專利名稱：礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶煉行業(yè)中礦熱爐低壓側(cè)無功補(bǔ)償及諧波治理專用裝置，尤其涉及一種礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會科技的進(jìn)步，鋼鐵、化工、太陽能等行業(yè)的加速發(fā)展，而鐵合金、電石、硅等冶煉產(chǎn)品是鋼鐵、化工、太陽能等行業(yè)的主要原料，致使鐵合金、電石、硅等冶煉產(chǎn)品市場需求越來越大，從而刺激高耗能冶煉產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。生產(chǎn)鐵合金、電石、硅等產(chǎn)品的設(shè)備大多數(shù)是礦熱爐，而礦熱爐是我國電能耗電大戶，致使我國電カ供應(yīng)越來越緊張，且中央政策把“十二五”期間單位GDP綜合能耗比2010·年降低16%”作為硬指標(biāo)的今天，礦熱爐的節(jié)能降耗、提高供電質(zhì)量、優(yōu)化電能是越來越重要、越來越重視。礦熱爐又稱電阻電弧爐，是ー種高耗能的エ業(yè)冶煉電爐。其由爐殼、爐蓋、爐襯、短網(wǎng)、水冷系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、電極売、電極壓放及升降系統(tǒng)、上下料系統(tǒng)、把持器、燒穿器、液壓系統(tǒng)、礦熱爐變壓器及各種電氣設(shè)備等部分構(gòu)成。礦熱爐的供電系統(tǒng)主要是由帶有載調(diào)壓的礦熱爐變壓器、短網(wǎng)、高壓配電柜組成，礦熱爐變壓器低壓側(cè)、短網(wǎng)及電極工作在大電流環(huán)境中，最大電流可以達(dá)到上萬安培，而在生產(chǎn)過程中除了需要用于電弧熔煉的有功功率之外，還需要感性無功功率用于建立和消除系統(tǒng)短網(wǎng)電磁場,致短網(wǎng)的感抗占整個系統(tǒng)感抗的70%以上，因此短網(wǎng)的電氣性能決定了礦熱爐的電氣性能，以致礦熱爐的自然功率因數(shù)都在0. 7與0. 8之間，甚至更低，較低的功率因數(shù)不僅降低變壓器的有功輸出能力、消耗大量的無功功率，且由于耗電過多被電カ部門加收部分電カ罰款，因此有必要采取一定的措施，降低能耗。而提高短網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)是降低能耗，提聞冶煉效率的有效手段之一。電阻電弧爐，顧名思義，冶煉過程中既有電阻性負(fù)荷也有電弧性負(fù)荷，其電弧加熱過程和純電弧爐冶煉一祥，會產(chǎn)生諧波污染。經(jīng)過多年在礦熱爐現(xiàn)場測試的結(jié)果表明礦熱爐產(chǎn)生的諧波電流主要集中表現(xiàn)為3次和5次。因此，為了提高電能質(zhì)量，減少短網(wǎng)損耗，清潔電能，在礦熱爐低壓側(cè)必須加裝相應(yīng)濾波器。目前，為了提高礦熱爐功率因數(shù)，大多采用并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式，即無功補(bǔ)償設(shè)備。主要補(bǔ)償方式有三種，分別是高壓側(cè)無功補(bǔ)償、低壓側(cè)無功補(bǔ)償、高/中壓無功補(bǔ)償與低壓無功補(bǔ)償結(jié)合。礦熱爐高壓側(cè)高壓無功補(bǔ)償在礦熱爐變壓器高壓側(cè)安裝高壓無功補(bǔ)償設(shè)備，雖然解決了電カ公司高壓計量時功率因數(shù)達(dá)標(biāo)(即カ率達(dá)標(biāo))，降低高壓電網(wǎng)損耗問題，但是對礦熱爐變壓器及短網(wǎng)工作狀況無任何改變，不能提高變壓器有功輸出能力、減少變壓器損害、減少短網(wǎng)損耗等問題。礦熱爐低壓側(cè)低壓無功補(bǔ)償在礦熱爐變壓器低壓側(cè)安裝低壓無功補(bǔ)償設(shè)備，既能使計量點(diǎn)力率達(dá)標(biāo)，又能増加變壓器有功輸出能力、降低變壓器損耗、降低短網(wǎng)損耗、改善短網(wǎng)功率因數(shù)、提高產(chǎn)量?？梢哉f礦熱爐低壓側(cè)低壓無功補(bǔ)償在技術(shù)上、效果上都比較理想，但是低壓無功補(bǔ)償投入成本較高，讓ー些企業(yè)在投入方面有些猶豫。低壓側(cè)低壓無功補(bǔ)償由成百上千組低壓電容器與相應(yīng)投切機(jī)構(gòu)組成，所以占地面積大，且現(xiàn)場運(yùn)行環(huán)境惡劣，會加快設(shè)備的老化，導(dǎo)致后續(xù)維護(hù)費(fèi)用較大，再加上大量的低壓電容器對諧波的放大作用，致使系統(tǒng)諧波增加，增加諧波污染。