CN204304447U - 矿热炉低压无功补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种矿热炉低压无功补偿装置，高压母线、高压无功补偿装置、高压开关柜、有载调压变压器、短网、低压无功补偿机柜、软缆、电极、矿热炉控制台顺序连接。其特征在于用有载调压变压器二次侧电压控制低压无功补偿机柜的补偿量，改变传统用开关投切电容器的模式，避开电容器的频繁投切，避开了大电流投切开关的应用难题。低压无功补偿电路采用限制涌流电抗器和大容量电容器串联组成。提高电抗器与电容器的额定电压，由电抗器、电容器组成电流谐振滤波电路，直接滤除矿热炉生产过程中的各次谐波。矿热炉低压无功补偿减少了变压器、短网等设备的电压降和无功电流。增加了矿热炉设备的功率储备，提高了矿热炉冶炼的热效应。

Description

矿热炉低压无功补偿装置
技术领域
本实用新型涉及一种冶炼企业供配电系统的低压无功补偿装置，具体为矿热炉低压无功补偿机柜。
背景技术
矿热炉是利用电弧热和炉料电阻热熔化冶炼矿料的设备。电极电流高达几万安培甚至十几万安培。流经变压器、短网、软缆、电极时产生大量的无功。如果不进行有效的低压无功补偿，除要受到供电部门的力率调整电费罚款外，无功电流还要占用大量的供配电设备容量，设备不能充分利用，企业产能受限制。
矿热炉高压无功补偿技术比较成熟，多数矿热炉安装了高压无功补偿装置。虽然高压无功补偿可以满足功率因数要求。但是企业并没有多少节电效益，因为无功损耗主要集中在变压器低压侧。
矿热炉低压无功补偿存在一些技术难题：①、低压电容器需求量大。②、自愈式电容器不宜频繁投切，频繁投切容易损坏电容器。③、大电流投切开关选择有难点。从一些资料和企业安装的低压无功补偿设备来看，都在探讨真空开关、电子开关、晶闸管等新型开关的应用。多数矿热炉低压无功补偿仍沿用传统开关投切电容器的模式，此模式难以解决上述技术难题。
供电系统的谐波治理通常采用失谐抑制谐波频率的方式，电容器需要配失谐电抗器防止产生谐振，抑制谐波效果不太理想。
实用新型内容
本实用新型涉及一种矿热炉低压无功补偿技术方案：目的在于提供一种节能、降耗的矿热炉低压无功补偿机柜设备。
本实用新型提供的技术方案是：一种矿热炉低压无功补偿装置，高压母线、高压无功补偿装置、矿热炉高压开关柜、有载调压变压器、短网、低压无功补偿机柜、软缆、电极、矿热炉控制台顺序连接，其特征在于：用有载调压变压器二次侧电压控制低压无功补偿机柜的无功补偿量；所述的低压无功补偿机柜内装有多路无功补偿电路和多路串联谐振滤波电路。
低压无功补偿机柜连接在短网末端，矿热炉控制台上装有变压器电压档位调控开关，用变压器电压档位调控开关控制有载调压变压器二次侧电压，再由二次侧电压控制低压无功补偿机柜的无功补偿量。
所述的无功补偿电路由熔断器RD、电抗器L、电容器C、空气开关K顺序连接组成；电抗器L采用限制涌流电抗器，电容器C采用大容量低电压单相电容器。
所述的串联谐振滤波电路由熔断器RD、滤波电抗器LX、滤波电容器CX、空气开关K串联组成；滤波电抗器LX、滤波电容器CX采用高额定电压元件，由电抗器LX、电容器CX组成串联电流谐振电路。
矿热炉低压无功补偿控制技术说明如下：
①、矿热炉有载调压变压器可以在不切断电源的情况下，调整变压器二次侧电压，控制矿热炉有功功率。矿热炉变压器二次侧电压提高，矿热炉有功功率增加。变压器二次侧电压降低，矿热炉有功功率减小。
②、按照电工学原理，矿热炉低压无功补偿机柜的无功补偿量变化与有载调压变压器二次侧电压变化的平方成正比。变压器二次侧电压变化与无功补偿量变化的关系式如下：Qc1/Qc0＝(U1/U0)2式中：U0电容器额定电压(V)，Qc0电容器额定补偿量(kvar)，U1有载调压变压器二次侧电压(V)，Qc1有载调压变压器二次侧电压时的无功补偿量(kvar)。
由上所述可得出：矿热炉有载调压变压器二次侧电压，可以同时控制矿热炉的有功功率和矿热炉的低压无功补偿量。
本实用新型的技术优势主要体现在如下几方面：
1、采用有载调压变压器二次侧电压控制低压无功机柜的补偿量，改变传统开关投切补偿电容器的模式，避开了投切开关的技术难题。调整低压无功补偿时，无过冲电压和浪涌电流，可净化电网的用电环境。
2、低压无功补偿电路采用限制涌流的电抗器L，起到保护电容器的作用，又减小电抗器的体积。
3、利用滤波电抗器LX、滤波电容器CX串联电路的电流谐振特性，直接滤除矿热炉的各次谐波频率。滤波效果好于传统失谐抑制谐波的方式。通过提高电容器、电抗器元件的额定电压，保障滤波电路在谐振工作时的安全可靠性。
4、低压无功补偿主要减少了变压器、短网的无功电流与电压降，增加了矿热炉设备的功率储备。按焦耳定律计算，可提高矿热炉的热效应。
5、矿热炉低压无功补偿机柜电路简单、元器件少、故障率低、经济实用。
附图说明
图1，矿热炉无功补偿示意图
图2，矿热炉低压无功补偿机柜电路图
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1，矿热炉无功补偿示意图：1、高压母线，2、高压无功补偿装置，3、矿热炉高压开关柜，4、有载调压变压器，5、短网，6、软缆，7、电极，8、矿热炉控制台。以下是本实用新型增设的部分：9、接在负载端的低压无功补偿机柜。
如图2，低压无功补偿机柜电路图所示：10、机柜无功补偿电流表，11、熔断器RD，12.1、滤波电抗器LX，12.2、限制涌流电抗器L，13.1、滤波电容器CX，13.2、低电压大容量单相无功补偿电容器C，14、空气开关K(用以调整相平衡、予置设定无功补偿量、日常维修使用开关)，15、机柜电压表。
本实用新型低压无功补偿到≥0.90，再调整原矿热炉的高压无功补偿到≥0.95。高压补偿采用自动/人工投切开关的控制方式，低压无功补偿采用矿热炉二次电压的控制方式。使矿热炉总功率因数在负荷高峰时达0.95以上。
以27500kVA硅锰矿热炉低压无功补偿装置说明如下：
矿热炉变压器参数：
1、变压器容量：Sn＝27500(kVA)
2、变压器变比：In＝35(KV)/130-190-250(V)
3、变压器二次侧额定电流(190V)：Ie2＝8.36×104(A)
4、无功补偿前的低压功率因数：
矿热炉低压无功补偿设计：
功率因数由COSφ0＝0.80补偿到COSφ1＝0.90时，功率因数补偿系数0.27，低压补偿量为：QL＝27500X0.80X0.27＝5940kvar。(如图2所示，机柜设计安装45kvar电容器21个，限制涌流电抗器21个；60kvar/415v滤波电容器9个，滤波电抗器9个。)设计每相安装3个机柜，共9个机柜。机柜电压190v时，机柜无功补偿量为711.9kvar。
低压无功补偿机柜无功补偿量分析：机柜电压在130v-190v-250v时，无功补偿量分别为333kvar-711.9kvar-1218kvar。
矿热炉低压无功补偿应用：
矿热炉有功功率、无功补偿与功率因数的分析：矿热炉冶炼是一个连续生产的过程，在最佳状态下设置低压无功补偿量。生产过程中，提高变压器二次侧电压，有功功率与无功补偿量同时增加，不会出现欠补现象。降低变压器二次侧电压，有功功率与无功补偿量同时减少，也不会出现过补现象。在生产过程中功率因数相对稳定。
当变压器在特殊情况下空载时，可切除原高压无功补偿，也可断开矿热炉高压开关，防止向电网返送无功。
矿热炉低压无功补偿效益：
矿热炉是耗电大户，节能潜力大。实施矿热炉低压无功补偿装置，将产生良好的经济效益和社会效益。

