CN101650575A - 回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置 - Google Patents

Abstract

一种回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置，属于电力电子技术领域，其特征在于包括：每相一台电源变压器、多台补偿变压器和由若干电力电子器件(晶闸管)构成的极性变换电路；电源变压器原边绕组接供电交流电源，付边绕组通过极性变换电路向补偿变压器原边供电；补偿变压器付边绕组与交流电源串联向电弧炉供电。当前，回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置尚未见有报道。该回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置采用改变补偿变压器供电极性(投切)来改变电弧炉(矿热炉)的电极电压，从而实现调压节电，极性变换电路采用高可靠性的晶闸管(SCR、BCR)电路，因此该装置具有节电、可靠性高的特点。

Description

回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置

技术领域

本发明涉及一种回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置，它属于电力电子技术领域，可用于电弧炉、矿热炉、电石炉、黄磷炉等大功率调压节电的场合。

背景技术

电弧炉、矿热炉、电石炉、黄磷炉等电炉都属于高耗电设备，随着国民经济的发展这些高耗能设备的应用越来越多，其节电工作也越来越具有重要的意义。

近些年来人们在电炉节电方面做了许多有益的工作，取得了不少的成果。在电炉供电及控制方面也做了许多工作，取得了一定的成绩，但其产品电单耗始终不尽人意，距国外的先进水平还有相当的差距。

最佳炉况一直是人们关心的工艺条件，它能使产品单耗大幅度降低，最佳炉况与许多参数条件有关，其中电气参数有：电极电压、电极电流、电极位置、功率因数等。由于电炉供电功率特别大，对其调节控制十分困难，对电极电压的控制只能采用有载调压开关来进行有级差调节，因此不容易得到最佳电压；对电极电流的调节一般都通过调节电极高度的办法来实现，这种方法因很难保证电极电流和电极高度双最佳故也较难达到最佳炉况，而且电极的损耗也比较大。

哈尔滨帕特尔科技有限公司前几年研制成功了“开关变压器式电弧炉节电装置”，它特别适于对大功率的调节，可以做到全范围无级调节，为寻找电气最佳工况提供了良好手段，另外它还能进行过流保护、过压保护、短路保护、最大电流限制、省去有载调压开关、电炉变压器无须做抽头等，从当前的情况看实为一种先进的电弧炉节电装置。但是它的自身功率大(与被控功率相同)、造价高、占地面积大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置，以便与开关变压器式电弧炉节电装置成为互补技术，为用户提供更多的选择余地。所述回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置，其特征在于包括：

每相一台电源变压器(或三相一台三相变压器，下同)、多台补偿变压器和电压极性变换电路；电源变压器原边绕组接供电交流电源，付边绕组通过电压极性变换电路向补偿变压器原边供电；补偿变压器付边绕组与交流电源串联向电弧炉变压器供电；极性变换电路采用高可靠性的晶闸管(SCR、BCR)电路，极性变换逻辑控制采用可编程序控制器来实现，以提高整机的可靠性和抗高频干扰能力；当电弧炉需要电压较低时，控制电路(PLC)使补偿变压器付边电压极性与供电交流电源电压极性相反，该装置将部分电能回馈电网，实现了电弧炉降压；当电弧炉需要提高电压时，控制电路(PLC)使补偿变压器付边电压极性与供电交流电源电压极性相同即可，电压升高或降低的多少由投切补偿变压器的台数组合来达到。

该回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置的自身容量与调压的范围相适应，因而可以降低装置的体积和造价。

电极电压调节一般要求能够无级调节或小级差多级调节，本发明采用多台补偿变压器，其付边绕组串接后再与交流电源串联，这样可以实現多级小级差调压。该装置特别适于已有设备的节电改造，原来的电弧炉变压器都具备有载调压开关，级差一般在10～20V左右，可利用该装置在此级差内无级调节，准确地寻找最佳炉况，这样补偿变压器的容量可以做得很小，大幅度降低造价。

根据冶炼产品种类的不同选择合适的有载调压开关挡位，使各补偿变压器处于切除状态，这时电极上得到一个基点电压，当炉况需要提高电极电压时，可以逐级同极性投入补偿变压器；当炉况需要降低电极电压时，可以逐级反极性投入补偿变压器；级差越小越容易得到最佳炉况、节电也越多。在反极性投入补偿变压器期间，部分电能被回馈电网，实現了节电调压。补偿变压器的投切电路采用晶闸管过零控制，因此该装置产生的谐波很少。