高/中壓無功補(bǔ)償與低壓無功補(bǔ)償結(jié)合方式結(jié)合以上兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，也有一些企業(yè)采用高/中壓無功補(bǔ)償與低壓無功補(bǔ)償結(jié)合方式，投入費(fèi)用比全低壓側(cè)低壓無功補(bǔ)償減少50%，但是這部分低壓電容器在運(yùn)行吋，同樣存在以上低壓側(cè)低壓無功補(bǔ)償?shù)膯栴}。且低壓側(cè)低壓無功補(bǔ)償對系統(tǒng)諧波放大，給高壓側(cè)電容器帶來危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明充分考慮以上幾種方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，提出一種低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償兼濾 波方案，通過礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，綜合低壓側(cè)低壓無功補(bǔ)償與高壓無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)，同時克服低壓無功補(bǔ)償和高壓側(cè)高壓無功補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)，為冶煉行業(yè)的礦熱爐提高系統(tǒng)功率因數(shù)，濾除系統(tǒng)產(chǎn)生諧波，節(jié)約系統(tǒng)能耗，増加生產(chǎn)效率，延長設(shè)備使用壽命。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供ー種礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，包括升壓變壓器、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測控制器和后臺監(jiān)控系統(tǒng)；所述升壓變壓器的一次繞組連接于礦熱爐變壓器的低壓側(cè)，升壓變壓器的ニ次繞組上連接所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置；所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置中設(shè)有主要由高壓濾波電容器和濾波電抗器串聯(lián)構(gòu)成的濾波補(bǔ)償支路，所述濾波補(bǔ)償支路中還串接有高壓斷路器；所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器用于監(jiān)測礦熱爐用電系統(tǒng)的電參量，且所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器電連接所述高壓斷路器以控制所述高壓斷路器的通斷；所述后臺監(jiān)控系統(tǒng)與所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器通訊連接，用于升壓變壓器、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置和礦熱爐用電系統(tǒng)的在線監(jiān)測。其中，所述升壓變壓器的容量為礦熱爐實際運(yùn)行的最大感性無功功率的I. 2倍，升壓變壓器的二次繞組輸出電壓為IOkV或35kV。其中，所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)接于所述升壓變壓器二次繞組上的三次諧波濾波補(bǔ)償回路和五次諧波濾波補(bǔ)償回路，所述三次諧波濾波補(bǔ)償回路和五次諧波濾波補(bǔ)償回路均具有三條所述濾波補(bǔ)償支路，所述各濾波補(bǔ)償回路的三條濾波補(bǔ)償支路采用三角形接法連接于升壓變壓器二次繞組的三相上。其中，所述礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置還包括微機(jī)綜合保護(hù)裝置，所述三次諧波濾波補(bǔ)償回路和五次諧波濾波補(bǔ)償回路中還設(shè)有用于采集支路電流信號并提供給所述微機(jī)綜合保護(hù)裝置的電流互感器，所述微機(jī)綜合保護(hù)裝置電連接所述電流互感器，在電流異常時控制切斷所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置。其中，所述濾波補(bǔ)償支路中還串接有噴逐式熔斷器。其中，所述濾波補(bǔ)償支路中還串接有隔離開關(guān)。其中，所述高壓濾波電容器采用雙面粗化聚丙烯膜作固體介質(zhì)，芐基甲苯或ニ芳基こ烷作液體介質(zhì)，以折邊鋁箔為極板。其中，所述濾波電抗器為干式空心結(jié)構(gòu)，采用電エ專用玻璃纖維束預(yù)浸環(huán)氧樹脂后成型。