專利名稱：礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，具體涉及低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置。
背景技術(shù)：
無(wú)功補(bǔ)償把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性 負(fù)荷釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量；而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷卻在吸收能量，能 量在兩種負(fù)荷之間交換，這樣感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率可從容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中 得到補(bǔ)償，這就是無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕驹?。全?guó)供用電規(guī)則規(guī)定，在電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)，用 戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)高壓用電的工業(yè)用戶和高壓用電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的 電力用戶，功率因數(shù)為0.9以上；其它100KVA及以上電力用戶和大中型電力排灌站，功率因 數(shù)為0. 85以上；農(nóng)業(yè)用電功率因數(shù)為0. 80以上，凡功率因數(shù)達(dá)不到上述規(guī)定的用戶，供電 部門(mén)會(huì)在其用戶使用電費(fèi)的基礎(chǔ)上按一定比例對(duì)其進(jìn)行罰款(力率電費(fèi))，要提高企業(yè)的 用電功率因數(shù)，必須進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，并做到隨其負(fù)荷和電壓的變動(dòng)及時(shí)投入或切除，防止無(wú) 功電力倒送。無(wú)功功率采用就地平衡原則，電力容器作為補(bǔ)償裝置，具有安裝方便、建設(shè)周 期短、造價(jià)低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、自身?yè)p耗小(每kvar無(wú)功功率損耗為0.3 0.4%以下)等 優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的補(bǔ)償方法。理想的電容器在電路中是不消耗電能的，它只是 從電源吸收電能轉(zhuǎn)換成電場(chǎng)能，再把電場(chǎng)能轉(zhuǎn)換成電能返還給電源，完成它與電源之間的 能量呼喚，因此電容上的功率也是無(wú)功功率，只是它的無(wú)功功率是由于電容上的電流Ic超 前電壓90°引起的，和電感電流滯后引起的無(wú)功功率正好相反。在交流電路中，純電阻電路 負(fù)載中的電流Ik與電壓U同相位，純電感負(fù)載中的電流L滯后電壓90°，而純電容的電流 Ic則超前于電壓90°，可見(jiàn)，電容中的電流與電感中的電流相差180°能夠互相抵消，電力 系統(tǒng)中的負(fù)載，大部分是感性的，因此總電流I將滯后于電壓于一個(gè)角度Φ，如果將并聯(lián) 電容器與負(fù)載并聯(lián)，則電容器的電流Ie將抵消一部分電感電流，從而使電感電流Iu減小到 Im總電流從I1減少到12，功率因數(shù)將由COSCin提高到C0SC52，這就是并聯(lián)補(bǔ)償?shù)脑怼５V熱爐主要指硅鐵爐、黃磷爐、電石爐等主要以電阻方式加熱的冶煉爐，是一種耗 電量巨大的工業(yè)電爐。根據(jù)礦熱爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作特點(diǎn)，礦熱爐系統(tǒng)電抗的70%是由短 網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的，而短網(wǎng)是一個(gè)大電流工作的系統(tǒng)，最大電流可以達(dá)到上萬(wàn)安培，因此短網(wǎng)的 性能決定了礦熱爐的性能，正是由于這個(gè)原因，因此礦熱爐的自然功率因數(shù)很難達(dá)到0. 85 以上，絕大多數(shù)爐子的自然功率因數(shù)都在0.7 0.8之間，同時(shí)由于電極的人工控制以及堆 料工藝，導(dǎo)致三相間的電力不平衡加大，最高不平衡度可以達(dá)到20%以上，從而導(dǎo)致冶煉效 率低下，電費(fèi)增高，因此降低電網(wǎng)不平衡，提高短網(wǎng)的功率因數(shù)，就成了節(jié)約能耗，提高冶煉 效率的有效手段。為了解決礦熱爐功率因數(shù)低下的問(wèn)題，我國(guó)目前一般采用電容補(bǔ)償?shù)姆?式來(lái)解決，通常是在高壓端進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償裝置有以下兩種方式1、高壓端電容補(bǔ)償該裝置接于爐變壓器的高壓端或高壓母線側(cè)，在補(bǔ)償無(wú)功的 同時(shí)還具有濾除諧波的功能。2、短網(wǎng)補(bǔ)償TSC型礦熱爐低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置是應(yīng)用于工礦企業(yè)的低壓大容 量無(wú)觸點(diǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，有別于傳統(tǒng)礦熱爐高壓補(bǔ)償方式，其補(bǔ)償點(diǎn)直接接入礦熱電爐低壓短網(wǎng)電極端，并根據(jù)實(shí)際工況動(dòng)態(tài)無(wú)觸點(diǎn)投入及切除補(bǔ)償電容器組。