CN201829951U - 单晶炉滤波补偿专用成套装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种单晶炉滤波补偿专用装置，包括滤波支路，其特征在于：所述滤波补偿装置由三条滤波支路构成，每条滤波支路分别接入炉变压器三相低压母线侧，所述每条滤波支路由晶闸管阀、串联电抗器、喷逐式熔断器、电容器依次串联，喷逐式熔断器的输入端与电容器的输出端之间并联一放电线圈，所述晶闸管阀和串联电抗器串联电路之间设有一个避雷器，所述每条滤波支路的晶闸管阀输入端与一个控制器的一端电连接，所述控制器的另一端与单晶炉变压器三相低压母线电连接。采用上述结构，滤波支路的设计原理是利用电容器电抗器串联支路针对某次谐波的阻抗为零，该次谐波通过电容电抗支路导离电力系统，使电力系统不受该次谐波的危害。
Description
单晶炉滤波补偿专用成套装置技术领域
[0001] 本实用新型属于滤波补偿装置，具体涉及一种单晶炉滤波补偿专用装置。 背景技术
[0002] 随着城乡电网的改造完成，我国绝大部分地区电压合格率基本达到要求，但科学 技术的飞速发展，电气设备趋向多元化，电网负荷性质也发生较大变化，非线性负荷的比重 越来越大，比如单晶炉等各种整流和电力换流装置、变频装置等负载接入电网，导致电网系 统谐波含量迅速增加，引起电压波形严重畸变，降低了电能质量，增加了线路损耗和用电设 备的损耗。
[0003] 单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直 拉法生长无错位单晶的设备。单晶炉应用非常广泛，单晶硅、单晶锗、单晶砷化镓等等众多 产品是电子工业及其他高科技行业极其重要的原材料，随着我国经济的高速成长，单晶炉 的应用将越来越普遍。作为工业炉的重要分支之一，单晶炉消耗大量能源，高昂的电费支 出，谐波污染造成的产品品质下降已经成为众多单晶炉用户的心头之痛。面对国内外数量 众多的单晶炉用户环保节能的迫切需求，不少厂家做了很多有益的努力和尝试，有的试图 用系统保护类瞬变、浪涌、高次谐波抑制产品对单晶炉系统进行技术改造，但实践应用表 明：单晶炉谐波次数主要为5、7、11次谐波(其中5次谐波最大含有量达到40%，7次20%，11 次11%，总畸变率达到40〜50%，而功率因数一般只有0. 4〜0. 7)，因此这种设备谐波治理 不可忽略，节能效果难以令人满意，更为严重的是谐波电流大大超出用电设备承受范围，长 期使用容易损毁，事故频频，影响企业生产的正常进行，造成资源浪费，让用户非常烦恼。
[0004] 根据单晶炉加热器为三相全桥晶闸管整流，三相全控整流为6脉整流非线性负 荷，主要产生特征谐波次数为6K+1,即5、7、11、13等次谐波，特别是5、7次谐波特别大， 根据以往现场测试经验，谐波电流随着负荷的增加而减少，一般谐波电流占30〜40%，这 样大的谐波电流，影响并干扰控制信号或控制失灵、计量不准，变压器及用电设备发热、损 耗增加，利用率降低，并可能发生跳闸等事故，从而影响产品质量；另功率因素较低，一般在 0.65左右。一方面受到电业部门的无功罚款，增加电费的开支；另外线路损耗增加，变压器 容量不能充分利用，若过载，变压器发热、噪声增大，并可能调闸停电，因此必须进行谐波治 理和无功补偿。发明内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供了一种可靠性高、节能以及谐波滤除率 高的单晶炉滤波补偿专用成套装置。
[0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下的技术方案：
[0007] —种单晶炉滤波补偿专用装置，包括滤波支路，其特征在于：所述滤波补偿装置由 三条滤波支路构成，每条滤波支路分别接入炉变压器三相低压母线侧，所述每条滤波支路 由晶闸管阀、串联电抗器、喷逐式熔断器、电容器依次串联，喷逐式熔断器的输入端与电容器的输出端之间并联一放电线圈，所述晶闸管阀和串联电抗器串联电路之间设有一个避雷 器，所述每条滤波支路的晶间管阀输入端与一个控制器的一端电连接，所述控制器的另一 端与单晶炉变压器三相低压母线电连接。
[0008] 所述晶闸管采用德国的IXYS元件。
[0009] 所述控制器采用32位ARM微处理器芯片。
[0010] 所述电容器选用金属全膜介质的滤波电容器，所述串联电抗器为干式铁芯滤波电 抗器。
[0011] 采用上述结构，滤波支路的设计原理是利用电容器电抗器串联支路针对某次谐波 的阻抗为零，该次谐波通过电容电抗支路导离电力系统，使电力系统不受该次谐波的危害， 因此本实用新型所述的3条支路分别为5次、7次、11次三条滤波支路。滤波补偿装置投入 运行后，功率因素达到0. 95以上，谐波滤除率大于50%，变压器利用率提高30〜40%，即视 在功率下降30〜40% ；不但净化了电网，同时起到节能降耗作用。附图说明
[0012] 图1是本实用新型的电原理图。 具体实施方式
[0013] 参见图1，一种单晶炉滤波补偿专用装置，包括滤波支路，滤波补偿装置由三条滤 波支路构成，这3条滤波支路分别对应的是：5次滤波支路、7次滤波支路和11次滤波支路， 每条滤波支路分别接入炉变压器三相低压母线侧，每条滤波支路由晶间管阀1’、串联电抗 器4、喷逐式熔断器6、电容器2依次串联，喷逐式熔断器6的输入端与电容器2的输出端之 间并联一放电线圈3，晶闸管阀1’和串联电抗器4串联电路之间设有一个避雷器5，每条滤 波支路的晶闸管阀输入端与一个控制器7的一端电连接，控制器7的另一端与单晶炉变压 器三相低压母线电连接。