其中，所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器主要包括數(shù)字處理內(nèi)核、16位A/D模塊、高精度電流電壓互感器和繼電器，所述數(shù)字處理內(nèi)核由DSP、FPGA、ARM構(gòu)成；所述高精度電流電壓互感器通過所述16位A/D模塊連接所述數(shù)字處理內(nèi)核，所述數(shù)字處理內(nèi)核連接所述繼電器。其中，所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器與后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間采用有線通訊方式或無線通訊方式，所述有線通訊方式包括通過以太網(wǎng)、RS485或RS232連接，所述無線通訊方式包括通過GPRS、CDMA或3G進(jìn)行通訊。。本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有的高壓側(cè)做無功補(bǔ)償不能提高礦熱爐變壓器有功輸出能力減少短網(wǎng)損耗；而在低壓側(cè)直接做無功補(bǔ)償裝置，需要大量的低壓電容器組合相應(yīng)的控制開關(guān)，占用很大空間安裝，系統(tǒng)維護(hù)過程中工作量大；本發(fā)明在礦熱爐變壓器低壓側(cè)通過升壓變壓器進(jìn)行升壓，在升壓變壓器的高壓側(cè)連接濾波補(bǔ)償回路，電容器選用高 壓的，電容器組數(shù)大大減少，元件損壞的可能性降低，系統(tǒng)安全性高，而且系統(tǒng)安裝和維護(hù)工作量大大減少，系統(tǒng)更加可靠。并且本發(fā)明是在低壓側(cè)做濾波補(bǔ)償，可提高系統(tǒng)功率因數(shù)，根據(jù)實際測試，功率因數(shù)可以由補(bǔ)償前的0. 7 0. 75提高至0. 92、. 95，提高礦熱爐變壓器的有功輸出能力，充分利用變壓器的容量，產(chǎn)品產(chǎn)量可增加59TlO%，達(dá)到3%左右的節(jié)能效果，能響應(yīng)國家節(jié)能降耗政策；基于目前國家規(guī)定只能大于12500kVA的礦熱爐才能生產(chǎn)，低于12500kVA的爐子將被淘汰，按照容量為12500kVA計算，3%左右的節(jié)能效果即可節(jié)約大量的電能，取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。作為濾波補(bǔ)償裝置，相應(yīng)地，本發(fā)明可消除礦熱爐產(chǎn)生的電流諧波和電壓諧波，減少諧波源對電網(wǎng)的污染；提高公網(wǎng)PCC點(diǎn)的電能質(zhì)量，提高供電、用電的安全性；降低高壓電網(wǎng)的電カ頓號，減少電網(wǎng)線損率。本發(fā)明還具有適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、壽命長、高可靠性、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。利用電能質(zhì)量監(jiān)測控制器及后臺監(jiān)控系統(tǒng)還使得設(shè)備自動化程度高，控制精準(zhǔn)，方便監(jiān)控，提高效率。


圖I是本發(fā)明礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置一實施例的安裝示意圖；圖2是本發(fā)明礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置一實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置另ー實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號說明100、礦熱爐變壓器；200、礦熱爐電極；10、升壓變壓器；20、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置；21、三次諧波濾波補(bǔ)償回路；22、五次諧波濾波補(bǔ)償回路；30、電能質(zhì)量監(jiān)測控制器；40、后臺監(jiān)控PC機(jī)；50、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；60、微機(jī)綜合保護(hù)裝置。
具體實施例方式為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。請參閱圖I以及圖2，本實施方式的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置主要包括升壓變壓器10、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置20、電能質(zhì)量監(jiān)測控制器30和后臺監(jiān)控PC機(jī)40。
