率高和觸發(fā)功率大的特點，解決了采用帶有雙向警察管的隔離型光耦作為門極驅(qū)動器件時由于電壓臨界上升參數(shù)過低而產(chǎn)生的上電誤導(dǎo)通現(xiàn)象；PLC控制器可以根據(jù)短網(wǎng)側(cè)補償容量大小，任意擴展控制補償裝置的路數(shù)，數(shù)百路采用ー套PLC控制器。作為優(yōu)選，雙向晶閘管觸發(fā)裝置采用基于IGBT的過零晶閘管觸發(fā)裝置，IGBT器件帶有齊納ニ極管保護；低壓電容器為星形連接。雙向晶閘管觸發(fā)裝置基于IGBT，其抗沖擊能力大為提高，比較適用于冶金行業(yè)補償裝置；齊納ニ極管保護，耐壓為1200-1600V，電流達8A，且IGBT的電壓臨界上升率達5000V/US。作為優(yōu)選，箔繞方形干式鉄心電抗器包括方形的鉄心、鐵心兩端的鐵軛及纏繞在鉄心外的線圈。方形結(jié)構(gòu)，制作方便，同時降低了損耗和產(chǎn)品成本，電抗器串聯(lián)后，可降低系統(tǒng)無功及電壓沖擊對低壓電容器的影響，同時濾除系統(tǒng)中的部分諧波，提高設(shè)備的使用壽命。作為優(yōu)選，線圈為三層鋁箔疊繞而成，鋁箔的層與層之間粘合有絕緣預(yù)浸布，線圈的內(nèi)表面和外表面均有絕緣預(yù)浸布包裏。線圈為鋁箔，多層鋁箔疊繞，并在層間設(shè)置絕緣預(yù)浸布，減小層間渦流損耗，降低發(fā)熱量；鋁箔整體由絕緣預(yù)浸布包裏，鋁箔線圈疊繞牢固，提高電抗器整體的機械強度；鋁箔作為線圈繞制簡單，而且可以保證線圈表面平整。作為優(yōu)選，絕緣預(yù)浸布的厚度為0. 1-0. 25_，絕緣預(yù)浸布由基材及在基材外表浸潰并烘焙的環(huán)氧樹脂組成，所述的基材由聚脂薄膜和聚脂纖維交織而成?；臑榻^緣材料，環(huán)氧樹脂為絕緣材料，絕緣預(yù)浸布經(jīng)過規(guī)定溫度預(yù)烘后自身會產(chǎn)生粘性，與鋁箔粘帖牢固。作為優(yōu)選，鋁箔層間的絕緣預(yù)浸布及線圈內(nèi)、外表面的絕緣預(yù)浸布均伸出到纏繞的鋁箔的上端外。絕緣預(yù)浸布的端部伸出可以防止線圈端部短路現(xiàn)象的發(fā)生。作為優(yōu)選，線圈的下端具有引出排，引出排采用鋁排，鋁箔與鋁排之間采用氬弧焊焊接固定；下端的引出排沿著線圈的內(nèi)部從線圈的下端延伸到上端，伸出到線圈上端的屬于下端的引出排的連接部位與屬于上端的引出排的連接部位相對線圈的中線線對稱。引出排采用鋁排，與線圈的材質(zhì)性能相同，損耗小，確保良好的導(dǎo)電性；鋁箔與鋁排之間用氬弧焊可以得到較好的焊接效果，焊接牢固，焊渣少，平整度也較高。作為優(yōu)選，鉄心采用同一尺寸的硅鋼片層疊而成，硅鋼片為方形結(jié)構(gòu)。方形結(jié)構(gòu)是鐵心的寬度方向尺寸減小，縮小鐵心的體積，硅鋼片使用ー個規(guī)格，制作簡單；硅鋼片層疊形成多段結(jié)構(gòu)，使得電感三相平衡度好，鉄心不易磁飽和。作為優(yōu)選，低壓電容器使用耐120°C以上的高溫膜、低場強設(shè)計，單臺電容器設(shè)有中間抽頭?？蓾M足不同分組不同補償容量的需求，同時保證了抵押電容器在冶金行業(yè)復(fù)雜供電系統(tǒng)中的圓形可靠性；解決了常用的低壓自愈式電容器抗諧波及涌流能力差、抗粉塵及高溫能力差的特點，保證了短網(wǎng)側(cè)無功補償裝置的運行可靠性。本發(fā)明的有益效果是冶金設(shè)備與低壓動態(tài)補償裝置相串聯(lián)，大量無功電流直接、經(jīng)低壓電容器和冶金設(shè)備形成的回路流過，不在經(jīng)過短網(wǎng)系統(tǒng)、爐變系統(tǒng)及高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在提高功率因數(shù)的同時，可提高爐變的有功輸出率，降低爐變、短網(wǎng)的無功消耗。


圖I是本發(fā)明一種系統(tǒng)阻抗結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明一種低壓動態(tài)無功補償裝置系統(tǒng) 圖3是本發(fā)明ー種線圈結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明圖3所不線圈的俯視圖；
圖5是本發(fā)明一種線圈局部放大 圖6是本發(fā)明一種鋁箔與鋁排連接示意 圖中1、高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)阻杭，2、爐變系統(tǒng)阻杭，3、短網(wǎng)系統(tǒng)阻杭，4、低壓動態(tài)補償裝置阻杭，5、冶金設(shè)備阻杭，6、PLC控制器，7、雙向晶閘管觸發(fā)裝置，8、箔繞方形干式鐵心電抗器，9、低壓電容器，10、絕緣預(yù)浸布，11、鋁箔，12、進線排，13、出線排，14、鉄心。