Claims (4)

1.一种矿热炉低压无功补偿装置，高压母线、高压无功补偿装置、矿热炉高压开关柜、有载调压变压器、短网、低压无功补偿机柜、软缆、电极、矿热炉控制台顺序连接，其特征在于：用有载调压变压器二次侧电压控制低压无功补偿机柜的无功补偿量；所述的低压无功补偿机柜内装有多路无功补偿电路和多路串联谐振滤波电路。
2.如权利要求1所述的矿热炉低压无功补偿装置，其特征在于：低压无功补偿机柜连接在短网末端，矿热炉控制台上装有变压器电压档位调控开关，用变压器电压档位调控开关控制有载调压变压器二次侧电压，再由二次侧电压控制低压无功补偿机柜的无功补偿量。
3.如权利要求1所述的矿热炉低压无功补偿装置，其特征在于：所述的无功补偿电路由熔断器RD、电抗器L、电容器C、空气开关K顺序连接组成；电抗器L采用限制涌流电抗器，电容器C采用大容量低电压单相电容器。
4.如权利要求1所述的矿热炉低压无功补偿装置，其特征在于：所述的串联谐振滤波电路由熔断器RD、滤波电抗器LX、滤波电容器CX、空气开关K串联组成；滤波电抗器LX、滤波电容器CX采用高额定电压元件，由电抗器LX、电容器CX组成串联电流谐振电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109286193A (zh) * 2018-11-01 2019-01-29 乌海市创新技术应用研究所 一种电弧炉低压无功补偿及滤波装置及其电压控制方法
CN111987722A (zh) * 2019-05-21 2020-11-24 青岛振洁电力科技有限公司 电子式智能有载调压变压器

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