升壓變壓器10專用于礦熱爐，其容量設(shè)計為礦熱爐實際運(yùn)行的最大感性無功功率的I. 2倍。升壓變壓器10的二次繞組輸出電壓可選擇為IOkV或35kV，圖I所示升壓變壓器10的輸出電壓即為10kV，升壓變壓器設(shè)計時嚴(yán)格按照相關(guān)變壓器標(biāo)準(zhǔn)。升壓變壓器10的一次繞組連接于礦熱爐變壓器100的低壓側(cè)，升壓變壓器10的二次繞組上連接所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置20 ;可認(rèn)為高壓無源濾波補(bǔ)償裝置20與礦熱爐電極200在礦熱爐變壓器100的低壓側(cè)并聯(lián)。高壓無源濾波裝置也稱為LC濾波器，是由高壓濾波電容器、濾波電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成的濾波裝置，與諧波源并聯(lián)安裝，除起濾波作用外，還兼顧無功補(bǔ)償需要。在實際應(yīng)用中常用幾組單調(diào)諧濾波器和一組高通濾波器組成濾波裝置。單調(diào)諧濾波器是利用串聯(lián)的L、C諧振原理構(gòu)成的，只要將濾波器的諧振次數(shù)設(shè)定為與需要濾除的諧波次數(shù)一致，則該次諧波電流將大部分流入濾波器，從而起到濾除該次諧波的目的。高通濾波器可設(shè)置為對次數(shù)較高諧波呈現(xiàn)低阻抗，使得這些諧波電流大部分流入高通濾波器。 在本實施例中，高壓無源濾波補(bǔ)償裝置20包括三次諧波濾波補(bǔ)償回路21和五次諧波濾波補(bǔ)償回路22，兩濾波補(bǔ)償回路以并聯(lián)方式接于升壓變壓器10 二次繞組上，分別對礦熱爐中比較集中產(chǎn)生的3次和5次諧波電流進(jìn)行濾波處理。兩濾波補(bǔ)償回路21、22均具有三條濾波補(bǔ)償支路，三條濾波補(bǔ)償支路采用三角形接法連接于升壓變壓器10 二次繞組的三相上，由于三相対稱，圖I中僅示意出了一條濾波補(bǔ)償支路的電路結(jié)構(gòu)。參閱圖1，該濾波補(bǔ)償支路包括依次串接的隔離開關(guān)QS、高壓斷路器KM(高壓真空接觸器)、噴逐式熔斷器FU、高壓濾波電容器C和濾波電抗器し另外，在隔離開關(guān)QS與高壓斷路器KM之間還連接有ー個接地的氧化鋅避雷器BL，以應(yīng)對雷擊天氣及系統(tǒng)浪涌。高壓濾波電容器C和濾波電抗器L形成單調(diào)諧LC濾波，為了保護(hù)電容，在高壓濾波電容器C的兩端還連接有放電線圈FD，用于在濾波補(bǔ)償支路切斷使用后給高壓濾波電容器C放電。在一實施例中，高壓濾波電容器C采用雙面粗化聚丙烯膜作固體介質(zhì)，芐基甲苯(M/DBT)或ニ芳基こ烷作液體介質(zhì)，以折邊鋁箔為極板；依據(jù)該結(jié)構(gòu)，使得高壓濾波電容器具有體積小、重量輕、損耗低、溫升低、局部放電性能優(yōu)良、壽命長的優(yōu)點(diǎn)。此外，本實施例中濾波電抗器選用干式空心結(jié)構(gòu)，采用電エ專用玻璃纖維束預(yù)浸環(huán)氧樹脂后成型，具有絕緣可靠、動熱穩(wěn)定性能好的特點(diǎn)；采用旋轉(zhuǎn)固化エ藝，具有噪音低、發(fā)熱少的特點(diǎn)，適合在有諧波的環(huán)境下運(yùn)行；通過調(diào)節(jié)調(diào)感線圈上動接頭的位置，實現(xiàn)電感值的無級可調(diào)；電感的調(diào)節(jié)范圍可實現(xiàn)額定值的±5%-10%。高壓斷路器KM由所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器控制通斷，用以投切濾波補(bǔ)償支路。隔離開關(guān)是高壓開關(guān)電器中使用最多的ー種電器，在電路中起隔離作用，其無滅弧能力，只能在沒有負(fù)荷電流的情況下分、合電路。在本實施例中，如需要對濾波補(bǔ)償支路進(jìn)行檢修，當(dāng)高壓斷路器KM斷開后，將隔離開關(guān)QS分閘，即可建立可靠的絕緣間隙，將該濾波補(bǔ)償支路與短網(wǎng)隔開，保證檢修人員和設(shè)備的安全。噴逐式熔斷器FU用于對高壓濾波電容器C起過流保護(hù)作用，當(dāng)異常情況下，噴逐式熔斷器FU熔斷切斷故障電容器，以保證支路的正常運(yùn)行。需要說明的是，對于濾波補(bǔ)償而言，濾波補(bǔ)償支路的最小組成單元只需高壓濾波電容器C、濾波電抗器L和用于投切該支路的高壓斷路器KM，其他的元件中，放電線圈FD、噴逐式熔斷器FU起到保護(hù)電容器的作用，隔離開關(guān)QS起到方便檢修的作用，均進(jìn)ー步完善濾波補(bǔ)償支路的功能。