CN101330216A - 一种提高埋弧电阻炉功率因数的二次低压补偿装置 - Google Patents
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Abstract
一种提高埋弧电阻炉功率因数的二次低压补偿装置，分别通过补偿系统短网接在电炉变压器二次侧，补偿系统短网上串接有快速熔断器及电抗，三相补偿电路的每相包括电容器，其通过联接导线接在补偿系统短网上，构成静态补偿器。本发明能大幅度提高功率因数，生产效率高，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业电炉的节能装置，具体来说是埋弧电阻炉的二次低压补偿装置。
背景技术
埋弧电阻炉的负载特征介于阻性和感性之间，无功主要由三相电极之间的电弧产生，低的功率因数会造成电效率低、能耗高、生产效率低、生产成本高等，这对电网及生产厂家都很不利。通常，供电部门和生产厂家多选择高压电容补偿，该补偿方式是把电容无功补偿装置并联到高压一次侧的三相母线上，其只能补偿变压器的一次侧电抗。该方法虽可达到补偿电网功率因数的目的，使计量点仪表显示的功率因数提高，但二次侧大量无功的消耗例仍未得到改善，导致埋弧电阻炉的综合参数并不理想。其存在的缺陷或不足主要是：
1.埋弧电阻炉之短网的大电流特征决定了无功的损耗将绝大部分以无功电流的形式体现在短网上。
2.三相不平衡系数大。由于受客观条件的限制，埋弧电阻炉三相短网布置在空间结构上普遍存在不平衡现象，在冶炼时存在强弱相；
3.电效率低。由于功率因数低，电能利用率下降，电热转换效率低，直接导致产量低下，电耗高，生产效率低；
4.耗电量大。埋弧电阻炉是耗电量大的设施，低的功率因数直接导致耗电量大增；
5.在电炉变压器高压侧或中压侧实施无功补偿有局限性。高压侧和中压补偿只是补偿了无功电容器接入点前供电线路的无功补偿，具无法降低二次低压短网上大量的无功损耗，也无法改善因三相短网布置不对称造成的三相不平衡几；
6.网络电压低。在短网进行二次补偿前，网络电压较低；
7.变压器铜损严重。补偿前由于无功电流极大，导致变压器铜损加重；
8.线损严重。补偿前的功率一般仅0.84，无功电流量大，发热严重，因此线路损耗大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种能耗低，电效率高，可大幅度提高功率因数、生产效率高、生产成本低的一种提高埋弧电阻炉功率因数的二次低压补偿装置。
本发明的解决方案是：包括三相补偿电路分别通过补偿系统短网BD接在电炉变压器二次侧，三相相补偿电路的每相包括电容器C，该电容器C通过联接导线L接在补偿系统短网BD上。
上述三相相补偿电路的每相可仅由静态补偿器构成。所述的静态补偿器由电容器C构成。
上述三相相补偿电路的每相可仅由动态补偿器构成。所述的动态补偿器由电容器C串接第一快速熔断器RT及接触器的触点JC构成。
上述三相相补偿电路的每相可由静态补偿器仅和动态补偿器构成。所述每相的电容器C，包括第一电容器C1和第2电容器C2，所述的静态补偿器由第一电容器C1构成；所述的动态补偿器由第二电容器C2串接第一快速熔断器RT及接触器的触点JC构成。
上述三相相补偿电路采用星接、角接或单相连接。
上述的补偿系统短网BD上可串接第二快速熔断器RT。及电抗X。
上述电容器C、第一电容器C1或第2电容器C2，可以是由二个或多个电容器并联构成的电容器组。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.可明显增加产量。由于功率因数的提高，使产量明显增加，以一台18000KVA电石炉为例，其月产量可由3668T增加到4031T；
2.降低电耗。补偿方式采取分相就地补偿，即三相补偿围绕各自的接入点，分开就近布置，以降低电网上的线路无功损耗，将补偿的接入点选择在短网相间跳线处的连接汇流铜板上，最大限度地降低了短网无功损耗，电耗可由3412KWH/T降至3304KWH/T；
3.实行分相补偿，自动平衡三相电极的输入功率，使冶炼在最小不平衡下进行。为达到将三相功率调平的目的，将每相补偿容量分为静态和动态补偿两大部分，三相静态补偿直接同时投入，将三相功率基本拉平；在此基础上，动态补偿控制系统采集系统相关信号，依据内置三相功率相等的算法，可将三功率最近调平；
4.可大幅度提高功率因数。功率因数可由0.84～0.89提高到0.93；
5.可提高产品质量。改告前发气量为2801L/Kg，改告后发气量为290L/Kg；
6.使矿热炉的电能功率中心、热力中心和炉膛中心达到重合，使溶池热区均匀扩大；
7.补偿装置与短网并联，设备的维护及检修不影响炉体冶炼的正常运行；
8.补偿系统高度集成化，可实现无人值班，操作极为简单；
9.采用调平三相功率的控制方式，使系统能在最小补偿容量情况下发挥最大效益；
10.由于采取了分组就地补偿原则，使设备布置更紧凑、更科学；延长了设备的使用寿命，节省了补偿短网上的费用。为保障整体设备的使用寿命，尤其是关键部件——电容器的平均使用寿命，在控制上采取“先进先出”，即每一最小基本单元的投入或切除的必要条件是：该单元前一相邻单元已投入或已切除，因此可确保动态部分的每一最小单元在使用时间上均大致相等，从而保证了整体设备的使用寿命。为降低投切电容器时的冲击电流，在每一最小单元投切时，采取相应限流措施，以将其投切峰值电流限制在电容器对冲击电流能承受的范围之内，以延长电容器的使用寿命。
