CN205160078U - 一种新型矿热炉低压无功补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型矿热炉低压无功补偿装置，包括高压侧电流互感器、矿热炉变压器、矿热炉低压侧电流检测系统、矿热炉、避雷器、电流互感器、过零投切真空接触器、电抗器、电容器组、隔离开关和控制系统，所述避雷器、电流互感器、过零投切真空接触器、电抗器、电容器组、隔离开关组成自动补偿单元，所述自动补偿单元有多个，所述控制系统采用3台控制器分别控制A、B、C三相补偿单元，每台控制器可从矿热炉变压器的高压侧电流互感器采集参数。本实用新型可从矿热炉变压器的高压侧和低压侧同时采集电能质量参数，分析电能质量情况，低压侧采用了分散式柔性线圈，可测量变压器出口侧每根短网的电能质量参数，使炉前控制更为精确。

Description

一种新型矿热炉低压无功补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种低压无功补偿装置，具体是一种新型矿热炉低压无功补偿装置。

背景技术

国外矿热炉技术发展现状

国外市场对于矿热炉节能技术的研究主要集中在改变炉体结构和供电方式的研究上，和国内的技术发展方向存在差异。

在世界铁合金生产过程中，原料供应和生产成本始终处于最重要的地位。南非因为拥有丰富的矿产资源，长期以来铁合金生产一直处于领先地位。随着时间的推移，优质矿产资源日益减少，加上环境保护意识的增强，有效利用劣质矿产资源，降低生产成本成为铁合金生产商不断追求的目标，矿热炉生产技术的发展主要是围绕这条主线展开的。

国外矿热炉现状

德国西马克公司1906年提供全世界第一台埋弧炉，从此，埋弧炉被广泛应用在铁合金、有色金属或其他专业工业领域。

近十余年陆续开发了各种类型的新产品：2003年的大容量矩形矿热炉侧壁铜冷却系统、2004年的连续运行矩形洁净铜炉渣矿热炉、2004年的120MVA带可控硅整流器和铜冷却系统的高容量矩形矿热炉、2006年，试验场用直流电处理贵金属（PGM,Cu,Co,etc.)炉渣装置、2009年的70MVA大型直流铬铁矿热炉。

在矿热炉技术发展过程中，芬兰欧托昆普公司技术也具有一定的代表性，在南非的大型矿热炉主要由该公司提供，其产量占南非铬铁产量的近一半。

德国曼内斯曼-德马格公司生产的埋弧炉包括：铁合金炉、生铁炉、有色金属炉、碳化钙炉(电石炉)、炼渣炉，以及为特殊工艺服务的炉子。近年来，还开发了带有能源回收系统的大型矿热炉，该系统将埋弧炉冶炼时发出的废过热烟气回收，然后利用废热锅炉发电。回收的能源形式可以是电能、蒸汽或者热水，这取决于回收设备的型式和容量。能源回收系统包括带有集烟罩的封闭式埋弧炉、利用废热烟气的锅炉、蒸汽透平发电机、连接管路、辅助设备和计算机系统。由炉子排出的废热烟气(包括还原性气体的化学热)加至锅炉中，并在这里将烟气温度降至吸尘器所能接收的温度。发出的过热蒸气推动透平发电机发电。

计算机显示系统能显示出全部工艺过程。该系统是同瑞典StalLavalApparqat公司联合开发的。该除尘设备被安装在挪威ASBjolvefossen工厂的硅铁炉上。

在法国，由西马克公司设计供应的世界上最大的锰铁-硅锰矿热炉运行很成功，该矿热炉加工从巴西进口的高含铝Carajas矿石。该矿石主要作为烧结矿装入矿热炉，矿热炉直径近20米，变压器容量为102MVA。

俄国矿热炉的最新进展。

矿热炉向大型化发展，俄国已运行的黄磷炉由48MVA发展到80MVA；研制成功世界上最大的(63MVA)密闭式矩形高锰合金炉；试制成功变压器容量超过100MVA的巨型矿热炉，以及开发出熔炼硅锰合金的2MVA等离子竖式炉。在大型炉子的设计中，全部利用计算机的最佳数学模型来计算确定大型矿热炉的最佳参数和最佳工作状态。

