專利名稱：電弧爐濾波補償專用成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于濾波補償裝置，具體涉及一種電弧爐濾波補償專用裝置。
背景技術(shù)：
隨著煉鋼業(yè)和冶煉技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電弧爐設(shè)備投入到生產(chǎn)當中，其容量 越來越大。由于其自身的工作特性，造成了日益嚴重的諧波污染問題，嚴重影響到了電能質(zhì) 量，對其諧波治理已經(jīng)迫在眉睫。電弧爐一般是三相式，通過專用電弧爐變壓器供電，變壓器高壓側(cè)通常為6. 3kV、 10kV、35kV，也有l(wèi)lOkV，低壓側(cè)通常為一百多伏至一千多伏。目前常用的電弧爐規(guī)格主要在 2T至100T之間，電弧爐工作工況基本分為兩個階段，熔化期和精煉期，熔化期由于存在 大量未熔物，爐子狀態(tài)不穩(wěn)定，這時電流波形不規(guī)律，諧波含量大，主要是2、3、4、5、6、7等 較為低次諧波，含有大量間諧波，并伴隨電壓波動和閃變，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓和電流的畸變，精 煉期電弧爐穩(wěn)定，諧波含量不大。電弧爐屬非線性負荷，在工作的過程中會產(chǎn)生高次諧波， 而且電弧爐的用電量很大，電爐變壓器的容量從數(shù)兆伏安到數(shù)十兆伏安，從鋼鐵的冶煉工 藝分，電弧爐的工作過程可分為三個階段熔化期、氧化期和還原期，鋼鐵在熔化期的用電 量很大，氧化期和還原期的用電量明顯降低，鋼鐵在熔化期內(nèi)不僅電弧爐的用電量最大，而 且在這個階段由于下降電極起弧和爐料崩塌使電極接觸廢鋼而造成短路，其后快速提升 電極又拉斷電弧造成斷路，短路期間內(nèi)產(chǎn)生很大的電流，造成三相不平衡。在冶煉過程中 由于電磁力和爐內(nèi)氣流的作用以及鋼液和爐渣的流動，使電弧放電的路徑不斷變化和弧隙 電離程度不斷變化，從而引起負荷電流變化大、變化速度快、變化頻繁而無規(guī)則。在電力系 統(tǒng)中，供電的質(zhì)量指標、電網(wǎng)運行的安全可靠性和經(jīng)濟性是最根本的問題，快速合理地調(diào)節(jié) 電網(wǎng)無功功率，對交流電網(wǎng)的穩(wěn)定和系統(tǒng)電壓的調(diào)節(jié)、合理分配潮流及限制電網(wǎng)過電壓方 面有著十分重要的意義，特別是當鄰近交流系統(tǒng)發(fā)生故障時，如不迅速補償大幅度波動的 無功功率，就會導(dǎo)致系統(tǒng)失控，近年來，隨著冶金、電氣化鐵道的飛速發(fā)展，諸如具有沖擊性 負荷的電弧煉鋼爐、軋鋼機等不斷投入電網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)功率因數(shù)下降、波形畸變、電壓波動、 諧波干擾等公害。發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了一種安全可靠、反應(yīng)速度快的電弧爐 濾波補償專用裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下的技術(shù)方案一種電弧爐濾波補償專用裝置，包括濾波支路，其特征在于所述濾波補償裝置由 三條濾波支路構(gòu)成，每條濾波支路分別接入爐變壓器三相低壓母線側(cè)，所述每條濾波支路 由隔離開關(guān)和三角形閉合回路依次串聯(lián)組成，三角形閉合回路由三角形連接的三個單相單 元構(gòu)成，每個單元由電容器、晶閘管閥以及電抗器依次串聯(lián)而成，所述隔離開關(guān)和三角形閉 合回路之間設(shè)有一個避雷器，所述每條濾波支路晶間管閥都與一個控制器的一端電連接，所述控制器的另一端與電弧爐變壓器低壓母線電連接。所述晶閘管閥由兩個晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成。所述晶閘管采用德國的IXYS元件。