礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種冶煉企業(yè)供配電系統(tǒng)的低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，具體為礦熱爐低 壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜。
【背景技術(shù)】
[0002] 礦熱爐是利用電弧熱和爐料電阻熱熔化冶煉礦料的設(shè)備。電極電流高達(dá)幾萬(wàn)安培 甚至十幾萬(wàn)安培。流經(jīng)變壓器、短網(wǎng)、軟纜、電極時(shí)產(chǎn)生大量的無(wú)功。如果不進(jìn)行有效的低 壓無(wú)功補(bǔ)償，除要受到供電部門(mén)的力率調(diào)整電費(fèi)罰款外，無(wú)功電流還要占用大量的供配電 設(shè)備容量，設(shè)備不能充分利用，企業(yè)產(chǎn)能受限制。
[0003] 礦熱爐高壓無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)比較成熟，多數(shù)礦熱爐安裝了高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置。雖然 高壓無(wú)功補(bǔ)償可以滿(mǎn)足功率因數(shù)要求。但是企業(yè)并沒(méi)有多少節(jié)電效益，因?yàn)闊o(wú)功損耗主要 集中在變壓器低壓側(cè)。
[0004] 礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償存在一些技術(shù)難題：①、低壓電容器需求量大。②、自愈式電 容器不宜頻繁投切，頻繁投切容易損壞電容器。③、大電流投切開(kāi)關(guān)選擇有難點(diǎn)。從一些資 料和企業(yè)安裝的低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備來(lái)看，都在探討真空開(kāi)關(guān)、電子開(kāi)關(guān)、晶閘管等新型開(kāi)關(guān) 的應(yīng)用。多數(shù)礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償仍沿用傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)投切電容器的模式，此模式難以解決上 述技術(shù)難題。
[0005] 供電系統(tǒng)的諧波治理通常采用失諧抑制諧波頻率的方式，電容器需要配失諧電抗 器防止產(chǎn)生諧振，抑制諧波效果不太理想。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型涉及一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)方案：目的在于提供一種節(jié)能、降 耗的礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜設(shè)備。
[0007] 本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是：一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，高壓母線、高壓無(wú) 功補(bǔ)償裝置、礦熱爐高壓開(kāi)關(guān)柜、有載調(diào)壓變壓器、短網(wǎng)、低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜、軟纜、電極、礦 熱爐控制臺(tái)順序連接，其特征在于：用有載調(diào)壓變壓器二次側(cè)電壓控制低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜 的無(wú)功補(bǔ)償量；所述的低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜內(nèi)裝有多路無(wú)功補(bǔ)償電路和多路串聯(lián)諧振濾波電 路。
[0008] 低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜連接在短網(wǎng)末端，礦熱爐控制臺(tái)上裝有變壓器電壓檔位調(diào)控開(kāi) 關(guān)，用變壓器電壓檔位調(diào)控開(kāi)關(guān)控制有載調(diào)壓變壓器二次側(cè)電壓，再由二次側(cè)電壓控制低 壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜的無(wú)功補(bǔ)償量。
[0009] 所述的無(wú)功補(bǔ)償電路由熔斷器RD、電抗器L、電容器C、空氣開(kāi)關(guān)K順序連接組成； 電抗器L采用限制涌流電抗器，電容器C采用大容量低電壓?jiǎn)蜗嚯娙萜鳌?br>[0010] 所述的串聯(lián)諧振濾波電路由熔斷器RD、濾波電抗器Lx、濾波電容器C x、空氣開(kāi)關(guān)K 串聯(lián)組成；濾波電抗器Lx、濾波電容器Cx采用高額定電壓元件，由電抗器L x、電容器Cx組成 串聯(lián)電流諧振電路。
[0011] 礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償控制技術(shù)說(shuō)明如下：
[0012] ①、礦熱爐有載調(diào)壓變壓器可以在不切斷電源的情況下，調(diào)整變壓器二次側(cè)電壓， 控制礦熱爐有功功率。礦熱爐變壓器二次側(cè)電壓提高，礦熱爐有功功率增加。變壓器二次 側(cè)電壓降低，礦熱爐有功功率減小。