上述補(bǔ)償?shù)姆绞竭€存在一定的缺陷節(jié)能效果一般、產(chǎn)量還存在提升的空間以及 所需要的維護(hù)工作量較大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種節(jié)能效果更好、產(chǎn)量更高且維護(hù) 工作量小的低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案一種低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，包括晶閘管閥、電容器、控制器、空氣開(kāi)關(guān)及串聯(lián) 電抗器，其特征在于所述空氣開(kāi)關(guān)與晶閘管閥、串聯(lián)電抗器以及電容器依次串聯(lián)組成串 聯(lián)支路，所述串聯(lián)電抗器與電容器在串聯(lián)支路中的位置可以互換，三組串聯(lián)支路與礦熱爐 并聯(lián)接在變壓器的三相低壓端，所述串聯(lián)支路里的晶間管閥與控制器的一端電連接，所述 控制器的另一端與變壓器的高壓端電連接，變壓器高壓端的電流電壓信號(hào)被控制器采集， 再由控制器對(duì)晶閘管閥進(jìn)行控制。所述晶閘管閥由兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成。所述晶閘管采用德國(guó)的IXYS元件。所述控制器采用32位ARM微處理器芯片。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。所述空氣開(kāi)關(guān)選用塑殼式空氣開(kāi)關(guān)。采用上述結(jié)構(gòu)，由于低壓側(cè)在短網(wǎng)的末端補(bǔ)償，同時(shí)提高了高壓側(cè)補(bǔ)償?shù)墓β室?數(shù)，而且補(bǔ)償了變壓器至電極之間的短網(wǎng)無(wú)功損耗，提高了變壓器有功功率的輸出，達(dá)到了 增產(chǎn)節(jié)能的效果。串聯(lián)支路共設(shè)有三組，則三相電流電壓平衡度均勻，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償采用三相采 樣，對(duì)三相非對(duì)稱分相補(bǔ)償，使三相達(dá)到同樣的功率因數(shù)，特別對(duì)三相變壓器，因三相短網(wǎng) 長(zhǎng)短不同，三相電極上電壓、電流不平衡，引起電氣中性點(diǎn)與爐體中性點(diǎn)偏離，采用低壓分 相非對(duì)稱補(bǔ)償后減少三相短網(wǎng)，電壓電流不平衡度，使電氣中性點(diǎn)與爐體中心點(diǎn)一致，提高 冶煉效率，減少電能消耗，增加產(chǎn)量。低壓動(dòng)態(tài)補(bǔ)償投切，速度靈敏，跟蹤負(fù)荷的變化達(dá)到最 佳效果，低壓補(bǔ)償采用晶閘管投切，響應(yīng)最快時(shí)間可達(dá)20ms，低壓補(bǔ)償采用控制器，功能齊 全操作方便，采用固定補(bǔ)償與三相分相自動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合，可提高變壓器的輸出功率20%左 右，減少短網(wǎng)的損耗，一般能提高產(chǎn)量10%以上且達(dá)到節(jié)電2 3%的效果。
圖1是本實(shí)用新型的工作原理圖；圖2是本實(shí)用新型的串聯(lián)支路工作原理圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1、圖2，一種低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，包括晶閘管閥1、電容器2、控制器 3、空氣開(kāi)關(guān)5及串聯(lián)電抗器6，空氣開(kāi)關(guān)5與晶閘管閥1、串聯(lián)電抗器6以及電容器2依次 串聯(lián)組成串聯(lián)支路，串聯(lián)電抗器6與電容器2在串聯(lián)支路中的位置可以互換，本實(shí)施例中串聯(lián)電抗器6為干式鐵芯濾波電抗器，空氣開(kāi)關(guān)5選用塑殼式空氣開(kāi)關(guān)，三組串聯(lián)支路與礦 熱爐7并聯(lián)接在變壓器4的三相低壓端，三組串聯(lián)支路里的晶閘管閥1各自與一個(gè)控制器 3的一端電連接，控制器3的另一端與變壓器4的三相高壓端電連接，變壓器4高壓端的電 流電壓信號(hào)被控制器3采集，再由控制器3對(duì)晶閘管閥1進(jìn)行控制，則三相電流電壓平衡度 均勻，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償采用三相采樣，對(duì)三相非對(duì)稱分相補(bǔ)償，使三相達(dá)到同樣的功率因數(shù)，特別 對(duì)三相變壓器，因三相短網(wǎng)長(zhǎng)短不同，三相電極上電壓、電流不平衡，引起電氣中性點(diǎn)與爐 體中性點(diǎn)偏離。采用低壓分相非對(duì)稱補(bǔ)償后減少三相短網(wǎng)，電壓電流不平衡度，使電氣中性 點(diǎn)與爐體中心點(diǎn)一致，提高冶煉效率，減少電能消耗，增加產(chǎn)量。采用低壓側(cè)在短網(wǎng)的末端 補(bǔ)償，同時(shí)提高了高壓側(cè)補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)，而且補(bǔ)償了變壓器至電極之間的短網(wǎng)無(wú)功損耗， 提高了變壓器有功功率的輸出，達(dá)到了增產(chǎn)節(jié)能的效果。晶閘管閥1由兩個(gè)晶閘管8反并 聯(lián)構(gòu)成，晶閘管8采用德國(guó)的IXYS元件。低壓動(dòng)態(tài)補(bǔ)償投切，速度靈敏，跟蹤負(fù)荷的變化達(dá) 到最佳效果，低壓補(bǔ)償采用晶閘管8投切，響應(yīng)最快時(shí)間可達(dá)20ms，鐵合金一般設(shè)定2 4S 完全滿足礦熱爐投料，出爐等負(fù)荷的變化，可達(dá)到預(yù)先設(shè)定的設(shè)定的功率因數(shù)指標(biāo)0. 