所述電容器選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，所述串聯(lián)電抗器為干式鐵芯濾波電 抗器。采用上述結(jié)構(gòu)，濾波支路的設(shè)計原理是利用串聯(lián)支路針對某次諧波的阻抗為零， 該次諧波通過電容電抗支路導(dǎo)離電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)不受該次諧波的危害，因此本實用 新型所述的3條支路分別為2次、3次、4次三條濾波支路，從而穩(wěn)定其供電系統(tǒng)，供電電壓 的穩(wěn)定使電爐變壓器得到最有效的利用，并能提供穩(wěn)定的熔化功率；消除無功電流的流動， 可降低線路和變電所變壓器的損耗，系統(tǒng)功率因數(shù)也會得到顯著的改善，本裝置在濾除系 統(tǒng)諧波的同時具有無功功率補償?shù)淖饔谩?br> 圖1是本實用新型的電原理圖。
具體實施方式
參見圖1，一種電弧爐濾波補償專用裝置，包括濾波支路，濾波補償裝置由三條濾 波支路構(gòu)成，每條濾波支路分別接入爐變壓器三相低壓母線側(cè)，3條支路分別為2次、3次、 4次三條濾波支路，相對應(yīng)2次3次、4次的低次諧波，根據(jù)各次諧波發(fā)生量的情況以及無 功需求，經(jīng)過計算機專用程序的優(yōu)化仿真設(shè)計，確定各條濾波支路設(shè)置及容量分配，每條濾 波支路由隔離開關(guān)1和三角形閉合回路依次串聯(lián)組成，三角形閉合回路由三角形連接的三 個單相單元構(gòu)成，每個單元由電容器2、晶閘管閥3’以及電抗器4依次串聯(lián)而成，隔離開關(guān) 1和三角形閉合回路之間設(shè)有一個避雷器5，每條濾波支路的晶閘管閥3’都與一個控制器 6的一端電連接，控制器6的另一端與電弧爐變壓器低壓母線電連接。隔離開關(guān)1可采用 GN12系列，特點是有明顯的斷開點，電容器2選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，具體可采用 AFM型濾波電容器，采用金屬化膜，真空浸漬優(yōu)質(zhì)的絕緣油內(nèi)置防爆裝置，安全可靠，電流過 載能力彡1.51η。電容器在1.1倍的額定電壓、1.3倍的額定電流下長期運行。電抗器4為 干式鐵芯濾波電抗器，可采用三相鐵芯濾波電抗器(LKSG型)，不產(chǎn)生電磁輻射干擾，線性 度為1. 81η，三相電感量平衡度< 2%。避雷器的另一端接地，避雷器是為了防止操作和雷擊 過電壓。晶閘管閥由兩個晶閘管3反并聯(lián)構(gòu)成，晶閘管3采用德國的IXYS元件，晶閘管具 有過零投切無暫態(tài)過程的優(yōu)點，技術(shù)先進、功能完善、可靠性高、維護量小?？刂破?根據(jù)采集的電流電壓信號來控制晶閘管閥，控制器采用32位ARM微處理 器芯片，控制器其結(jié)構(gòu)主要包括電源電路、顯示電路、按鍵電路、電量測量電路、采樣電路 以及CPU，由電源電路向各個其他電路供電，電量測量電路與采樣電路及CPU相接，采樣電 路用于采集變壓器的電流電壓信號，并將信號轉(zhuǎn)換傳送給電量測量電路，電量測量電路將 采樣電路送來的信號進行處理，與CPU進行通訊完成信號的雙向傳輸，CPU監(jiān)控工作狀態(tài)， 將電量測量電路送來的信號進行分析、邏輯判斷、計算，以控制裝置的工作狀態(tài)。電量測量 電路采用美國ANOLOG DEVICE公司生產(chǎn)的ADE7758型號的專用電能測量芯片。控制器，功能齊全操作方便，有自動報警裝置，有過電壓、過電流、超諧波等各項保護功能，確保產(chǎn)品所 有操作使用監(jiān)控都能在控制室內(nèi)操作。設(shè)備操作方便，安全可靠，具體地說，控制器也可以 選用市面上的一些通用控制器，比如說西門子公司生產(chǎn)的S7-200可編程控制器或者是華 冠公司生產(chǎn)的JKGF系列的控制器。由上面的電路結(jié)構(gòu)得出本裝置具有如下作用1)本裝置在濾除系統(tǒng)諧波的同時具 有無功功率補償?shù)淖饔茫?)