CN202206141U - 矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电力无功功率补偿装置，尤其涉及一种适用于较大容量20000～30000KVA的电力无功功率补偿方法及装置，具体涉及一种矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，该矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置是通过连接于矿热炉变压器二次侧和矿热炉三相电极之间短网上靠近电炉三个电极的炉旁的电容固定及全自动动态节能补偿装置，至少包括二次低压节能无功补偿控制柜和分相电容二次低压节能固定补偿柜及全自动动态补偿柜组成，分别就近安装电容补偿装置，对矿热炉进行固定(3/5总容量)和动态(2/5总容量)无功补偿，根据电网的供电和矿热炉的运行工况，自动投切电容器组，采用新型组合开关及可编程PLC逻辑控制，使功率因数长期保持在0.92以上，投切过程无浪涌、过电压冲击，切实保护电容器组及用电设备安全，净化电网用电环境。本实用新型综合节电6％以上，增产10％～18％，具有单位能耗低，增产节能，投资回报率高，回报快的特点。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及电力无功功率补偿方法及装置，尤其涉及一种适用于较大容量20000～30000KVA的电力无功功率补偿方法及装置，具体涉及一种矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置。
【背景技术】
一般较大容量20000～30000KVA矿热炉二次低压短网的无功功率补偿，现有的技术一般采用的是动态分相不等量补偿方式，该方式具有提高变压器、大电流线路利用率，增加有效输入功率，综合调节各相补偿容量，平衡三相电极电压，改善三相的强弱相状况，提高功率因数，增产节能，提升并稳定二次侧低压输出电压，改善电网电能质量等优点，但在实际运行中存在如下困扰用户和补偿装置生产厂家的问题和缺陷：因为采用的是集中式自动全动态补偿，而电网电压、频率和系统的有功和无功经常处于波动之中，有时侯变动还比较大，特别是有功功率和无功功率随着负荷的随机瞬时投入和退出和加载、减载等有很大变动，由于整套电容全动态补偿装置时刻追踪短网系统有功和无功的变化，频繁进行“投入---切除”的操作，这样频繁的以“先投先切，循环投切”的方式投切大容量的电容器组，一方面对电网造成剧烈冲击，电压、电流波动的幅度大，强度高，对电网中其他用电设备的安全使用造成不利影响，另一方面对电容补偿装置本身，其内部主电路的接触器、熔断器、空气断路器等，因频繁的投切致使触头、熔芯等很容易烧毁，大大缩短了这些器件的使用寿命，从而使得电容补偿装置投入运行后不 久就故障频发，不得不经常更换损坏的元器件，而造成补偿装置的停用，严重影响用户的日常生产，也使得补偿装置生产厂家的售后服务维护维修的工作量大大增加。
【实用新型内容】
针对现有技术存在的问题，并经过对20000～30000KVA矿热炉的实际运行工况进行详尽分析研究，本实用新型提出了一种矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，该补偿装置尤其适用较大容量20000～30000KVA的电力无功功率补偿，该补偿装置是对矿热炉进行固定(3/5总容量)和动态(2/5总容量)无功补偿，根据电网的供电和矿热炉的运行工况，自动投切电容器组，采用新型组合开关及可编程PLC逻辑控制，使功率因数长期保持在0.92以上，投切过程无浪涌、过电压冲击，切实保护电容器组及用电设备安全，净化电网用电环境。
本实用新型提供的技术方案是：一种矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，把经过计算得出的应该补偿的电容总容量的3/5作为固定补偿，应该补偿的电容总容量的2/5作为动态补偿，这样60％的电容固定补偿量能很大程度上满足矿热炉短网上的无功基本需求，能在一定程度上稳定二次电压；而40％的电容器组作为动态补偿，则能灵活应对电网电压和频率的波动，以及炉况等其他因素的动态变化所造成的无功缺失，因为容量只占全部容量的40％，因此这一部分的电容可选单台容量较小的电容(如10～15Kvar甚至更小)，即使在进行频繁投切时对电网和用户用电设备的影响也会较小。
