CN1259806C - 电弧炉无功功率补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的电弧炉无功功率补偿装置，属电力设备技术领域，它包括电弧炉变压器高压侧初级绕组1、低压侧次级绕组2，电弧炉无功功率补偿器5，电流互感器6、电压互感器7和无功功率测控器8，特别包括有在电弧炉变压器低压侧的一个次级自耦绕组3，共同功能连接组装而成，这个次级自耦绕组3由电弧炉变压器低压侧原次级绕组2上纵向增加部分绕组构成，为电弧炉无功功率补偿器5提供合适的工作电压和电流范围，电弧炉无功功率补偿器5可以分别接在该次级自耦绕组(3)出线端a′、b′、c′上，可以补偿电弧炉运行中的无功功率消耗和炉变运行中的空载无功损耗Q0和短路无功损耗QK。即可补偿从电弧炉变压器低压侧出线端a、b、c向系统看的所有上游电抗，基本维持电弧炉变压器低压侧出线端a、b、c点电压不变，这是切实可行的电弧炉无功功率补偿装置。

Description

电弧炉无功功率补偿装置
一.技术领域
本发明公开的电弧炉无功功率补偿装置属电力设备技术领域，该装置是可以补偿电弧炉变压器短路电抗和系统电抗、维持电弧炉变压器低压侧出线端电压基本不变的切实可行的电弧炉无功功率补偿装置。
二.背景技术
电弧炉变压器根据其容量高压侧电压通常为10.5KV、35KV、110KV、220KV等，低压侧电压通常在40V～800V范围。电弧炉变压器高压侧、低压侧电压几乎与电弧炉变压器容量成正比。对电弧炉进行无功功率补偿，若在高压侧补偿，电压高、实现难度大、造价高，若在低压侧补偿，电压过低、电流极大，无论从技术上还是经济上都难以实现。所以国内外目前的电弧炉运行都很难采取无功功率补偿措施。
现有的少数特大型电弧炉无功功率补偿装置的接入点都选择在电弧炉变压器高压侧母线上。无功功率补偿器可以是自饱和电抗型SVC，晶闸管相控电抗型(TCR)SVC，晶闸管分组投切电容器组型(TSC)SVC等，其缺点主要是SVC可以补偿电弧炉变压器高压侧上游电抗，维持电弧炉变压器高压侧母线电压基本不变，补偿效果不大，而且造价高，在实践中很难实施。
三.发明内容
本发明的任务是研制一种新型电弧炉无功功率补偿装置，要点是在电弧炉变压器低压侧绕组纵向增加一个自耦绕组，为电弧炉无功功率补偿器提供一个合适的工作电压和工作电流范围。这个自耦绕组的电压和容量由电弧炉无功功率补偿器的容量确定。这个电弧炉无功功率补偿器可以是电压型SVC，这样可使电弧炉无功功率补偿装置整体造价大大降低，各项性能大大提高，在实践中很容易实施。
本发明的目的是向社会推出一种新型电弧炉无功功率补偿装置的技术内容，为节省电力能源和促进电冶工业发展作贡献。
本发明所述的电弧炉无功功率补偿装置的技术方案是这样的：这种电弧炉无功功率补偿装置，它包括有：电弧炉变压器高压侧初级绕组1、低压侧次级绕组2、电弧炉无功功率补偿器5、电流互感器6、电压互感器7和无功功率测控器8，共同功能连接组装而成，技术特点在于：该装置还包括有在电弧炉变压器低压侧的一个次级自耦绕组3。这个新增加的自耦绕组3为电弧炉无功功率补偿器5提供合适的工作电压和工作电流。所述的电弧炉变压器低压侧的次级自耦绕组3由电弧炉变压器低压侧原次级绕组2上纵向增加部分绕组构成。该电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组3的电压和容量取决于电弧炉无功功率补偿器5的容量。该新增加的自耦绕组3上流过电弧炉无功功率补偿器5的容性电流，电弧炉变压器低压侧原次级绕组2上流过电弧炉电极的阻性电流和电弧炉软引线、电弧炉电极横向导条、电弧炉电极等消耗的阻性和感性电流。这样在电弧炉变压器低压侧次级出线端a、b、c各相上的无功功率补偿器5的容性电流完全可以补偿电弧炉所消耗的感性电流，使流过电弧炉变压器低压侧原次级绕组2上的电流仅为电弧炉所消耗的阻性电流，从而使电弧炉变压器低压侧次级绕阻2的电流可大大降低。同样，电弧炉变压器高压侧初级绕组1上也只流过电弧炉消耗的阻性电流。
根据以上所述的电弧炉无功功率补偿装置，详细的技术特点有：所述的电弧炉无功功率补偿器5分相分别接在电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组3的出线端a’、b’、c’和电弧炉变压器低压侧原次级绕组2的出线端b、c、a上，即a相上的电弧炉无功功率补偿器5接在出线端a’、b上，b相上的电弧炉无功功率补偿器5接在出线端b’、c上，c相上的电弧炉无功功率补偿器5接在出线端c’、a上。