[0013] ②、按照電工學(xué)原理，礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜的無(wú)功補(bǔ)償量變化與有載調(diào)壓變 壓器二次側(cè)電壓變化的平方成正比。變壓器二次側(cè)電壓變化與無(wú)功補(bǔ)償量變化的關(guān)系式如 下：Qc 1AjCci= (U1ZU)2式中：U C1電容器額定電壓（V)，Qc C1電容器額定補(bǔ)償量（kvar)，U 1有 載調(diào)壓變壓器二次側(cè)電壓（V)，(^(^有載調(diào)壓變壓器二次側(cè)電壓時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償量（kvar)。
[0014] 由上所述可得出：礦熱爐有載調(diào)壓變壓器二次側(cè)電壓，可以同時(shí)控制礦熱爐的有 功功率和礦熱爐的低壓無(wú)功補(bǔ)償量。
[0015] 本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在如下幾方面：
[0016] 1、采用有載調(diào)壓變壓器二次側(cè)電壓控制低壓無(wú)功機(jī)柜的補(bǔ)償量，改變傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)投 切補(bǔ)償電容器的模式，避開(kāi)了投切開(kāi)關(guān)的技術(shù)難題。調(diào)整低壓無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，無(wú)過(guò)沖電壓和浪 涌電流，可凈化電網(wǎng)的用電環(huán)境。
[0017] 2、低壓無(wú)功補(bǔ)償電路采用限制涌流的電抗器L，起到保護(hù)電容器的作用，又減小電 抗器的體積。
[0018] 3、利用濾波電抗器Lx、濾波電容器Cx串聯(lián)電路的電流諧振特性，直接濾除礦熱爐 的各次諧波頻率。濾波效果好于傳統(tǒng)失諧抑制諧波的方式。通過(guò)提高電容器、電抗器元件 的額定電壓，保障濾波電路在諧振工作時(shí)的安全可靠性。
[0019] 4、低壓無(wú)功補(bǔ)償主要減少了變壓器、短網(wǎng)的無(wú)功電流與電壓降，增加了礦熱爐設(shè) 備的功率儲(chǔ)備。按焦耳定律計(jì)算，可提高礦熱爐的熱效應(yīng)。
[0020] 5、礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜電路簡(jiǎn)單、元器件少、故障率低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1，礦熱爐無(wú)功補(bǔ)償示意圖
[0022] 圖2,礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜電路圖
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024] 如圖1，礦熱爐無(wú)功補(bǔ)償示意圖：1、高壓母線，2、高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，3、礦熱爐高 壓開(kāi)關(guān)柜，4、有載調(diào)壓變壓器，5、短網(wǎng)，6、軟纜，7、電極，8、礦熱爐控制臺(tái)。以下是本實(shí)用新 型增設(shè)的部分：9、接在負(fù)載端的低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜。
[0025] 如圖2,低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜電路圖所示：10、機(jī)柜無(wú)功補(bǔ)償電流表，11、熔斷器Rd， 12. 1、濾波電抗器Lx，12. 2、限制涌流電抗器L，13. 1、濾波電容器Cx，13. 2、低電壓大容量單 相無(wú)功補(bǔ)償電容器C，14、空氣開(kāi)關(guān)K(用以調(diào)整相平衡、予置設(shè)定無(wú)功補(bǔ)償量、日常維修使 用開(kāi)關(guān)），15、機(jī)柜電壓表。
[0026] 本實(shí)用新型低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)结?. 90,再調(diào)整原礦熱爐的高壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)结?. 95。 高壓補(bǔ)償采用自動(dòng)/人工投切開(kāi)關(guān)的控制方式，低壓無(wú)功補(bǔ)償采用礦熱爐二次電壓的控制 方式。使礦熱爐總功率因數(shù)在負(fù)荷高峰時(shí)達(dá)0.95以上。
[0027] 以27500kVA硅錳礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置說(shuō)明如下：
[0028] 礦熱爐變壓器參數(shù)：
[0029] 1、變壓器容量：Sn = 27500 (kVA)
[0030] 2、變壓器變比：1η = 35 (KV)/130-190-250 (V)
[0031] 3、變壓器二次側(cè)額定電流（190V) :Ie2= 8. 36X 10 4(A)
[0032] 4、無(wú)功補(bǔ)償前的低壓功率因數(shù)：COScp〇=0.80
[0033] 礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)：
[0034] 功率因數(shù)由COS(J)q= 0.80補(bǔ)償?shù)紺OS Φ 0.90時(shí)，功率因數(shù)補(bǔ)償系數(shù)0.27,低 壓補(bǔ)償量為：QL = 27500X0. 80X0. 27 = 5940kvar。（如圖2所示，機(jī)柜設(shè)計(jì)安裝45kvar電 容器21個(gè)，限制涌流電抗器21個(gè)；60kvar/415v濾波電容器9個(gè)，濾波電抗器9個(gè)。）設(shè)計(jì) 每相安裝3個(gè)機(jī)柜，共9個(gè)機(jī)柜。機(jī)柜電壓190v時(shí)，機(jī)柜無(wú)功補(bǔ)償量為711. 9kvar。