具體實施例方式下面通過具體實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進ー步具體的說明。實施例ー種冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，包括高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、與高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)串聯(lián)的短網(wǎng)系統(tǒng)、與短網(wǎng)系統(tǒng)串聯(lián)的冶金設(shè)備，冶金設(shè)備并聯(lián)有低壓動態(tài)補償裝置，短網(wǎng)系統(tǒng)與冶金設(shè)備共同并聯(lián)有爐變系統(tǒng)，爐變系統(tǒng)的高壓側(cè)接高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部的阻抗(參見附圖I)包括高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)阻抗1，短網(wǎng)系統(tǒng)阻抗3，爐變系統(tǒng)阻抗2，低壓動態(tài)補償裝置阻抗4，冶金設(shè)備阻抗5。110KV的高壓電網(wǎng)直接接入爐變系統(tǒng)的高壓一次側(cè)，爐變系統(tǒng)的低壓側(cè)通過短網(wǎng)系統(tǒng)連接于冶金設(shè)備上，低壓動態(tài)補償裝置連接與爐變系統(tǒng)二次低壓側(cè)，也即短網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)。低壓動態(tài)補償裝置(參見附圖2)包括雙向晶閘管觸發(fā)裝置7、與雙向晶閘管觸發(fā)裝置相串聯(lián)的熔斷器、與雙向晶閘管觸發(fā)裝置相串聯(lián)的冶金行業(yè)用低壓電容器9，雙向晶閘管觸發(fā)裝置的控制接ロ與PLC控制器6相連；雙向晶閘管觸發(fā)裝置與低壓電容器之間連接有箔繞方形干式鐵芯電抗器8。雙向晶閘管觸發(fā)裝置采用基于IGBT的過零晶閘管觸發(fā)裝置，IGBT器件帶有齊納ニ極管保護。雙向晶閘管觸發(fā)裝置包括雙向可控硅和繼電器(參見附圖2 )，雙向可控硅的第一電極與繼電器的一端相連，雙向可控硅的第二電極與繼電器的另一端相連。雙向晶閘管觸發(fā)裝置的控制接ロ與PLC控制器相連，PLC控制器具有12個控制輸出口，ー個PLC控制器連接12個雙向晶閘管觸發(fā)裝置。每一雙向晶閘管觸發(fā)裝置具有三個雙向可控硅和三個繼電器，每一雙向晶閘管觸發(fā)裝置通過三個熔斷器連接三相電源。雙向晶閘管觸發(fā)裝置的第二級連接有低壓電容器。三個雙向可控硅的第二電極分別與三個繼電器的另一端和三個電容器的一端相連，三個電容器的另一端都與中性線相連，三個電容器組成星形連接。補償裝置的主排采用水冷母排，単相分組補償采用矩形銅排與水冷母排相連接。箔繞方形干式鉄心電抗器包括鉄心14、鐵心兩端的鐵軛及纏繞在鉄心外的線圈。鐵心采用同一尺寸的硅鋼片層疊而成，硅鋼片為方形結(jié)構(gòu)，鉄心為方形結(jié)構(gòu)。鉄心外部纏繞有三層鋁箔11 (參見附圖3附圖4)，鋁箔與鋁箔之間粘有絕緣預(yù)浸布10，最里層的鋁箔的內(nèi)表面和最外層的鋁箔的外表面均粘有絕緣預(yù)浸布10，絕緣預(yù)浸布的上端伸出到鋁箔的上端面5_ (參見附圖5)。鋁箔的下端通過氬弧焊焊接固定有引出排，引出排采用鋁排(參見附圖6)，引出排從線圈內(nèi)部穿到線圈上端為進線排12，引出排從線圈外部穿到線圈上端為出線排13，進線排的連接端與出線排的連接端相對線圈的中線線對稱。絕緣預(yù)浸布的厚度為0. 2mm，絕緣預(yù)浸布由基材及在基材外表浸潰并烘焙的環(huán)氧樹脂組成，所述的基材由聚脂薄膜和聚脂纖維交織而成。低壓動態(tài)補償裝置具有一個補償裝置拒，補償裝置柜的柜體采用敷鋁鋅板結(jié)構(gòu)，柜體的前后均設(shè)置有散熱孔，柜體的上部和底部均設(shè)置有軸流風(fēng)機，柜體下部還設(shè)置有通風(fēng)道。 以上所述的實施例只是本發(fā)明的一種較佳方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。
權(quán)利要求