根据以上所述的电弧炉无功功率补偿装置，详细的技术特点有：所述的电弧炉无功功率补偿器5接成△型，△型的三个接线端分别接在电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组3出线端a’、b’、c’上。
根据以上所述的电弧炉无功功率补偿装置，详细的技术特点有：所述的电弧炉无功功率补偿器5接成Y0型，Y0型的三个接线端分别接在电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组3出线端a’、b’、c’上，Y0的零点接地。
根据以上所述的电弧炉无功功率补偿装置，详细的技术特点还有：所述的电弧炉无功功率补偿装置的无功功率测控器8设在电弧炉变压器高压侧入口处监测点上。所以电弧炉变压器的激磁无功损耗Q0和短路无功损耗Qk都可以由电弧炉无功功率补偿器5提供而不需要系统供给。也就是说电弧炉无功功率补偿装置可以补偿从电弧炉变压器低压侧出线端a、b、c向系统看的所有上游电抗，而维持电弧炉变压器低压侧出线端a、b、c三点电压基本不变。
本发明的电弧炉无功功率补偿装置的优点很多：1.电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组的部分绕组是电弧炉变压器低压侧原次级绕组，但流过自耦绕组的电流为容性电流，可以补偿原电弧炉变压器中的感性电流，可使原电弧炉变压器低压侧次级绕组电流减少，即新增加的这个自耦绕组不占用电弧炉变压器低压侧原次级绕组容量；2.虽然新增加了无功功率补偿装置，不但不增加电弧炉变压器原初级、次级绕组的容量与电流，反而使原流过电弧炉变压器初级、次级绕组的感性无功电流得到补偿，使电弧炉变压器初级、次级绕组只流过电弧炉真正做功的电阻性电流，使电弧炉变压器运行的经济效益大大提高；3.该电弧炉无功功率补偿装置不仅能补偿电弧炉软引线、电极及其横向导条消耗的感性无功功率，而且还能补偿电弧炉变压器本身的激磁无功损耗Q0和短路无功损耗Qk，即可补偿从电弧炉变压器低压侧出线端a、b、c向系统看的所有上游电抗，基本维持电弧炉变压器低压侧出线端a、b、c三点电压不变，使电弧炉供电系统从电极到系统电压不变点的总电抗大大减少，只剩下软连引线电抗、电极及其横向导条电抗。这样在相同的电弧电压Uabc情况下可使电弧炉最大功率Pmax大幅度提高，或者在Pmax不变情况下，使Uabc大大降低，这样对电弧炉运行是十分有利的；4.电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组可以很好地解决大电流和高电压问题。电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组的电压和容量取决于电弧炉无功功率补偿器的容量，可以根据电弧炉需要的无功功率来确定在一个适当的范围。这样无论电弧炉容量大小，都可以很经济地实施无功功率动态补偿。本发明的电弧炉无功功率补偿装置可以用于各种容量的电弧炉需要无功功率补偿的地方，这种结构原理也可以用在整流变等二次侧电压低、电流大的一切场合。
四.附图说明
本发明所述的电弧炉无功功率补偿装置的附图有五幅。其中：
图1是电弧炉变压器接线原理图；
图2是电弧炉变压器低压侧次级增加的自耦绕组接线原理图；
图3是电弧炉相上无功功率补偿装置接线原理图；
图4是电弧炉无功功率补偿装置△型接线原理图；
图5是电弧炉无功功率补偿装置Y0型接线原理图；
在各图中：1.电弧炉变压器高压侧初级绕组；2.电弧炉变压器低压侧次级绕组；3.电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组；4.电弧炉；5.电弧炉无功功率补偿器；6.电流互感器；7.电压互感器；8.无功功率测控器；9.软引线。下面将结合各实施例对各附图作进一步说明。
五.实施方案
实施例一.电弧炉无功功率补偿装置
