[實(shí)用新型]礦熱爐低壓補(bǔ)償用開關(guān)變壓器控制電抗器式SVC裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220628692.0
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN203039370U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘家忠;李天昊;王宇
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱帕特爾科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種礦熱爐低壓補(bǔ)償用開關(guān)變壓器控制電抗器式SVC裝置，屬于電力電子技術(shù)及無功補(bǔ)償領(lǐng)域，它能使礦熱爐的無功補(bǔ)償達(dá)到最佳狀態(tài)，從而最大限度的節(jié)電增效。該電路免除了電容器頻繁投切操作，使無功補(bǔ)償裝置更加實(shí)用可靠。?

背景技術(shù)

礦熱爐是以電阻熱和電弧熱的形式將電能轉(zhuǎn)變成熱能，屬于高耗能設(shè)備。低電壓大電流且功率因數(shù)低（一般不超過0.85）的特征降低了變壓器輸送有功的能力，特別是礦熱爐變壓器的三相短網(wǎng)布置長度不等，更加重了三相功率不平衡、功率轉(zhuǎn)移現(xiàn)象嚴(yán)重，惡化了礦熱爐的運(yùn)行狀況。使勞動生產(chǎn)率較低、電能消耗較大，節(jié)電增產(chǎn)潛力很大。?

為提高功率因數(shù)和改善礦熱爐的運(yùn)行狀況，進(jìn)行無功補(bǔ)償是一個(gè)重要的有效手段。我國過去多采用在高壓端進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)姆椒▉斫鉀Q。高壓補(bǔ)償僅僅是提高了高壓側(cè)的功率因數(shù)，低壓系統(tǒng)的感抗所產(chǎn)生的無功功率依然在短網(wǎng)系統(tǒng)中流動，由于短網(wǎng)的強(qiáng)相（短網(wǎng)較短故感抗較小、所以損耗較小，輸出較大故名強(qiáng)相）和弱相造成的三相不平衡依然存在，因此高壓補(bǔ)償不能解決提高低壓端功率因數(shù)的作用，也不能增加變壓器的出力，但可以避免罰款，僅僅是對供電線路有節(jié)電作用。?

后來，開始有單位采取低壓端進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)拇胧﹣斫鉀Q以上的問題。針對爐變低壓側(cè)短網(wǎng)的無功消耗和不平衡性，兼顧有效提高功率因數(shù)而實(shí)施無功就地補(bǔ)償技術(shù)改造，從理論上來講是可行的。相對高壓補(bǔ)償而言，低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢除提高功率因數(shù)外,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：???

1)、提高變壓器、大電流線路利用率，增加冶煉有效輸入功率。

針對電弧冶煉而言，無功的產(chǎn)生主要是由電弧電流引起的，將補(bǔ)償點(diǎn)前移至短網(wǎng)，就地補(bǔ)償短網(wǎng)的大量無功消耗，提高電源輸入電壓、提高變壓器的出力、增加冶煉有效輸入功率,實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)降耗。?

2)、不平衡補(bǔ)償，改善三相的強(qiáng)、弱相狀況。?

由于三相短網(wǎng)布置和爐體、爐料等總是不平衡的，三相不同的電壓降就導(dǎo)致了強(qiáng)、弱相現(xiàn)象的形成。采取單相并聯(lián)的方式進(jìn)行無功補(bǔ)償，綜合調(diào)節(jié)各相補(bǔ)償容量，使三相電極的有效工作電壓一致、提高爐心功率密度和坩鍋均勻度，均衡三相吃料，改善三相的強(qiáng)、弱相狀況，達(dá)到增產(chǎn)、降耗的目的。同時(shí)改善爐膛工作環(huán)境，延長爐子使用壽命。?

3)、減少高次諧波對整個(gè)供電設(shè)備的危害，減小變壓器及短網(wǎng)附加損耗。?

4)、提高電能質(zhì)量，改善系統(tǒng)電氣參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。?

但道路是不平坦的，由于傳統(tǒng)的補(bǔ)償投切技術(shù)采用交流接觸器投切電容器，投切開關(guān)數(shù)量很多，由于電容器投切時(shí)有涌流和過電壓產(chǎn)生，加之沒有足夠考慮到礦熱爐低電壓、大電流、高磁場及3、5次諧波嚴(yán)重超標(biāo)的環(huán)境，并聯(lián)低壓補(bǔ)償裝置投運(yùn)后常發(fā)生熔斷器群爆、電容器爆炸等問題，因此壽命受到極大的影響。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前已有的采用傳統(tǒng)方式投切的低壓補(bǔ)償使用壽命很難超過一年，因此給企業(yè)帶來很大的維護(hù)量，投資回收周期加長，由于后續(xù)維護(hù)費(fèi)用高，綜合效益不佳。?

有專家學(xué)者提出通過加裝升壓變壓器，對二次冶煉電壓升壓至10～35KV后實(shí)施高壓補(bǔ)償，后因冶煉現(xiàn)場安裝情況受限、占地面積大、造價(jià)高等原因而未見實(shí)施。?

后來人們又研制出電容投切專用接觸器進(jìn)行投切，電容器選用傳統(tǒng)的低壓電力電容器，投運(yùn)后，增產(chǎn)降耗效果明顯。投運(yùn)一段時(shí)間后電容器、接觸器、熔斷器頻繁損壞的缺陷仍然頻頻出現(xiàn)。時(shí)至今日，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)仍然被諸多礦熱爐低壓補(bǔ)償裝置生產(chǎn)廠商沿用。?

通過多年市場推廣，礦熱爐低壓補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)已得到廣泛認(rèn)識，在全國已有近百臺上得到應(yīng)用，但運(yùn)行穩(wěn)定性一直是低壓補(bǔ)償技術(shù)的瓶頸之一，許多單位都在致力攻克這一難題。?

近些年，有人提出將大功率半導(dǎo)體器件引入低壓補(bǔ)償裝置作為投切開關(guān)使用，實(shí)現(xiàn)無涌流投入和電流過零切除。但由于晶閘管存在以下缺陷：①自身壓降損耗發(fā)熱量大②抗過壓和短路沖擊能力低③在高磁場環(huán)境容易形成誤導(dǎo)通，存在安全隱患④半導(dǎo)體投切件本身是諧波源。因此對于晶閘管的投切要求非常高，造價(jià)隨之上升，加之可靠性低，很難實(shí)際應(yīng)用。?

結(jié)合礦熱爐電極電壓經(jīng)常變化的特點(diǎn)，有人提出將SVC（靜止無功補(bǔ)償技術(shù)）用于礦熱爐低壓補(bǔ)償以達(dá)到最佳補(bǔ)償，但是究竟釆用什么形式的SVC呢？?

TCR（晶閘管控制電抗器）式SVC可以用于低壓側(cè)，但是因電壓低則電流往往很大，常常會超過晶閘管的額定電流而需要并聯(lián)，這又降低了裝置的可靠性。

MCR（磁控電抗器）式SVC也可以用于低壓側(cè)，但是MCR自身發(fā)熱量大和時(shí)間常數(shù)大（300ms）的缺點(diǎn)使其不適于礦熱爐的工況。?

發(fā)明內(nèi)容