[發明專利]一種帶瞬變阻抗功能內置新型電抗器的整流和電爐變壓器

在審

• 申請號: 201710699187.2
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107507700A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 孫崇山
• 申請（專利權）人: 孫崇山
• 主分類號: H01F27/40
• 分類號: H01F27/40;H01F27/28;H01F29/00;H01F38/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種帶瞬變阻抗功能內置電抗器的整流和電爐變壓器。主要應用于交直流冶煉、電熱設備、化工電解等系統。是一種具有獨立調壓繞組的變容量調壓的變壓器，具有在調壓范圍內所有調壓檔位的阻抗電壓值發散性極小的特點，并在系統發生突發短路時具有瞬變阻抗功能，使交直流冶煉系統、整流系統具有功率因數高、節能（是系統節能、而非變壓器節能）、提高冶煉工藝水平、降低無功補償設備容量、降低直流電抗器容量、降低整流電路晶閘管過電流倍數的技術效果。特別是對化工電解和直流冶煉的節能效果極其顯著。

背景技術

2014年2月發明人在國際上首次提出瞬變阻抗的概念，國內外一些科研生產單位相繼提出了一些變阻抗方案，其中西安交大提出了一個電力變壓器的瞬變阻抗方案，其電氣原理類似于本專利的圖9，但其技術方案是錯誤的。

西安交大的技術方案是高壓電網發生短路后，斷開一個特制的切換開關（說明這個開關完全可以切斷短路電流，開斷容量是夠的），在電網和電力變壓器中串聯進限流電抗器，采用瞬變阻抗技術控制住短路電流（實質是讓短路電流變?。┖笤贁嚅_斷路器。

西安交大的技術方案問題在于系統發生短路后你的開關已經可以控制短路電流了，說明這個開關的開斷容量足夠了，直接用這個開關斷開短路電流好了，為什么還要變阻抗。為什么要多余的費一番周折變阻抗后再斷開斷路器（開關）。其變阻抗的技術是沒有作用的。

西安交大方案所要解決的技術問題是保證電網系統安全。

在電網系統中如開關開斷容量夠大，能斷開短路電流是不需要變阻抗方案的，不夠大才需要變阻抗方案。現階段高壓斷路器和其他類型的開關最大開斷電流是65KA，在高壓電網系統中發生突發短路時斷開斷路器即可，如電網容量太大，斷路器或開關開斷容量不夠時，再采用可用的變阻抗技術方案，例如發明人的瞬變阻抗串變調壓變壓器技術方案。

高壓電網發生突發短路是無法自行恢復的，需要斷電處理。但電爐冶煉系統不同，短路是爐料熔化坍塌造成的是可以短時間內自行恢復的。現在交直流冶煉系統、電解系統與電網系統相比容量較小，斷路器的開斷容量足夠大。

本專利瞬變阻抗技術在電爐系統的技術方案是：在電爐系統短路時可以不用上升電極斷開短路電流，首先斷開切換開關，在系統中串聯進限流電抗器，采用瞬變阻抗功能增大系統阻抗，則可以在短路時繼續保持爐內電流在額定電流附近或在可接受的范圍之內，即保持爐內溫度，又避免重新拉弧給電網造成閃變現象而影響電網安全運行，待電爐內短路狀態消失或稍提電極促使爐內短路狀態消失（這一過程中電弧可以繼續工作，不斷電），再開通開關，把電抗器從系統中切除。

本專利瞬變阻抗技術在短路后無法自行恢復的電力系統中所要解決的技術問題（目的）是：通過變阻抗技術，減小無功補償設備容量、節能等等。系統開關開斷容量足夠，已可以保證系統安全。

本專利瞬變阻抗在短路后可以自行恢復的電力系統，例如電爐系統所要解決的技術問題（目的）是：通過切換開關在系統中串聯進限流電抗器，控制短路電流在一定的范圍內，不要在系統中造成危害。另一個目的是減小系統阻抗，提高系統功率因數、降低無功補償設備的容量等等。如突發短路被抑制了，系統阻抗必然可以降低。系統開關開斷容量足夠，已可以保證系統安全。

本專利與西交大方案有本質區別，一是技術效果兩者不可同日而語，二應用領域不同，三是變阻抗的目的不同，四是變阻抗的技術方案不同，五是本專利的電抗器是一種各電抗器生產企業重未有過的新型限流電抗器，六是變壓器的電氣原理相似但本專利是一種新發明的新型整流和電爐變壓器。

在大型交直流冶煉系統、電解系統的電爐和整流變壓器具有以下工藝特點，第一二次電壓低、電流大，第二是調壓范圍大，第三是變容量調壓，第四是經常發生突發短路，第五是功率因數低。

變容量調壓給變壓器帶來一個重要特點是就是變壓器阻抗值與輸出電壓高低成反比，調壓范圍越大阻抗值發散性越大。就食鹽電解而言，調壓范圍通常是55%—105%，輸出電壓105%Udn（Udn最大輸出的額定電壓，下同）時阻抗一般7%—8%，而55%Udn時為20%左右，相差3倍。對于鋁電解通常是10%—105%，輸出電壓105%Udn時阻抗一般7%—8%，在10%Udn時阻抗電壓百分數一般大于100%。電爐變壓器和整流變壓器結構相似，阻抗計算方法相同，當調壓范圍相同時，阻抗發散性相同。以上結論見于《特種變壓器理論與設計》及相關科技文章、設計手冊。