在本實施例中，礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置還包括微機(jī)綜合保護(hù)裝置60，三次諧波濾波補(bǔ)償回路21和五次諧波濾波補(bǔ)償回路22中還設(shè)有用于采集支路電流信號并提供給所述微機(jī)綜合保護(hù)裝置60的電流互感器TA，對于三次諧波濾波補(bǔ)償回路21而言，因三條支路三相對稱，電流互感器TA可以僅設(shè)置在其中一條濾波補(bǔ)償支路上；對五次諧波濾波補(bǔ)償回路22也是如此。微機(jī)綜合保護(hù)裝置60電連接所述電流互感器TA，在電流異常時控制切斷高壓無源濾波補(bǔ)償裝置20，同樣也是起到保護(hù)的作用。電能質(zhì)量監(jiān)測控制器30用于監(jiān)測礦熱爐用電系統(tǒng)的電參量，具體地，其可實現(xiàn)監(jiān)測電氣系統(tǒng)頻率、功率因數(shù)、電網(wǎng)2-50次諧波電壓和諧波電流、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變、電壓偏差、電壓基波有效值和真有效值、電流基波有效值和真有效值、基波有功 功率、無功功率、視在功率等電參量，當(dāng)設(shè)定電能質(zhì)量參量的限值，當(dāng)超過此限值，電能質(zhì)量監(jiān)測控制器自動發(fā)出告警信號并記錄。并且綜合考慮功率因數(shù)、電壓、無功功率、電流諧波含量來判斷控制高壓濾波補(bǔ)償支路的投切。電能質(zhì)量監(jiān)測控制器30主要包括由DSP+FPGA+ARM構(gòu)成的數(shù)字處理內(nèi)核、16位A/D模塊及高精度電流電壓互感器，以致采集単元具有采集速度快，數(shù)據(jù)處理精確等特點(diǎn)。高精度電流電壓互感器采集電網(wǎng)中的電流電壓參數(shù)，經(jīng)過A/D模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后交由數(shù)字處理內(nèi)核進(jìn)行處理。電能質(zhì)量檢測控制器30的輸出控制采用歐姆龍繼電器輸出方式，例如通過繼電器矩陣控制濾波補(bǔ)償支路中高壓斷路器KM的通斷，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定、更加可靠。后臺監(jiān)控PC機(jī)40中裝載監(jiān)控軟件實現(xiàn)對升壓變壓器、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置和礦熱爐用電系統(tǒng)的在線監(jiān)測，構(gòu)成礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置的后臺監(jiān)控系統(tǒng)。后臺監(jiān)控PC機(jī)40與電能質(zhì)量監(jiān)測控制器30可以采用如RS485或RS232等有線通訊方式，也可以基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器50實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊方式的有線通訊，同時也可以基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器50實現(xiàn)如GPRS、CDMA或3G等無線通訊方式。電能質(zhì)量監(jiān)測控制器30監(jiān)測的電參量數(shù)據(jù)傳送至后臺監(jiān)控PC機(jī)40處理顯示，使得設(shè)備運(yùn)行狀況、系統(tǒng)電能質(zhì)量等信息能進(jìn)行自動監(jiān)控。通過該后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)升壓變壓器的運(yùn)行情況監(jiān)測、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置在線運(yùn)行監(jiān)測、礦熱爐用電系統(tǒng)高壓側(cè)電參量及電能質(zhì)量的在線監(jiān)測及系統(tǒng)拓?fù)鋱D的在線運(yùn)行，使用戶對整個系統(tǒng)運(yùn)行的每個細(xì)節(jié)做到一目了然，確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)設(shè)備存在故障時，能很快的從監(jiān)控系統(tǒng)找出故障點(diǎn)，提高效率。