本裝置投入后保證PCC點的各項諧波指標滿足國家標準關(guān)于 諧波限值的要求；3)考核點月平均功率因數(shù)滿足平均功率因數(shù)> 0. 95 ； 4)本裝置投入后 不與系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，即在各種運行方式下諧振點不在主要次諧波頻率下；5)對本裝 置過電流、過電壓安全性能進行校核；6)以最經(jīng)濟的投資來實現(xiàn)本裝置的技術(shù)、安全指標；7)本裝置的分組充分考慮負荷變動、而PCC點處又不允許無功倒送時能方便的切除部分 濾波補償支路，同時保證各項諧波指標不超出規(guī)定的要求；8)動態(tài)響應(yīng)時間小于100ms。濾波支路利用串聯(lián)支路針對某次諧波的阻抗為零，該次諧波通過電容電抗支路導(dǎo) 離電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)不受該次諧波的危害，因此本實用新型所述的3條支路分別為2 次、3次、4次三條濾波支路，從而穩(wěn)定其供電系統(tǒng)，供電電壓的穩(wěn)定使電爐變壓器得到最有 效的利用，并能提供穩(wěn)定的熔化功率；消除無功電流的流動，可降低線路和變電所變壓器的 損耗，系統(tǒng)功率因數(shù)也會得到顯著的改善，本裝置在濾除系統(tǒng)諧波的同時具有無功功率補 償?shù)淖饔谩?br> 權(quán)利要求1.一種電弧爐濾波補償專用成套裝置，包括濾波支路，其特征在于所述濾波補償裝 置由三條濾波支路構(gòu)成，每條濾波支路分別接入爐變壓器三相低壓母線側(cè)，所述每條濾波 支路由隔離開關(guān)(1)和三角形閉合回路依次串聯(lián)組成，三角形閉合回路由三角形連接的三 個單相單元構(gòu)成，每個單元由電容器(2)、晶閘管閥(3’)以及電抗器(4)依次串聯(lián)而成，所 述隔離開關(guān)(1)和三角形閉合回路之間設(shè)有一個避雷器(5)，所述每條濾波支路的晶閘管 閥(3’)都與一個控制器(6)的一端電連接，所述控制器(6)的另一端與電弧爐變壓器三相 低壓母線電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電弧爐濾波補償專用成套裝置，其特征在于所述晶閘 管閥(3’)由兩個晶閘管(3)反并聯(lián)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電弧爐濾波補償專用成套裝置，其特征在于所述晶閘 管(3)采用德國的IXYS元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電弧爐濾波補償專用成套裝置，其特征在于所述 電容器(2)選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器，所述電抗器(4)為干式鐵芯濾波電抗器。
專利摘要本實用新型涉及一種電弧爐濾波補償專用裝置，包括濾波支路，其特征在于所述濾波補償裝置由三條濾波支路構(gòu)成，每條濾波支路分別接入爐變壓器三相低壓母線側(cè)，所述每條濾波支路由隔離開關(guān)和三角形閉合回路依次串聯(lián)組成，三角形閉合回路由三角形連接的三個單相單元構(gòu)成，每個單元由電容器、晶閘管閥以及電抗器依次串聯(lián)而成，所述隔離開關(guān)和三角形閉合回路之間設(shè)有一個避雷器，所述每條濾波支路晶閘管閥都與一個控制器的一端電連接，所述控制器的另一端與電弧爐變壓器低壓母線電連接。采用上述結(jié)構(gòu)，濾波支路的設(shè)計原理是利用串聯(lián)支路針對某次諧波的阻抗為零，該次諧波通過電容電抗支路導(dǎo)離電力系統(tǒng)，使電力系統(tǒng)不受該次諧波的危害。
文檔編號H02J3/01GK201829954SQ20102056488
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月16日
發(fā)明者李飛龍, 杜小毛, 童淮安 申請人:國網(wǎng)南自控股(杭州)有限公司