[發明專利]一種礦熱爐靜態與動態相結合的無功補償系統及方法

無效

• 申請號: 201310591268.2
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103618318A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 趙永貴
• 申請（專利權）人: 樂山晟嘉電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 王美健;袁春曉

技術領域

本發明涉及一種礦熱爐無功補償系統，尤其是涉及基于PLC控制器的一種礦熱爐靜態與動態相結合的無功補償系統及方法。

背景技術

礦熱爐是一種典型的高耗能設備，在礦熱爐的電氣系統中，冶煉變壓器和短網都是感性負載，其在運行中需要消耗大量的無功功率，導致功率因數普遍偏低。另外，礦熱爐在生產過程中，負荷變化比較頻繁，導致功率因數、有功功率等各種電氣參數的變化也比較頻繁，再加之每相的短網長度不等，導致三相無功功率本身不平衡。

傳統的冶金礦熱爐無功補償系統主要由真空接觸器、熔斷器、自愈式電容器等元器件組成，低壓補償為三相共補的固定補償方式，這種傳統的無功補償系統雖然能對礦熱爐的電氣系統進行無功補償，但是，無功補償量不能隨著負荷的變化而變化，在裝置投切時由于三相無功同時補償，造成強相過補、弱相欠補，從而導致投切過程沖擊大、對電容器損傷大、開關觸點易燒毀、噪聲大、投切延時過程較長、反應遲鈍、保護功能較單一等問題，特別是功率因數等電氣參數不能有效控制在工藝參數要求的范圍內。因此，傳統的無功補償系統由于三相無功補償不平衡，造成了三相電極電壓不平衡和三相功率因數不平衡，不能完全滿足生產過程中負荷變化對工藝參數的有效控制，直接導致礦熱爐的效率低、電能消耗大，而且其對礦熱爐的電氣系統的穩定性無保證，也會導致供電質量惡化。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術存在的問題，提供一種礦熱爐靜態與動態相結合的無功補償系統及方法，避免強相過補或者弱相欠補，以達到平衡功率因數和提高有功負荷利用率的目的。

本發明要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：一種礦熱爐靜態與動態相結合的無功補償系統，包括PLC處理器、高壓電流互感器、高壓電壓互感器、變壓器、功率因數變送器、電流變送器、電壓變送器以及有功功率變送器和補償支路，所述補償支路包括靜態補償支路和動態補償支路，每一個補償支路均由可控硅投切開關與補償電容器串聯；所述的高壓電流互感器、高壓電壓互感器分別與變壓器輸入端的高壓進線電連接，其輸出電流、電壓信號均輸出到PLC處理器；所述變壓器的輸出端通過短網分別與功率因數變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器的輸入端以及礦熱爐的電極電連接；所述的功率因數變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器的輸出端分別與PLC處理器的輸入端口電連接，所述PLC處理器的輸出端口與可控硅投切開關的輸入端電連接，且可控硅投切開關的反饋信號均輸出到PLC處理器。

優選地，所述的動態補償支路包括兩個，且每一個補償支路均由可控硅投切開關與補償電容器串聯組成。

優選地，所述的補償支路還包括第一電抗器，所述的第一電抗器串聯在所在補償支路中的補償電容器與可控硅投切開關之間。

優選地，所述無功補償系統還包括HMI設備，且所述的PLC處理器通過以太網與HMI設備電連接。

優選地，所述的可控硅投切開關由一個熔斷器與自愈電容器、第二電抗器以及晶閘管和另一個熔斷器依次串聯連接，其中的兩個熔斷器分別與補償短網的兩極電連接。

上述的一種礦熱爐靜態與動態相結合的無功補償系統的補償方法，其中，所述的靜態補償支路主要以預先設定的靜態目標功率因數值為投入量，在投入補償支路時，首先投入靜態補償支路作為基本補償，當PLC處理器判定靜態補償支路投入完畢后，PLC處理器根據監測到的補償短網的三相實時功率因數值，并以所預先設定的功率因數上限值和功率因數下限值為判據來控制動態補償支路的投入與切斷。

進一步地，所述的靜態目標功率因數值設定的允許范圍是正負10％。

進一步地，所述的PLC處理器將實時檢測到的功率因數值與預先設定的靜態目標功率因數值進行比較，當檢測到的當前靜態功率因數值超出了預先設定的靜態目標功率因數值的10％時，PLC處理器控制可控硅投切開關以退出部分動態補償支路；當檢測到的當前靜態功率因數值小于預先設定的靜態目標功率因數值的-10％時，PLC處理器控制可控硅投切開關以投入部分動態補償支路。

進一步地，所述的礦熱爐在生產過程中，每投入一路動態補償時，系統的功率因數發生變化，當PLC處理器判定當前功率因數值大于預先設定的功率因數上限值時，PLC處理器控制可控硅投切開關分閘，補償支路即退出補償系統；當PLC處理器判定當前功率因數值小于預先設定的功率因數下限值時，PLC處理器控制可控硅投切開關合閘，補償支路即投入補償系統。