该例的电弧炉无功功率补偿装置，它的具体结构由图3示出，该例中所示的是用于电弧炉4的相上无功功率补偿装置，该装置包括：变压器高压侧初级绕组1、低压侧次级绕组2、电弧炉无功功率补偿器5、电流互感器6、电压互感器7和无功功率测控器8，特别包括有电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组3，共同功能连接组装而成。电弧炉变压器低压侧的次级自耦绕组3由电弧炉变压器低压侧原次级绕组2上纵向增加部分绕组构成。该电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组3的电压和容量取决于电弧炉无功功率补偿器5的容量，可以按照电弧炉4的无功功率补偿器5的容量进行设计。电弧炉a、b、c相上的无功功率补偿器5分相分别接在电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组3的出线端a’、b’、c’和电弧炉变压器低压侧原次级绕组2的出线端b、c、a上，即a相上的电弧炉无功功率补偿器5接在出线端a’、b上，b相上的电弧炉无功功率补偿器5接在出线端b’、c上，c相上的电弧炉无功功率补偿器5接在出线端c’、a上。电弧炉4的无功功率补偿器5的容量可以按电弧炉4需要补偿的无功功率来设计，电弧炉4的无功功率补偿器5可以是电压型SVC，它们都可以用已有公知技术，根据电弧炉4需要的无功功率补偿器5容量设计实现。无功功率测控器8应设在电弧炉变压器高压侧入口处监测点上。电弧炉无功功率补偿器5发出的无功功率受无功功率测控器8的测控，无功功率测控器8实时监测电弧炉4运行中的无功功率消耗和无功功率平衡。无功功率测控器8、电流互感器6、电压互感器7均可按照已有公知技术，根据电弧炉4的无功功率补偿器5需要匹配设计或购买使用。
实施例二.电弧炉无功功率补偿装置
该例的电弧炉无功功率补偿装置，它的具体结构由图4示出，该例电弧炉4相上的无功功率补偿器5可以接成△型，△型的三个接线端分别接在电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组3出线端a’、b’、c’上。其余未述的全同于实施例一中所述的，不再多述了。
实施例三.电弧炉无功功率补偿装置
该例的电弧炉无功功率补偿装置，它的具体结构由图5示出，该例中的电弧炉4相上的无功功率补偿器5可以接成Y0型，Y0型的三个接线端分别接在电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组3出线端a’、b’、c’上，Y0的零点接地。其余未述的全同于实施例一与实施例二中所述的，不再重述了。

Claims (5)

1.一种电弧炉无功功率补偿装置，该装置包括有：电弧炉变压器高压侧初级绕组(1)、低压侧次级绕组(2)、电弧炉无功功率补偿器(5)、电流互感器(6)、电压互感器(7)和无功功率测控器(8)，共同功能连接组装而成，特征在于：该装置还包括有在电弧炉变压器低压侧的一个次级自耦绕组(3)，所述的电弧炉变压器低压侧的次级自耦绕组(3)由电弧炉变压器低压侧原次级绕组(2)上纵向增加部分绕组构成，该电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组(3)的电压和容量取决于电弧炉无功功率补偿器(5)的容量。
2.根据权利要求1所述的电弧炉无功功率补偿装置，特征在于：所述的电弧炉无功功率补偿器(5)分相分别接在电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组(3)出线端a’、b’、c’和电弧炉变压器低压侧原次级绕组(2)的出线端b、c、a上，即a相上的电弧炉无功功率补偿器(5)接在出线端a’、b上，b相上的电弧炉无功功率补偿器(5)接在出线端b’、c上，c相上的电弧炉无功功率补偿器(5)接在出线端c’、a上。
3.根据权利要求1所述的电弧炉无功功率补偿装置装置，特征在于：所述的电弧炉无功功率补偿器(5)接成△型，△型的三个接线端分别接在电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组(3)出线端a’、b’、c’上。
4.根据权利要求1所述的电弧炉无功功率补偿装置装置，特征在于：所述的电弧炉无功功率补偿器(5)接成Y0型，Y0型的三个接线端分别接在电弧炉变压器低压侧次级自耦绕组(3)出线端a’、b’、c’上，Y0的零点接地。
5.根据权利要求2、或3、或4所述的电弧炉无功功率补偿装置，特征在于：所述的电弧炉无功功率补偿装置的无功功率测控器(8)设在电弧炉变压器高压侧入口处监测点上。
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