[發(fā)明專利]低壓大電流電氣設(shè)備低壓并聯(lián)電容器補(bǔ)償節(jié)能系統(tǒng)

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2013-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103311937A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫崇山;劉文里
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 孫崇山;劉文里
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在變壓器的低壓側(cè)并聯(lián)電容器進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)整的技術(shù)，有補(bǔ)償、節(jié)能、濾波功能；在總投入電容器電容量不變的情況下,當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載、電壓任意變化時(shí)可以對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行調(diào)整，具有可自動(dòng)或人工調(diào)整功率因數(shù)在某一小范圍內(nèi)基本恒定功能的新技術(shù)。

主要應(yīng)用于電壓、負(fù)載變化的感性和阻感性負(fù)載系統(tǒng)中。

如在系統(tǒng)電壓任意變化、負(fù)載任意變化的低壓大電流系統(tǒng)(如各種交流冶煉電爐、直流電爐、電解槽等)中應(yīng)用，能夠達(dá)到系統(tǒng)功率因數(shù)在某一小范圍內(nèi)基本恒定，節(jié)能效果顯著。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，用電設(shè)備的容量越來(lái)越大，電弧爐、埋弧爐、電阻爐、鐵合金爐，冶煉特種鋼的電渣爐等各種冶煉電爐，鋼及銅、鋁、錳等各種有色金屬用的直流冶煉爐、直流電解槽等相關(guān)設(shè)備均向著高電壓大容量發(fā)展。同時(shí)一些調(diào)壓范圍要求大的用電設(shè)備對(duì)電壓、電流波形要求越來(lái)越高，對(duì)相應(yīng)的濾波技術(shù)要求也越來(lái)越高。

首先，上述用電設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)短路，空載等瞬變狀態(tài)，造成電流極不穩(wěn)定，導(dǎo)致電壓大幅度波動(dòng)，使設(shè)備汲取的有功功率減少，母線電壓下降。電流的突然中斷，易使變壓器繞組產(chǎn)生內(nèi)部過(guò)電壓，對(duì)變壓器、開(kāi)關(guān)等電氣設(shè)備的絕緣產(chǎn)生不利影響，影響其使用壽命，增大能耗。

其次，負(fù)載變化大的用電設(shè)備，容量越大，短網(wǎng)電抗的相對(duì)值變化越大，功率因數(shù)忽升忽降，導(dǎo)致增大電源容量，給系統(tǒng)帶來(lái)更大波動(dòng)，并增大能耗。

再次，由于大多數(shù)用電設(shè)備、特別是一些大容量用電設(shè)備都是非線性負(fù)載，能產(chǎn)生大量諧波，嚴(yán)重污染電網(wǎng)。

因此上述原因都造成電網(wǎng)負(fù)荷功率因數(shù)下降。為穩(wěn)定電壓、降低能耗、減少諧波、提高功率因數(shù)、增加有功功率、提高其電氣性能及提高生產(chǎn)效率，設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償電容器是傳統(tǒng)的治理諧波和無(wú)功功率的方案。

設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償電容器治理諧波和無(wú)功功率的方案主要有：高壓并聯(lián)電容器組、中壓側(cè)并聯(lián)電容器組、低壓側(cè)直接并聯(lián)電容器組三種。

在電爐、整流變壓器的高壓、中壓側(cè)并聯(lián)電容器組，無(wú)法改變低壓電流性質(zhì)，節(jié)能、濾波效果差。

如果在電爐、整流變壓器的低壓側(cè)直接并聯(lián)電容器組，由于改變了低壓電流性質(zhì)，節(jié)能效果顯著。

但是為滿足電爐、整流裝置等的工況需要，大多電氣設(shè)備要求其供電電壓具有較大的調(diào)整范圍，窄的要求10%或40%以內(nèi)，寬的要求電壓在5%～105%范圍內(nèi)任意波動(dòng),因此現(xiàn)有技術(shù)很難在低壓側(cè)直接并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整。

高壓并聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)方案，電容器組是并聯(lián)在設(shè)備所用變壓器高壓側(cè)，電容即不影響用電設(shè)備的參數(shù)和特性，也不影響用電設(shè)備的作業(yè)。高壓并聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)方案，是一種最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的補(bǔ)償方案，但它存在三個(gè)缺點(diǎn)。

其一是固定電容器的無(wú)功補(bǔ)償只是一個(gè)工作過(guò)程的平均補(bǔ)償，不能補(bǔ)償母線的電壓降，也不能減少由負(fù)載劇烈變動(dòng)引起的網(wǎng)路電壓波動(dòng)。

其二其僅能提高供電線路的功率因數(shù)，不能提高供（用）電設(shè)備（負(fù)載）的有功出力，節(jié)能降耗效果在所有方案中是最差的。

其三所用電容是高壓電容，價(jià)格不菲。

低壓電容補(bǔ)償方案共分三種。

其一是低壓直接并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方案。此種補(bǔ)償方案負(fù)載參數(shù)不變，但短網(wǎng)中流過(guò)的電流性質(zhì)發(fā)生了變化,其節(jié)能降耗效果在所有方案中是最好的，缺點(diǎn)是這種方案只適用于二次電壓不變的電氣設(shè)備。

其二是電容通過(guò)一臺(tái)升壓變壓器（補(bǔ)償變壓器）接到網(wǎng)路中的補(bǔ)償方案,此種補(bǔ)償方案負(fù)載參數(shù)不變，屬于調(diào)壓補(bǔ)償?shù)囊环N。缺點(diǎn)是由于增加一臺(tái)補(bǔ)償變壓器，一次投資成本太大，回路感抗，電氣損耗大幅度增加，一般所用電容是高壓電容，價(jià)格不菲，補(bǔ)償效果差。

其三是電容通過(guò)低壓補(bǔ)償繞組接到網(wǎng)路中的補(bǔ)償方案,?在低壓側(cè)增加補(bǔ)償繞組，在其上并聯(lián)電容器,?缺點(diǎn)是只適用于二次電壓不變的電氣設(shè)備，且需要在低壓側(cè)增加一組補(bǔ)償繞組。

中壓側(cè)并聯(lián)電容器組補(bǔ)償方案是在串變調(diào)壓變壓器中壓(三次側(cè))串、并聯(lián)電容補(bǔ)償方案。即在串變調(diào)壓變壓器三次側(cè)回路中串入或并聯(lián)電容器組。

串入或并聯(lián)的電容器組不能改變低壓大電流負(fù)載的特性，其補(bǔ)償是通過(guò)三次側(cè)繞組實(shí)現(xiàn)的補(bǔ)償，負(fù)載回路的參數(shù)沒(méi)有變化,所用電容是高壓電容，價(jià)格不菲。其成本、節(jié)能效果等方面，遠(yuǎn)遜于低壓直接并聯(lián)電容器組的方案。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在各種功率調(diào)整方案中，90%以上的低壓大電流高耗能供（用）電設(shè)備均在高壓側(cè)或中壓側(cè)并聯(lián)電容器組進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)整。目前急需一種在低壓側(cè)直接并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償、濾波的新技術(shù)。本發(fā)明人據(jù)此發(fā)明了在變壓器的低壓側(cè)直接并聯(lián)電容器組進(jìn)行補(bǔ)償、節(jié)能、濾波并在任意調(diào)壓范圍內(nèi)維持功率因數(shù)基本恒定的新技術(shù)。