附图说明

结合附图可以更加清楚地了解本发明的特点。

图1是回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置主电路单线图的一种具体形式。

图2是电源变压器采用自耦变压器的回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置主电路单线图的一种具体形式。

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1是回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置的主电路单线图(A相)，其中TY为电源变压器，它具有一个初级绕组和一个次级绕组，初级绕组的电压按供电电压Ui绕制，次级绕组根据晶闸管的耐压范围选择，它经极性变换电路向补偿变压器供电，该变压器同时起隔离高压和低压的作用，使电力电子器件工作在其耐压范围之内；TB1～TB5为五台补偿变压器，它们各具有一个初级绕组和一个次级绕组。初级绕组的电压按电源变压器TY次级电压绕制，其二端接晶闸管极性变换电路S01～S52的相应端(如图1所示)，次级绕组的电压按要求的补偿电压绕制(TB1为0.25V、TB2为0.5V、TB3为1V、TB4为2V、TB5为4V，调压级差为0.25V、调压范围为±7.75V)，TB1～TB5的次级绕组串联后一端接交流电源Ui，另一端接电弧炉变压器。

S01和S02为五台补偿变压器初级绕组公共端的极性选择用双向晶闸管，当S01导通时(S02截止)补偿变压器反向连接；当S02导通时(S01截止)补偿变压器正向连接。S11和S12为补偿变压器TB1初级绕组另一端的极性选择用双向晶闸管，当S01导通时(S02截止)如果S11导通(S12截止)则补偿变压器TB1被切除；当S01导通时(S02截止)如果S12导通(S11截止)则补偿变压器TB1反向接入；当S02导通时(S01截止)如果S11导通(S12截止)则补偿变压器TB1被正向接入，当S02导通时(S01截止)如果S12导通(S11截止)则补偿变压器TB1被切除。S21和S22为补偿变压器TB2初级绕组另一端的极性选择用双向晶闸管，当S01导通时(S02截止)如果S21导通(S22截止)则补偿变压器TB2被切除；当S01导通时(S02截止)如果S22导通(S21截止)则补偿变压器TB2反向接入；当S02导通时(S01截止)如果S21导通(S22截止)则补偿变压器TB2被正向接入，当S02导通时(S01截止)如果S22导通(S21截止)则补偿变压器TB2被切除。S31～S52的工作情况与上述相似，它们负责TB3～TB5的投切。

极性变换电路的控制由主控可编程序控制器PLC(或其它智能控制器)执行，PLC根据电极电压的要求来决定晶闸管极性变换电路S01～S52的导通与截止组合。

B相和C相的情况与A相相同。

过压、过流等保护功能均由PLC(或其它智能控制器)来执行。

图2是电源变压器采用自耦变压器的回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置主电路的一种具体形式(装有四台补偿变压器，调压级差0.5V、调压范围±7.5V)，具体的控制方法与图1电路相同。

上述描述的只是该发明的几种具体实施方式，各种举例说明不对发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后对前述的具体实施方式所做的修改或变形，都不背离发明的实质和范围。

Claims (2)

1、一种回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置，其特征在于包括：

每相一台电源变压器(或三相一台三相变压器，下同)、多台补偿变压器和电压极性变换电路；电源变压器原边绕组接供电交流电源，付边绕组通过电压极性变换电路向补偿变压器原边供电；补偿变压器付边绕组与交流电源串联向电弧炉供电；极性变换电路采用高可靠性的晶闸管SCR、BCR)电路，极性变换逻辑控制采用可编程序控制器(或其它智能控制器)来实现，以提高整机的可靠性和抗高频干扰能力；当电弧炉需要电压较低时，控制电路(PLC)使补偿变压器付边电压极性与供电交流电源电压极性相反，该装置将部分电能回馈电网，实现了电弧炉降压；当电弧炉需要提高电压时，控制电路PLC)使补偿变压器付边电压极性与供电交流电源电压极性相同即可，电压升高或降低的多少由投切补偿变压器的台数组合来达到。

2、根据权力要求1所述的回馈与增压式电弧炉(矿热炉)节电装置，其特征在于：所述的极性变换控制电路也可以由计算机控制系统来实现。

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