[發明專利]冶金行業短網側低壓動態無功補償系統

有效

• 申請號: 201210063034.6
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102629765A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 孫新年;楊圣利;喻德來
• 申請（專利權）人: 杭州銀湖電氣設備有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H01F17/04;H01F27/30;H01F27/32;H01F27/29;H01F27/24
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及低壓無功補償領域，尤其是一種提高冶金行業供電系統功率因素的冶金行業短網側低壓動態無功補償系統。

背景技術

冶金行業是指對金屬礦物的勘探、開采、精選、冶煉、以及軋制成材的行業，包括黑色冶金工業和有色冶金工業兩大類，是重要的原材料工業部門，為國民經濟各部門提供金屬材料，也是經濟發展的物質基礎。然而其電能消耗卻非常大，占企業生產成本的70%左右，因此降低電能消耗、改善冶煉電爐的綜合效能對冶金企業至關重要。冶金行業供電系統主要由高壓供電網絡、電站變、爐變、短網系統組成，而短網系統為低壓大電流系統，其最大電流可達數十萬安培，不得不采用水冷裝置對供電系統進行強制冷卻，設備自然功率因數僅為0.7-0.8，低功率因數導致爐變效率低下、無功消耗過大、三相不平衡嚴重，進而導致冶煉效率低壓、電費劇增、低效高耗。

冶煉設備工作時供電系統有快速、瞬變的無功和高次諧波，引起冶煉系統電壓、電流波形畸變，增加線損和爐變損耗，降低電能質量。電能質量問題主要有：冶煉系統所需無功功率較大，供電系統產生諧波、電壓閃變、沖擊和涌流現象，低壓短網側三相空間結構不對稱導致三相不平衡、增加損耗，功率因數低、電壓跌落現象嚴重。

現有的電爐二次補償裝置投切開關主要采用真空接觸器或復合開關，其具有投切涌流大、機械壽命短、抗粉塵能力差等缺點。在冶金行業中采用高壓側補償的方式易出現低壓側過補償、無功倒送等問題，不能及時的補償短網側的無功。

發明內容

本發明解決了現有冶金行業的供電系統中設備自然功率因數較低導致爐變效率低下、無功消耗過大和三相不平衡比較嚴重的缺陷，提供一種冶金行業短網側低壓動態無功補償系統，提高設備自然功率因數，提高爐變效率，降低無功消耗，同時也使三相不平衡趨于穩定。

本發明還解決了現有技術中引起冶煉系統電壓、電流波形畸變，增加線損和爐變損耗并降低電能質量的缺陷，提供一種冶金行業短網側低壓動態無功補償系統，防止冶煉系統電壓、電流波形畸變，降低線損和爐變損耗以提高電能質量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種冶金行業短網側低壓動態無功補償系統，補償系統包括高壓供電網絡系統、與高壓供電網絡系統串聯的短網系統、與短網系統串聯的冶金設備，冶金設備并聯有低壓動態補償裝置，短網系統與冶金設備共同并聯有爐變系統，爐變系統的高壓側接高壓供電網絡系統。冶金設備與低壓動態補償裝置相串聯，大量無功電流直接經低壓電容器和冶金設備形成的回路流過，不在經過短網系統、爐變系統及高壓供電網絡系統，在提高功率因數的同時，可提高爐變的有功輸出率，降低爐變、短網的無功消耗；功率因數提高就可以延長冶金設備的使用壽命，優化冶金設備供電質量，實現節能降耗、提高冶金設備可靠性的效益；低壓動態補償裝置能防止冶煉系統電壓、電流波形畸變，降低線損和爐變損耗以提高電能質量，實現對短網的快速、動態無功補償。

作為優選，低壓動態補償裝置包括雙向晶閘管觸發裝置、與雙向晶閘管觸發裝置相串聯的熔斷器、與雙向晶閘管觸發裝置相串聯的冶金行業用低壓電容器，雙向晶閘管觸發裝置的控制接口與PLC控制器相連；雙向晶閘管觸發裝置與低壓電容器之間連接有箔繞方形干式鐵芯電抗器。補償方式分為共補和分補，雙向晶閘管觸發裝置具有電壓上升率高和觸發功率大的特點，解決了采用帶有雙向警察管的隔離型光耦作為門極驅動器件時由于電壓臨界上升參數過低而產生的上電誤導通現象；PLC控制器可以根據短網側補償容量大小，任意擴展控制補償裝置的路數，數百路采用一套PLC控制器。

作為優選，雙向晶閘管觸發裝置采用基于IGBT的過零晶閘管觸發裝置，IGBT器件帶有齊納二極管保護；低壓電容器為星形連接。雙向晶閘管觸發裝置基于IGBT，其抗沖擊能力大為提高，比較適用于冶金行業補償裝置；齊納二極管保護，耐壓為1200-1600V，電流達8A，且IGBT的電壓臨界上升率達5000V/US。

作為優選，箔繞方形干式鐵心電抗器包括方形的鐵心、鐵心兩端的鐵軛及纏繞在鐵心外的線圈。方形結構，制作方便，同時降低了損耗和產品成本，電抗器串聯后，可降低系統無功及電壓沖擊對低壓電容器的影響，同時濾除系統中的部分諧波，提高設備的使用壽命。

作為優選，線圈為三層鋁箔疊繞而成，鋁箔的層與層之間粘合有絕緣預浸布，線圈的內表面和外表面均有絕緣預浸布包裹。線圈為鋁箔，多層鋁箔疊繞，并在層間設置絕緣預浸布，減小層間渦流損耗，降低發熱量；鋁箔整體由絕緣預浸布包裹，鋁箔線圈疊繞牢固，提高電抗器整體的機械強度；鋁箔作為線圈繞制簡單，而且可以保證線圈表面平整。