95以 上?？刂破?其結(jié)構(gòu)主要包括電源電路、顯示電路、按鍵電路、專用電量測(cè)量芯片、采 樣電路以及CPU，具體控制器3的CPU采用32位ARM微處理器芯片、多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核， 由電源電路向各個(gè)其他電路供電，電量測(cè)量芯片與采樣電路及CPU相接，采樣電路用于采 集變壓器高壓端的電流電壓信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)換傳送給電量測(cè)量芯片，電量測(cè)量芯片將采 樣電路送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，與CPU進(jìn)行通訊完成信號(hào)的雙向傳輸，CPU監(jiān)控工作狀態(tài)，將 電量測(cè)量芯片送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析、邏輯判斷、計(jì)算，以控制裝置的工作狀態(tài)?？刂破鞴δ?齊全操作方便，有自動(dòng)報(bào)警裝置，有過(guò)電壓、過(guò)電流、超諧波等各項(xiàng)保護(hù)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。電容器2選用金屬全膜介質(zhì)的濾波電容器。使用在礦熱爐7的低壓補(bǔ)償，考慮電 流大，環(huán)境溫度高，要求抗少量的諧波產(chǎn)生的過(guò)電流、過(guò)電壓因素，所以產(chǎn)品采用的是抗高 溫膜，設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)降低40%同時(shí)浸漬采用進(jìn)口的植物油。比電力電容器國(guó)標(biāo)使用標(biāo)準(zhǔn)要求最 高溫度不超過(guò)+45°C。使得裝置能在+50°C長(zhǎng)期運(yùn)行。國(guó)標(biāo)要求標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)稱使用電壓1.1 倍，標(biāo)稱電流1. 3短期使用，本電容器能在標(biāo)稱電壓1. 2倍，電流1. 3倍長(zhǎng)期使用，使電容器 2在成套產(chǎn)品中起到可靠使用的有力保障。礦熱爐三種無(wú)功補(bǔ)償方案比較表
權(quán)利要求1.一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，包括晶閘管閥(1)、電容器O)、控制器(3)、 空氣開(kāi)關(guān)(5)及串聯(lián)電抗器(6)，其特征在于所述空氣開(kāi)關(guān)(5)與晶閘管閥(1)、串聯(lián)電抗 器(6)以及電容器(2)依次串聯(lián)組成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)電抗器(6)與電容器(2)在串聯(lián) 支路中的位置可以互換，三組串聯(lián)支路與礦熱爐(7)并聯(lián)接在變壓器(4)的三相低壓端，所 述串聯(lián)支路里的晶閘管閥(1)與控制器(3)的一端電連接，所述控制器(3)的另一端與變 壓器的高壓端電連接，變壓器高壓端的電流電壓信號(hào)被控制器C3)采集，再由控制器(3)對(duì) 晶閘管閥(1)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所述晶 閘管閥(1)由兩個(gè)晶閘管(8)反并聯(lián)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所述晶 閘管⑶采用德國(guó)的IXYS元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所 述控制器(3)采用32位ARM微處理器芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所 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(6)為干式鐵芯濾波電抗器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，其特征在于所 述空氣開(kāi)關(guān)(5)選用塑殼式空氣開(kāi)關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶Ｓ醚b置，包括晶閘管閥、電容器、控制器、空氣開(kāi)關(guān)及串聯(lián)電抗器，所述空氣開(kāi)關(guān)與晶閘管閥、串聯(lián)電抗器以及電容器依次串聯(lián)組成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)電抗器與電容器在串聯(lián)支路中的位置可以互換，三組串聯(lián)支路與礦熱爐并聯(lián)接在變壓器的三相低壓端，所述串聯(lián)支路里的晶閘管閥與控制器的一端電連接，所述控制器的另一端與變壓器的高壓端電連接，變壓器高壓端的電流電壓信號(hào)被控制器采集，再由控制器對(duì)晶閘管閥進(jìn)行控制。采用上述結(jié)構(gòu)，由于低壓側(cè)在短網(wǎng)的末端補(bǔ)償，同時(shí)提高了高壓側(cè)補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)，而且補(bǔ)償了變壓器至電極之間的短網(wǎng)無(wú)功損耗，提高了變壓器有功功率的輸出，達(dá)到了增產(chǎn)節(jié)能的效果。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201898337SQ20102050746
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者李飛龍, 杜小毛, 童淮安 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)南自控股(杭州)有限公司