[0035] 低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜無(wú)功補(bǔ)償量分析：機(jī)柜電壓在130v-190v-250v時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償量 分別為 333kvar_711. 9kvar-1218kvar〇
[0036] 礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用：
[0037] 礦熱爐有功功率、無(wú)功補(bǔ)償與功率因數(shù)的分析：礦熱爐冶煉是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的過(guò) 程，在最佳狀態(tài)下設(shè)置低壓無(wú)功補(bǔ)償量。生產(chǎn)過(guò)程中，提高變壓器二次側(cè)電壓，有功功率與 無(wú)功補(bǔ)償量同時(shí)增加，不會(huì)出現(xiàn)欠補(bǔ)現(xiàn)象。降低變壓器二次側(cè)電壓，有功功率與無(wú)功補(bǔ)償量 同時(shí)減少，也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)現(xiàn)象。在生產(chǎn)過(guò)程中功率因數(shù)相對(duì)穩(wěn)定。
[0038] 當(dāng)變壓器在特殊情況下空載時(shí)，可切除原高壓無(wú)功補(bǔ)償，也可斷開(kāi)礦熱爐高壓開(kāi) 關(guān)，防止向電網(wǎng)返送無(wú)功。
[0039] 礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償效益：
[0040] 礦熱爐是耗電大戶(hù)，節(jié)能潛力大。實(shí)施礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，將產(chǎn)生良好的經(jīng) 濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，高壓母線、高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置、礦熱爐高壓開(kāi)關(guān)柜、 有載調(diào)壓變壓器、短網(wǎng)、低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜、軟纜、電極、礦熱爐控制臺(tái)順序連接，其特征在 于：用有載調(diào)壓變壓器二次側(cè)電壓控制低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜的無(wú)功補(bǔ)償量；所述的低壓無(wú)功 補(bǔ)償機(jī)柜內(nèi)裝有多路無(wú)功補(bǔ)償電路和多路串聯(lián)諧振濾波電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于：低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜連 接在短網(wǎng)末端，礦熱爐控制臺(tái)上裝有變壓器電壓檔位調(diào)控開(kāi)關(guān)，用變壓器電壓檔位調(diào)控開(kāi) 關(guān)控制有載調(diào)壓變壓器二次側(cè)電壓，再由二次側(cè)電壓控制低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜的無(wú)功補(bǔ)償 量。
3. 如權(quán)利要求1所述的礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于：所述的無(wú)功補(bǔ)償電路 由熔斷器RD、電抗器L、電容器C、空氣開(kāi)關(guān)K順序連接組成；電抗器L采用限制涌流電抗器， 電容器C采用大容量低電壓?jiǎn)蜗嚯娙萜鳌?br>4. 如權(quán)利要求1所述的礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于：所述的串聯(lián)諧振濾波 電路由熔斷器RD、濾波電抗器L x、濾波電容器Cx、空氣開(kāi)關(guān)K串聯(lián)組成；濾波電抗器Lx、濾波 電容器C x采用高額定電壓元件，由電抗器L x、電容器Cx組成串聯(lián)電流諧振電路。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，高壓母線、高壓無(wú)功補(bǔ)償裝置、高壓開(kāi)關(guān)柜、有載調(diào)壓變壓器、短網(wǎng)、低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜、軟纜、電極、礦熱爐控制臺(tái)順序連接。其特征在于用有載調(diào)壓變壓器二次側(cè)電壓控制低壓無(wú)功補(bǔ)償機(jī)柜的補(bǔ)償量，改變傳統(tǒng)用開(kāi)關(guān)投切電容器的模式，避開(kāi)電容器的頻繁投切，避開(kāi)了大電流投切開(kāi)關(guān)的應(yīng)用難題。低壓無(wú)功補(bǔ)償電路采用限制涌流電抗器和大容量電容器串聯(lián)組成。提高電抗器與電容器的額定電壓，由電抗器、電容器組成電流諧振濾波電路，直接濾除礦熱爐生產(chǎn)過(guò)程中的各次諧波。礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償減少了變壓器、短網(wǎng)等設(shè)備的電壓降和無(wú)功電流。增加了礦熱爐設(shè)備的功率儲(chǔ)備，提高了礦熱爐冶煉的熱效應(yīng)。
【IPC分類(lèi)】H02J3-18
【公開(kāi)號(hào)】CN204304447
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420792645
【發(fā)明人】梁克勤, 李汝平
【申請(qǐng)人】梁克勤, 李汝平
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月7日