[0014] 放电线圈3对电容器2进行放电，避雷器5的另一端接地，避雷器的作用为：防止 操作和雷击过电压，电容器2选用金属全膜介质的滤波电容器，可采用AFM型滤波电容器， 采用金属化膜，真空浸渍优质的绝缘油内置防爆装置，安全可靠，电流过载能力> 1. 51η。电 容器在1. 1倍的额定电压、1. 3倍的额定电流下长期运行。串联电抗器为干式铁芯滤波电 抗器，串联电抗器可采用三相铁芯滤波电抗器（LKSG型），不产生电磁辐射干扰，线性度为 1.81η，三相电感量平衡度< 1。喷逐式熔断器又称跌落式熔断器，其主要优点是，结构简 单、断流容量较大、价格便宜。
[0015] 投切开关为晶闸管阀，晶闸管阀由两个晶闸管1反并联构成，晶闸管采用德国的 IXYS元件，晶闸管具有过零投切无暂态过程的优点，技术先进、功能完善、可靠性高、维护量 小。
[0016] 控制器7根据采集的电流电压信号来操控晶闸管阀1’，控制器7采用32位ARM微 处理器芯片，控制器其结构主要包括：电源电路、显示电路、按键电路、电量测量电路、采样 电路以及CPU，由电源电路向各个其他电路供电，电量测量电路与采样电路及CPU相连接， 采样电路用于采集变压器的电流电压信号，并将信号转换传送给电量测量电路，电量测量 电路将采样电路送来的信号进行处理，与CPU进行通讯完成信号的双向传输，CPU监控工作状态，将电量测量电路送来的信号进行分析、逻辑判断、计算，以控制装置的工作状态。电量 测量电路采用美国ANOLOG DEVICE公司生产的ADE7758型号的专用电能测量芯片。控制器 功能齐全操作方便，有自动报警装置，有过电压、过电流、超谐波等各项保护功能，确保产品 所有操作使用监控都能在控制室内操作。设备操作方便，安全可靠，具体地说，控制器也可 以选用市面上的一些通用控制器，比如说：西门子公司生产的S7-200可编程控制器或者是 华冠公司生产的JKGF系列的控制器。
[0017] 单晶炉负荷变化比较稳定所以本实用新型中采用晶闸管投切开关，用控制器按负 载的谐波电流和功率因数变化，自动跟踪快速投切，实现了快速自动滤波补偿，确保运行稳 定可靠，控制的物理量：谐波电流和功率因数，具有自动/手动切换功能，保护功能：过流、 过压保护功能。
[0018] 本实用新型的系统环境：
[0019] 1、工作条件：
[0020] a.配电系统：6kV (10kV)，50Hz ；
[0021] b.环境温度：-40°C〜+55°C ；
[0022] c.相对湿度：彡 95% (25 °C)；
[0023] d.海拔高度：彡1000m;
[0024] e.无强烈振动和冲击，无强电磁场干扰。
[0025] 2、控制电压：AC220V ；
[0026] 3、控制方式：自动投切和手动投切由用户设定；
[0027] 4、显示：电压、电流、功率因数等电参数；
[0028] 5、防护等级：IP30。
[0029] 过负荷能力：
[0030] a.补偿装置能在1.1倍额定电压下长期运行；
[0031] b.在1. 15倍额定电压下每Mh中运行30min ；
[0032] c.在1.2倍额定电压下每月运行2次每次5min;
[0033] d.在1.3倍额定电压下每月中运行2次每次Imin ；
[0034] e.补偿装置能在有效值为1. 3倍额定电流下连续运行。
[0035] 滤波支路的设计原理是利用电容器电抗器串联支路针对某次谐波的阻抗为零，该 次谐波通过电容电抗支路导离电力系统，使电力系统不受该次谐波的危害，因此本实用新 型所述的3条支路分别为5次、7次、11次三条滤波支路。滤波补偿装置投入运行后，功率 因素达到0. 95以上，谐波滤除率大于50%，变压器利用率提高30〜40%，即视在功率下降 30〜40% ；不但净化了电网，同时起到节能降耗作用。
Claims (5)
1. 一种单晶炉滤波补偿专用成套装置，包括滤波支路，其特征在于：所述滤波补偿装 置由三条滤波支路构成，每条滤波支路分别接入炉变压器三相低压母线侧，所述每条滤波 支路由晶闸管阀（1’）、串联电抗器（4)、喷逐式熔断器（6)、电容器（2)依次串联，喷逐式熔 断器（6)的输入端与电容器（2)的输出端之间并联一放电线圈（3)，所述晶闸管阀（1’）和串 联电抗器（4)串联电路之间设有一个避雷器（5)，所述每条滤波支路的晶闸管阀输入端与 一个控制器（7)的一端电连接，所述控制器（7)的另一端与单晶炉变压器三相低压母线电 连接。
2.根据权利要求1所述的一种单晶炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于：所述晶闸 管阀由两个晶闸管（1)反并联构成。
3.根据权利要求2所述的一种单晶炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于：所述晶闸 管（1)采用德国的IXYS元件。
4.根据权利要求1或2所述的一种单晶炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于：所述 控制器（7 )采用32位ARM微处理器芯片。
5.根据权利要求1或2所述的一种单晶炉滤波补偿专用成套装置，其特征在于：所述 电容器（2)选用金属全膜介质的滤波电容器，所述串联电抗器（4)为干式铁芯滤波电抗器。
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| CN102332722A (zh) * | 2011-09-15 | 2012-01-25 | 童淮安 | 一种整流变配套滤波补偿节能成套装置 |
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