附图说明
图1至图3，分别为本发明三相补偿电路三角形接法、星形接法、及单相接法的电气原理图；
图4为本发明三相补偿电路的电路原理图。
具体实施方式
本发明根据埋弧电阻炉回路的具体结构，把补偿电容器并联设置在铜瓦附近，使无功补偿尽可能靠近电孤，补偿了变压器的二次电抗、漏抗、和短网阻抗。采用自动控制技术，检测每相的无功功率，根据无功的大小和在三相功率相等的控制模型，设置相应大小的无功电容，使无功功率转化为有功功率。该系统既能提高功率因数，又平衡了三相功率，使埋弧电阻炉的功率中心、热力中心、和炉腔中心重合，并在变压器一次侧功率不变的条件下提高了电极上的冶炼功率，达到节能降耗的目的。
本发明主要由三相补偿电路构成，三相补偿电路分别通过补偿系统短网BD控制于电炉变压器B的二次侧。三相补偿电路可采用三角形接法或星形、单相连接方式，参见图1至图3。采用分组就地补偿方式：a-x，b-y，c-zs三相补偿电容，电网电流可采用35KW，经电炉变压器B变压后送入电极。补偿系统短网BD上串接有第二快速熔断器RT。及电抗X，电抗X用于防止浪涌电流，同时具有消除谐波的功能。
参见图4，三相补偿电路的每相主要由电容器C构成，其通过联接导线L接于补偿系统短网BD上。电容器C一般是由二个或多个电容器关联构成的电容器组。三相补偿电路的每相可仅由静态补偿器构成，亦可仅由动态补偿器构成，还可由静态补偿器和动态补偿器混合构成。构成三相补偿电路每相的电容器C通过联接导线L联接补偿系统短网BD上，构成静态补偿器；构成三相补偿电路每相的电容器C的联接导线L上，串接有第一快速熔断器RT及接触器的触点JC，则构成动态补偿器。接触器JC可选用40KW/220V电容切换专用接触器。
埋弧电阻炉系统工作时，由信号采集装置将电压/电流信号采集入信号处理器，信号取点位置在短网(变压器二次侧至电极间的铜排，包括钢管、水冷电缆、短网软联等)的软联处，补偿短网也由此接入系统；信号处理采用电压采样转换为电流方式作为电流信号，并经过运算放大、处理，送入控制器；控制器工作是先由处理后的电压、电流信号计算出实时功率因数，与系统设计的功率因数比较，并采取最高电压限制等措施，采用先投先切的原则，完全闭环控制，自动投切各组电容，使功率因数达到要求，并且三相基本趋于平衡；系统输出采用固态继电器输出方式，无触点投切，以此驱动电容器切换专用接触器线圈，控制主回路的电容投切；系统保护方面，控制回路采用了失压、断电、过流、过电压、抗干扰等保护措施，并具有系统本身的谐波消除功能。本发明对于大型多组控制，采用PLC和相应的控制软件，显示监控各台设备的运行状态；系统采用的所有元件、动静结合的补偿方式，用埋弧电阻炉低压二次侧身补偿。本发明的信号处理控制亦可用PLC装置来代替。
Claims (7)
1.一种提高埋弧电阻炉功率因数的二次低压补偿装置，包括三相补偿电路，其特征在于：所述的三相补偿电路分别通过补偿系统短网(BD)接在电炉变压器二次侧，所述三相补偿电路的每相包括电容器(C)，该电容器(C)通过联接导线(L)接在补偿系统短网(BD)上。
2.如权利要求1所述的电炉二次低压补偿装置，其特征在于：所述三相相补偿电路的每相由静态补偿器构成；所述的静态补偿器由电容器(C)构成。
3.如权利要求1所述的电炉二次低压补偿装置，其特征在于：所述三相相补偿电路的每相由动态补偿器构成；所述的动态补偿器由电容器(C)串接第一快速熔断器(RT)及接触器的触点(JC)构成。
4.如权利要求1所述的电炉二次低压补偿装置，其特征在于：所述三相相补偿电路的每相由静态补偿器仅和动态补偿器构成；所述每相的电容器(C)包括第一电容器(C1)和第2电容器(C2)，所述的静态补偿器由第一电容器(C1)构成；所述的动态补偿器由第二电容器(C2)串接第一快速熔断器(RT)及接触器的触点(JC)构成。
5.如权利要求1所述的电炉二次低压补偿装置，其特征在于：所述三相相补偿电路采用星接或角接、单相连接。
6.如权利要求1所述的电炉二次低压补偿装置，其特征在于：所述的补偿系统短网(BD)上串接第二快速熔断器(RT。)及电抗(X)。
7.如权利要求6所述的电炉二次低压补偿装置，其特征在于：所述电容器(C)、第一电容器(C1)或第2电容器(C2)，可以是由二个或多个电容器并联构成的电容器组。
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|---|---|---|---|---|
| CN101826728A (zh) * | 2009-03-05 | 2010-09-08 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 动态无功补偿装置及其控制方法 |
| CN106655215A (zh) * | 2017-01-18 | 2017-05-10 | 国网江苏省电力公司电力科学研究院 | 基于双队列法适用于源网荷的无功补偿设备投切优化方法 |
| CN111556626A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-18 | 范云鹰 | 一种安全有效降低路灯耗电量的方法 |
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