參閱圖3，如前所述，在其他的實施例中，升壓變壓器10 二次繞組的輸出電壓也可選擇為35kV，在這樣的系統(tǒng)中，與圖I所示實施例的區(qū)別在干，在濾波補(bǔ)償支路上，采用了兩個高壓濾波電容器Cl、C2串聯(lián)，每個電容器均并聯(lián)有放電線圈FD進(jìn)行保護(hù)，由于升壓變壓器10的輸出電壓較高，如果采用單個電容器可能導(dǎo)致?lián)舸ㄟ^兩個高壓濾波電容器串聯(lián)分壓，提高對高電壓的耐受性。再值得ー提的是，在圖I和圖3所示的電路中，濾波補(bǔ)償支路上只示意了一路電容，但在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)所需要的電容器容量采用多組并聯(lián)的形式，并且每組電容器支路上設(shè)置起投切作用的開關(guān)和用于保護(hù)電容器的熔斷器。當(dāng)然，由于本發(fā)明中電容器選用高壓的，即便需要采用多組電容器并聯(lián)，其數(shù)量也僅需要少數(shù)幾組。在實際設(shè)計中，先根據(jù)客戶提供的一手資料，對系統(tǒng)各點(diǎn)進(jìn)行計算得出最初設(shè)計參數(shù)，再通過電カ系統(tǒng)專業(yè)仿真軟件對濾波裝置進(jìn)行真實的仿真，對電參數(shù)的進(jìn)行校核，確定高壓無功補(bǔ)償濾波器的各次濾波電容及濾波電抗的配置，使濾波補(bǔ)償裝置達(dá)到最佳效果。 本發(fā)明的有益效果在于區(qū)別于現(xiàn)有的高壓側(cè)做無功補(bǔ)償不能提高礦熱爐變壓器有功輸出能力減少短網(wǎng)損耗；而在低壓側(cè)直接做無功補(bǔ)償裝置，需要大量的低壓電容器組合相應(yīng)的控制開關(guān)，占用很大空間安裝，系統(tǒng)維護(hù)過程中工作量大；本發(fā)明在礦熱爐變壓器低壓側(cè)通過升壓變壓器進(jìn)行升壓，在升壓變壓器的高壓側(cè)連接濾波補(bǔ)償回路，電容器選用高壓的，電容器組數(shù)大大減少，元件損壞的可能性降低，系統(tǒng)安全性高，而且系統(tǒng)安裝和維護(hù)工作量大大減少，系統(tǒng)更加可靠。并且本發(fā)明是在低壓側(cè)做濾波補(bǔ)償，可提高系統(tǒng)功率因數(shù)，根據(jù)實際測試，功率因數(shù)可以由補(bǔ)償前的0. 7 0. 75提高至0. 92、. 95，提高礦熱爐變壓器的有功輸出能力，充分利用變壓器的容量，產(chǎn)品產(chǎn)量可增加59TlO%，達(dá)到3%左右的節(jié)能效果，能響應(yīng)國家節(jié)能降耗政策；基于目前國家規(guī)定只能大于12500kVA的礦熱爐才能生產(chǎn)，低于12500kVA的爐子將被淘汰，按照容量為12500kVA計算，3%左右的節(jié)能效果即可節(jié)約大量的電能，取得較高的經(jīng)濟(jì)效益。作為濾波補(bǔ)償裝置，相應(yīng)地，本發(fā)明可消除礦熱爐產(chǎn)生的電流諧波和電壓諧波，減少諧波源對電網(wǎng)的污染；提高公網(wǎng)PCC點(diǎn)的電能質(zhì)量，提高供電、用電的安全性；降低高壓電網(wǎng)的電カ頓號，減少電網(wǎng)線損率。本發(fā)明還具有適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、壽命長、高可靠性、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。利用電能質(zhì)量監(jiān)測控制器及后臺監(jiān)控系統(tǒng)還使得設(shè)備自動化程度高，控制精準(zhǔn)，方便監(jiān)控，提高效率。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于，包括升壓變壓器、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測控制器和后臺監(jiān)控系統(tǒng)； 所述升壓變壓器的一次繞組連接于礦熱爐變壓器的低壓側(cè)，升壓變壓器的二次繞組上連接所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置； 所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置中設(shè)有主要由高壓濾波電容器和濾波電抗器串聯(lián)構(gòu)成的濾波補(bǔ)償支路，所述濾波補(bǔ)償支路中還串接有高壓斷路器； 所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器用于監(jiān)測礦熱爐用電系統(tǒng)的電參量，且所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器電連接所述高壓斷路器以控制所述高壓斷路器的通斷； 所述后臺監(jiān)控系統(tǒng)與所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器通訊連接，用于升壓變壓器、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置和礦熱爐用電系統(tǒng)的在線監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于所述升壓變壓器的容量為礦熱爐實際運(yùn)行的最大感性無功功率的I. 