目前，大多数的硅铁和金属硅生产大型埋弧炉由德国西马克公司提供，这些矿热炉通常在12~22MVA容量下运行。最近，西马克公司开发了一种操作控制更好，功率输入更高、更有效，综合维修成本更低的侧壁冷却和整流控制系统新技术，该技术已成功应用在新加多利亚埃拉梅公司（ErametinNewCaledonia）新安装的熔炼炉上，以及即将在英美资源集团和巴西淡水河谷公司在建项目中应用该新技术。

目前存在的主要问题

与高炉相比，目前交流矿热炉生产能力偏低，规模效益没有有效的发挥出来。为增加生产规模，按照比例放大后，电阻降低感抗增加，当感抗与电阻相等或大于电阻时，电极控制困难，并对基础电路造成污染。

三个电极都是相同电路的一部分，一个电极出现问题，电极之间的交叉影响会导致功率因数降低，制约矿热炉按比例放大。

自焙电极中存在与交流电有关的集肤效应问题，在自焙电极的碳质部分集肤深度大约在0.3mm~0.4mm。当电极直径大于大约1.2m~1.5m时，出现电极重复破裂包括电极端部表面破损、电极不平衡、功率因数低、炉盖热、产品不合格、单位电耗高等问题。

随着全球资源环境压力的增大，电力生产趋向再生能源，太阳能和风能将成为典型的再生能源，这种可再生能源分布式发电单元数量的增加，需要配合智能电网调控，把铁合金矿热炉等用电大户纳入需求侧管理，其负载必须具有可调整性，而交流矿热炉尚不具有这种能力。

粉矿的大量使用，需要昂贵的造球工艺来满足不同炉料铬生产工艺要求，增加设备投资费用，而且设备利用率低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新型矿热炉低压无功补偿装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种新型矿热炉低压无功补偿装置，包括高压侧电流互感器、矿热炉变压器、矿热炉低压侧电流检测系统、矿热炉、避雷器、电流互感器、过零投切真空接触器、电抗器、电容器组、隔离开关和控制系统，所述避雷器、电流互感器、过零投切真空接触器、电抗器、电容器组、隔离开关组成自动补偿单元，所述自动补偿单元有多个，所述控制系统采用3台控制器分别控制A、B、C三相补偿单元，每台控制器可从矿热炉变压器的高压侧电流互感器采集参数，并且通过矿热炉变压器低压侧的矿热炉低压侧电流检测系统采集低压侧电能质量参数。

作为本实用新型进一步的方案：所述自动补偿单元每个单元安装2把隔离开关，分别安装在单元柜体与短网连接的正负极上。

作为本实用新型进一步的方案：所述避雷器安装在每个自动补偿单元的进线侧。

作为本实用新型再进一步的方案：所述自动补偿单元每个单元的每条单独回路均安装有电流互感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型可从矿热炉变压器的高压侧和低压侧同时采集电能质量参数，分析电能质量情况，低压侧采用了分散式柔性线圈，可测量变压器出口侧每根短网的电能质量参数，使炉前控制更为精确。

附图说明

图1为新型矿热炉低压无功补偿装置的结构示意图；

图1中，1-高压侧电流互感器、2-矿热炉变压器、3-矿热炉低压侧电流检测系统、4-矿热炉、5-避雷器、6-电流互感器、7-过零投切真空接触器、8-电抗器、9-电容器组、10-隔离开关、11-控制系统。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种新型矿热炉低压无功补偿装置，包括高压侧电流互感器1、矿热炉变压器2、矿热炉低压侧电流检测系统3、矿热炉4、避雷器5、电流互感器6、过零投切真空接触器7、电抗器8、电容器组9、隔离开关10和控制系统11，所述避雷器5、电流互感器6、过零投切真空接触器7、电抗器8、电容器组9、隔离开关10组成自动补偿单元，所述自动补偿单元有多个，所述控制系统11采用3台控制器分别控制A、B、C三相补偿单元，每台控制器可从矿热炉变压器2的高压侧电流互感器1采集参数，并且通过矿热炉变压器2低压侧的矿热炉低压侧电流检测系统3采集低压侧电能质量参数。