1.一種冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于補償系統(tǒng)包括高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、與高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)串聯(lián)的短網(wǎng)系統(tǒng)、與短網(wǎng)系統(tǒng)串聯(lián)的冶金設(shè)備，冶金設(shè)備并聯(lián)有低壓動態(tài)補償裝置，短網(wǎng)系統(tǒng)與冶金設(shè)備共同并聯(lián)有爐變系統(tǒng)，爐變系統(tǒng)的高壓側(cè)接高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冶金 行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于低壓動態(tài)補償裝置包括雙向晶閘管觸發(fā)裝置、與雙向晶閘管觸發(fā)裝置相串聯(lián)的熔斷器、與雙向晶閘管觸發(fā)裝置相串聯(lián)的冶金行業(yè)用低壓電容器，雙向晶閘管觸發(fā)裝置的控制接口與PLC控制器相連；雙向晶閘管觸發(fā)裝置與低壓電容器之間連接有箔繞方形干式鐵芯電抗器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于雙向晶閘管觸發(fā)裝置采用基于IGBT的過零晶閘管觸發(fā)裝置，IGBT器件帶有齊納二極管保護；低壓電容器為星形連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于箔繞方形干式鐵心電抗器包括方形的鐵心、鐵心兩端的鐵軛及纏繞在鐵心外的線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于線圈為三層鋁箔疊繞而成，鋁箔的層與層之間粘合有絕緣預(yù)浸布，線圈的內(nèi)表面和外表面均有絕緣預(yù)浸布包裹。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于絕緣預(yù)浸布的厚度為O. 1-0. 25_，絕緣預(yù)浸布由基材及在基材外表浸潰并烘焙的環(huán)氧樹脂組成，所述的基材由聚脂薄膜和聚脂纖維交織而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于鋁箔層間的絕緣預(yù)浸布及線圈內(nèi)、外表面的絕緣預(yù)浸布均伸出到纏繞的鋁箔的上端外。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于線圈的下端具有引出排，引出排采用鋁排，鋁箔與鋁排之間采用氬弧焊焊接固定；下端的引出排沿著線圈的內(nèi)部從線圈的下端延伸到上端，伸出到線圈上端的屬于下端的引出排的連接部位與屬于上端的引出排的連接部位相對線圈的中線線對稱。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于鐵心采用同一尺寸的娃鋼片層疊而成，娃鋼片為方形結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)，其特征在于低壓電容器使用耐120°C以上的高溫膜、低場強設(shè)計，單臺電容器設(shè)有中間抽頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冶金行業(yè)短網(wǎng)側(cè)低壓動態(tài)無功補償系統(tǒng)。解決了現(xiàn)有冶金行業(yè)的供電系統(tǒng)中設(shè)備自然功率因數(shù)較低導(dǎo)致爐變效率低下、無功消耗過大和三相不平衡比較嚴重的缺陷，包括高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、與高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)串聯(lián)的短網(wǎng)系統(tǒng)、與短網(wǎng)系統(tǒng)串聯(lián)的冶金設(shè)備，冶金設(shè)備并聯(lián)有低壓動態(tài)補償裝置，短網(wǎng)系統(tǒng)與冶金設(shè)備共同并聯(lián)有爐變系統(tǒng)，爐變系統(tǒng)的高壓側(cè)接高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。冶金設(shè)備與低壓動態(tài)補償裝置相串聯(lián)，大量無功電流直接經(jīng)低壓電容器和冶金設(shè)備形成的回路流過，不在經(jīng)過短網(wǎng)系統(tǒng)、爐變系統(tǒng)及高壓供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在提高功率因數(shù)的同時，可提高爐變的有功輸出率，降低爐變、短網(wǎng)的無功消耗。
文檔編號H02J3/18GK102629765SQ20121006303
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者喻德來, 孫新年, 楊圣利 申請人:杭州銀湖電氣設(shè)備有限公司