2倍，升壓變壓器的二次繞組輸出電壓為IOkV或35kV。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)接于所述升壓變壓器二次繞組上的三次諧波濾波補(bǔ)償回路和五次諧波濾波補(bǔ)償回路，所述三次諧波濾波補(bǔ)償回路和五次諧波濾波補(bǔ)償回路均具有三條所述濾波補(bǔ)償支路，所述各濾波補(bǔ)償回路的三條濾波補(bǔ)償支路采用三角形接法連接于升壓變壓器二次繞組的三相上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于所述礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置還包括微機(jī)綜合保護(hù)裝置，所述三次諧波濾波補(bǔ)償回路和五次諧波濾波補(bǔ)償回路中還設(shè)有用于采集支路電流信號并提供給所述微機(jī)綜合保護(hù)裝置的電流互感器，所述微機(jī)綜合保護(hù)裝置電連接所述電流互感器，在電流異常時控制切斷所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于所述濾波補(bǔ)償支路中還串接有噴逐式熔斷器。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于所述濾波補(bǔ)償支路中還串接有隔離開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于所述高壓濾波電容器采用雙面粗化聚丙烯膜作固體介質(zhì)，芐基甲苯或二芳基乙烷作液體介質(zhì)，以折邊鋁箔為極板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于所述濾波電抗器為干式空心結(jié)構(gòu)，采用電工專用玻璃纖維束預(yù)浸環(huán)氧樹脂后成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器主要包括數(shù)字處理內(nèi)核、16位A/D模塊、高精度電流電壓互感器和繼電器，所述數(shù)字處理內(nèi)核由DSP、FPGA, ARM構(gòu)成；所述高精度電流電壓互感器通過所述16位A/D模塊連接所述數(shù)字處理內(nèi)核，所述數(shù)字處理內(nèi)核連接所述繼電器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或9所述的礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，其特征在于所述電能質(zhì)量監(jiān)測控制器與后臺監(jiān)控系統(tǒng)之間采用有線通訊方式或無線通訊方式，所述有線通訊方式包括通過以太網(wǎng)、RS485或RS232連接，所述無線通訊方式包括通過GPRS、CDMA或3G 進(jìn)行通訊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦熱爐低壓側(cè)升壓無功補(bǔ)償濾波裝置，包括升壓變壓器、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測控制器和后臺監(jiān)控系統(tǒng)；升壓變壓器的一次繞組連接于礦熱爐變壓器的低壓側(cè)，升壓變壓器的二次繞組上連接所述高壓無源濾波補(bǔ)償裝置；高壓無源濾波補(bǔ)償裝置中設(shè)有濾波補(bǔ)償支路；電能質(zhì)量監(jiān)測控制器用于監(jiān)測礦熱爐用電系統(tǒng)的電參量，并控制濾波補(bǔ)償支路的投切；后臺監(jiān)控系統(tǒng)與電能質(zhì)量監(jiān)測控制器通訊連接，用于升壓變壓器、高壓無源濾波補(bǔ)償裝置和礦熱爐用電系統(tǒng)的在線監(jiān)測。本發(fā)明需要選用的高壓電容器數(shù)量少，占用空間小，系統(tǒng)維護(hù)工作量小，系統(tǒng)可靠性高；且消除諧波，提高系統(tǒng)功率因素，節(jié)能降耗。
文檔編號H02J3/01GK102761131SQ20121023908
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者張健夫, 朱杰夫 申請人:深圳市普順科技有限公司