自动补偿单元每个单元安装2把隔离开关，分别安装在单元柜体与短网连接的正负极上。

作为避雷器安装在每个自动补偿单元的进线侧。

自动补偿单元每个单元的每条单独回路均安装有电流互感器。

本实用新型的工作原理是：请参阅图1，控制系统11采用3台控制器分别控制A、B、C三相补偿单元，每台控制器可从矿热炉变压器2的高压侧电流互感器1采集参数，并且通过矿热炉变压器2低压侧的矿热炉低压侧电流检测系统3采集低压侧电能质量参数，当控制系统11检测到用电系统有功不足，功率因数偏低时，由控制系统11根据计算三相所需要投入的补偿容量，以确定每相所需要投入的自动补偿单元数量。然后由控制系统11依次向所需要投入的自动补偿单元中的过零投切真空接触器7发出命令，投入电容器组9，投入后再继续检测用电系统的电能质量情况，所投入的自动补偿单元的补偿容量是否足够，若是停止投切电容器组9，否则继续投入电容器组9，实现了系统的闭环控制。以此为依据尤其是低压侧采用了分散式柔性线圈，可测量变压器出口侧每根短网的电能质量参数，使炉前控制更为精确。控制系统11可根据实时分析的炉内电能质量情况投切补偿单元。

所述过零投切真空接触器7，可有效的消除合闸涌流以及切除时拉弧。本实用新型投入后可是减小矿热炉主回路短网电压损失，消除谐波,改善三相平衡，使电极工作端电压升高，提高功率因数和有功功率，节能降耗。

自动补偿单元每个单元安装2把隔离开关10，分别安装在单元柜体与短网连接的正负极上，检修时分开2把隔离开关11，可切断单元内部的一次线路，保证了检修人员的安全。

自动补偿单元每个单元在进线侧安装避雷器5，防止冲击过电压和操作过电压。

自动补偿单元每个单元的每条单独回路安装电流互感器6，用以检测单个LC之路的电流，若出现电流突变时，控制系统可检测到该回路的异常，切除电容器组9。

自动补偿单元采用过零投切真空接触器7，可以使电容器组9在零电压时刻投入，零电流时刻切除。防止合闸涌流和接触器拉弧。

自动补偿单元采用单相电抗器8，电抗器8使用5倍额定电流不饱和技术，可最大限度的抑制谐波和闪变对电容器造成的损害。并采用独特的风道散热设计使电抗器8的温升保持在合理水平以下。

自动补偿单元采用单相电容器组9，电容器组9安装布局采用最优化设计，通过合理的通风散热措施，使电容器组9温升不超过55摄氏度，尽可能的延长电容器组9使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种新型矿热炉低压无功补偿装置，包括高压侧电流互感器（1）、矿热炉变压器（2）、矿热炉低压侧电流检测系统（3）、矿热炉（4）、避雷器（5）、电流互感器（6）、过零投切真空接触器（7）、电抗器（8）、电容器组（9）、隔离开关（10）和控制系统（11），其特征在于，所述避雷器（5）、电流互感器（6）、过零投切真空接触器（7）、电抗器（8）、电容器组（9）、隔离开关（10）组成自动补偿单元，所述自动补偿单元有多个，所述控制系统（11）采用3台控制器分别控制A、B、C三相补偿单元，每台控制器可从矿热炉变压器（2）的高压侧电流互感器（1）采集参数，并且通过矿热炉变压器（2）低压侧的矿热炉低压侧电流检测系统（3）采集低压侧电能质量参数。

2.根据权利要求1所述的新型矿热炉低压无功补偿装置，其特征在于，所述自动补偿单元每个单元安装2把隔离开关，分别安装在单元柜体与短网连接的正负极上。

3.根据权利要求1所述的新型矿热炉低压无功补偿装置，其特征在于，所述避雷器（5）安装在每个自动补偿单元的进线侧。

4.根据权利要求1所述的新型矿热炉低压无功补偿装置，其特征在于，所述自动补偿单元每个单元的每条单独回路均安装有电流互感器（6）。