矿热炉二次低压短网是一个低电压大电流感性系统，矿热炉正常工作时，线路自然功率因数一般只能达到0.7～0.86左右，甚至有些会低至0.6， 炉变二次出线端---短网---矿热炉电极---电弧间始终存在着巨大的无功需求，通常20000KVA以上的炉子其二次低压短网在没有进行无功补偿前，无功功率在1.4～2.5万Kvar之间，因此把总补偿容量的3/5作为固定补偿较为合理。以一台普通的运行中的27000KVA电石炉为例，在没有进行无功补偿前，运行的炉况参数为：额定容量为27000KVA，实际运行容量35100KVA，一次电压110KV，二次运行电压180V，自然功率因数0.72，有功功率25272KVA，无功功率24358Kvar，若要求将功率因数从0.72提高到0.92以上，由公式Q＝P×{√(1/cos2φ1-1)-√(1/cos2φ2-1))，计算出理论补偿容量为Q＝16200Kvar，由于实际运行超载30％，所以Q＝16200×1.3＝21060Kvar，按照电容器利用系数0.95计算：Qc＝1.05Q＝22113Kvar，考虑到其他因数影响，低压补偿容量适当放大，以满足任何工况的生产需要，最终取Qc＝23500Kvar。23500Kvar的3/5即为14100Kvar，把这部分容量的电容器组作为固定补偿投入长期运行时，功率因数能够从0.72提升至0.85，增加了0.13，已极大改善了短网无功不足的状况，剩余的2/5即9400Kvar作为动态补偿量，由二次低压节能动态补偿控制柜中的可编程多功能网络电力仪表，实时监测短网上有功和无功的变化，分析计算出各相的功率因数值，再和程序设定值比较后，自动把采集数据送入PLC可编程控制主机，由其发出信号控制各相中相应的电容器组进行投切。
本实用新型矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，该成套补偿装置至少包括连接于矿热炉变压器二次侧和矿热炉三相电极之间短网上的电容固定及全自动动态节能补偿装置。该电容固定及全自动动态节能补偿装置至少由二次低压节能无功补偿控制柜和分相电容二次低压节能固定补偿柜及全自动动态补偿柜组成。所述的二次低压节能无功补偿控制柜至少由PLC可 编程逻辑控制器、多功能可编程网络电力仪表、可编程智能仪表、功率因数表、触摸屏组成；所述的分相电容二次低压节能固定补偿柜至少由支路熔断器、电流互感器、单相电力电容器、谐波滤波器(或电抗器)、电容补偿专用接触器或低压真空接触器、分支三极空气断路器依次串接组成；所述的分相电容二次低压节能全自动动态补偿柜至少由支路熔断器、电流互感器、单相电力电容器、谐波滤波器(或电抗器)、新型组合开关(由正反向并联可控硅和专用交流接触器组成)、分支三极空气断路器依次串接组成。
所述的电容固定及全自动动态节能补偿装置是在电流互感器后，并联了数组结构相同的电路，这些电路均由单相电力电容器、谐波滤波器(电抗器)、新型组合开关(或电容补偿专用接触器、低压真空接触器)、分支空气断路器依次串接而成。
所述的新型组合开关是由正反向并联的单向可控硅和与之背靠背的交流接触器上下端头分别并联组合而成。
所述的电容固定及全自动动态节能补偿装置是分相设置的，由六只支路熔断器分别进行保护的六路补偿支路单元构成一个单相的电容自动动态补偿柜，每一相(A、B、C相)的无功补偿都由1～3个(或以上)这样的单相电容自动动态补偿柜组成；由六只支路熔断器分别进行保护的六路补偿支路单元构成一个单相的电容固定补偿柜，每一相(A、B、C相)的无功补偿都由1～3个(或以上)这样的单相电容固定补偿柜组成。
所述的分相单相电容固定及自动动态补偿柜的柜体(包含立柱和安装梁)采用不含镍的不锈钢材料制作而成。
相较于现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用新型在矿热炉变压器二次侧和矿热炉三相电极之间靠近矿热炉三个电极的炉旁，分别就近安装 电容补偿装置，对矿热炉进行固定(3/5总容量)和动态(2/5总容量)无功补偿，根据电网的供电和矿热炉的运行工况，自动投切电容器组，采用新型组合开关及可编程PLC逻辑控制，使功率因数长期保持在0.92以上，极大改善了短网无功不足的状况，投切过程无浪涌、过电压冲击，切实保护电容器组及用电设备安全，净化电网用电环境。
【附图说明】
图1是电容固定补偿柜和电容自动动态补偿柜补偿电路原理图。
图2是矿热炉二次低压固定及动态补偿成套装置的布置示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1中支路熔断器1进线端与矿热炉变压器二次出线端X(或Y、Z)连接，支路熔断器1出线端穿过电流互感器2与单相电力电容器3的一端连接、单相电力电容器3的另一端与谐波滤波器(或电抗器)4一端串接、谐波滤波器(或电抗器)4另一端与新型组合开关5(或专用交流接触器、低压真空接触器)一端串接、新型组合开关5另一端与分支三极空气断路器6出线端串接，分支三极空气断路器的进线端并联后，接到矿热炉变压器二次出线端A(或B、C)。
图2中矿热炉变压器8的二次低压出线端A、B、C相和X、Y、Z相分别用铜管与A相的三台电容固定及自动动态补偿柜15.1～15.3、B相的三台电容固定及自动动态补偿柜9.1～9.3、C相的三台电容固定及自动动态补偿柜10.1～10.3的进线端相连接，A、B、C相的电容固定及自动动态补偿柜的出 线端又分别和矿热炉11的三个电极：1#电极14、2#电极13、3#电极12相连接；控制柜7分别有二次控制线路与电容固定补偿柜和电容自动动态补偿柜连接。
矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置至少包括控制柜和分相电容固定及节能全自动动态补偿柜，本实用新型在炉变二次低压短网靠近矿热炉三个电极的炉旁，分别就近安装电容补偿装置，对矿热炉进行固定(3/5总容量)和动态(2/5总容量)无功补偿，根据电网的供电和矿热炉的运行工况，自动投切电容器组，采用新型组合开关及可编程PLC逻辑控制，使功率因数长期保持在0.92以上，投切过程无浪涌、过电压冲击，切实保护电容器组及用电设备安全，净化电网用电环境。本实用新型综合节电6％以上，增产10％～18％，具有单位能耗低，增产节能的特点，投资回报率高，回报快。
Claims (6)
1.一种矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，其特征在于：包括连接于矿热炉变压器二次侧和矿热炉三相电极之间短网上的电容固定及全自动动态节能补偿装置，该电容固定及全自动动态节能补偿装置至少由二次低压节能无功补偿控制柜和分相电容二次低压节能固定补偿柜及全自动动态补偿柜组成。
2.根据权利要求1所述的矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，其特征在于：所述的二次低压节能无功补偿控制柜至少由PLC可编程逻辑控制器、多功能可编程网络电力仪表、可编程智能仪表、功率因数表、触摸屏组成；所述的分相电容二次低压节能固定补偿柜至少由支路熔断器、电流互感器、单相电力电容器、谐波滤波器、电容补偿专用接触器或低压真空接触器、分支三极空气断路器依次串接组成；所述的分相电容二次低压节能全自动动态补偿柜至少由支路熔断器、电流互感器、单相电力电容器、谐波滤波器、新型组合开关、分支三极空气断路器依次串接组成。
3.根据权利要求1所述的矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，其特征在于：所述的电容固定及全自动动态节能补偿装置是在电流互感器后，并联了数组结构相同的电路，这些电路均由单相电力电容器、谐波滤波器、新型组合开关、分支空气断路器依次串接而成。
4.根据权利要求2或3所述的矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，其特征在于：所述的新型组合开关是由正反向并联的单向可控硅和与之背靠背的交流接触器上下端头分别并联组合而成。
5.根据权利要求1所述的矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，其特征在于：所述的电容固定及全自动动态节能补偿装置是分相设置的，由 六只支路熔断器分别进行保护的六路补偿支路单元构成一个单相的电容自动动态补偿柜，每一相A相、B相、C相的无功补偿都由1～3个这样的单相电容自动动态补偿柜组成；由六只支路熔断器分别进行保护的六路补偿支路单元构成一个单相的电容固定补偿柜，每一相A相、B相、C相的无功补偿都由1～3个这样的单相电容固定补偿柜组成。
6.根据权利要求1所述的矿热炉二次低压固定及动态节能补偿装置，其特征在于：所述的分相电容固定及自动动态补偿柜的柜体采用不含镍的不锈钢材料制作而成。
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