矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置，包括升压变压器、高压无源滤波补偿装置、电能质量监测控制器和后台监控系统；升压变压器的一次绕组连接于矿热炉变压器的低压侧，升压变压器的二次绕组上连接所述高压无源滤波补偿装置；高压无源滤波补偿装置中设有滤波补偿支路；电能质量监测控制器用于监测矿热炉用电系统的电参量，并控制滤波补偿支路的投切；后台监控系统与电能质量监测控制器通讯连接，用于升压变压器、高压无源滤波补偿装置和矿热炉用电系统的在线监测。本实用新型专利技术需要选用的高压电容器数量少，占用空间小，系统维护工作量小，系统可靠性高；且消除谐波，提高系统功率因素，节能降耗。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及冶炼行业中矿热炉低压侧无功补偿及谐波治理专用装置，尤其涉及一种矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置。技术背景 随着社会科技的进步，钢铁、化工、太阳能等行业的加速发展，而铁合金、电石、硅等冶炼产品是钢铁、化工、太阳能等行业的主要原料，致使铁合金、电石、硅等冶炼产品市场需求越来越大，从而刺激高耗能冶炼产业的高速发展。生产铁合金、电石、硅等产品的设备大多数是矿热炉，而矿热炉是我国电能耗电大户，致使我国电力供应越来越紧张，且中央政策把“十二五”期间单位GDP综合能耗比2010年降低16%”作为硬指标的今天，矿热炉的节能降耗、提高供电质量、优化电能是越来越重要、越来越重视。矿热炉又称电阻电弧炉，是一种高耗能的工业冶炼电炉。其由炉壳、炉盖、炉衬、短网、水冷系统、排烟系统、除尘系统、电极壳、电极压放及升降系统、上下料系统、把持器、烧穿器、液压系统、矿热炉变压器及各种电气设备等部分构成。矿热炉的供电系统主要是由带有载调压的矿热炉变压器、短网、高压配电柜组成，矿热炉变压器低压侧、短网及电极工作在大电流环境中，最大电流可以达到上万安培，而在生产过程中除了需要用于电弧熔炼的有功功率之外，还需要感性无功功率用于建立和消除系统短网电磁场,致短网的感抗占整个系统感抗的70%以上，因此短网的电气性能决定了矿热炉的电气性能，以致矿热炉的自然功率因数都在O. 7与O. 8之间，甚至更低，较低的功率因数不仅降低变压器的有功输出能力、消耗大量的无功功率，且由于耗电过多被电力部门加收部分电力罚款，因此有必要采取一定的措施，降低能耗。而提高短网侧功率因数是降低能耗，提闻冶炼效率的有效手段之一。电阻电弧炉，顾名思义，冶炼过程中既有电阻性负荷也有电弧性负荷，其电弧加热过程和纯电弧炉冶炼一样，会产生谐波污染。经过多年在矿热炉现场测试的结果表明矿热炉产生的谐波电流主要集中表现为3次和5次。因此，为了提高电能质量，减少短网损耗，清洁电能，在矿热炉低压侧必须加装相应滤波器。目前，为了提高矿热炉功率因数，大多采用并联电容器的补偿方式，即无功补偿设备。主要补偿方式有三种，分别是高压侧无功补偿、低压侧无功补偿、高/中压无功补偿与低压无功补偿结合。矿热炉高压侧高压无功补偿在矿热炉变压器高压侧安装高压无功补偿设备，虽然解决了电力公司高压计量时功率因数达标(即力率达标)，降低高压电网损耗问题，但是对矿热炉变压器及短网工作状况无任何改变，不能提高变压器有功输出能力、减少变压器损害、减少短网损耗等问题。矿热炉低压侧低压无功补偿在矿热炉变压器低压侧安装低压无功补偿设备，既能使计量点力率达标，又能增加变压器有功输出能力、降低变压器损耗、降低短网损耗、改善短网功率因数、提高产量。可以说矿热炉低压侧低压无功补偿在技术上、效果上都比较理想，但是低压无功补偿投入成本较高，让一些企业在投入方面有些犹豫。低压侧低压无功补偿由成百上千组低压电容器与相应投切机构组成，所以占地面积大，且现场运行环境恶劣，会加快设备的老化，导致后续维护费用较大，再加上大量的低压电容器对谐波的放大作用，致使系统谐波增加，增加谐波污染。高/中压无功补偿与低压无功补偿结合方式结合以上两种方式的优点，也有一些企业采用高/中压无功补偿与低压无功补偿结合方式，投入费用比全低压侧低压无功补偿减少50%，但是这部分低压电容器在运行时，同样存在以上低压侧低压无功补偿的问题。且低压侧低压无功补偿对系统谐波放大，给高压侧电容器带来危害。
技术实现思路
本技术充分考虑以上几种方案的优点和缺点，提出一种低压侧升压无功补偿兼滤波方案，通过矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置，综合低压侧低压无功补偿与高压无功补偿的优点，同时克服低压无功补偿和高压侧高压无功补偿的缺点，为冶炼行业的矿·热炉提高系统功率因数，滤除系统产生谐波，节约系统能耗，增加生产效率，延长设备使用寿命。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是提供一种矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置，包括升压变压器、高压无源滤波补偿装置、电能质量监测控制器和后台监控系统；所述升压变压器的一次绕组连接于矿热炉变压器的低压侧，升压变压器的二次绕组上连接所述高压无源滤波补偿装置；所述高压无源滤波补偿装置中设有主要由高压滤波电容器和滤波电抗器串联构成的滤波补偿支路，所述滤波补偿支路中还串接有高压断路器；所述电能质量监测控制器用于监测矿热炉用电系统的电参量，且所述电能质量监测控制器电连接所述高压断路器以控制所述高压断路器的通断；所述后台监控系统与所述电能质量监测控制器通讯连接，用于升压变压器、高压无源滤波补偿装置和矿热炉用电系统的在线监测。其中，所述升压变压器的容量为矿热炉实际运行的最大感性无功功率的I. 2倍，升压变压器的二次绕组输出电压为IOkV或35kV。其中，所述高压无源滤波补偿装置包括并联接于所述升压变压器二次绕组上的三次谐波滤波补偿回路和五次谐波滤波补偿回路，所述三次谐波滤波补偿回路和五次谐波滤波补偿回路均具有三条所述滤波补偿支路，所述各滤波补偿回路的三条滤波补偿支路采用三角形接法连接于升压变压器二次绕组的三相上。其中，所述矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置还包括微机综合保护装置，所述三次谐波滤波补偿回路和五次谐波滤波补偿回路中还设有用于采集支路电流信号并提供给所述微机综合保护装置的电流互感器，所述微机综合保护装置电连接所述电流互感器，在电流异常时控制切断所述高压无源滤波补偿装置。其中，所述滤波补偿支路中还串接有喷逐式熔断器。其中，所述滤波补偿支路中还串接有隔离开关。其中，所述高压滤波电容器采用双面粗化聚丙烯膜作固体介质，苄基甲苯或二芳基乙烷作液体介质，以折边铝箔为极板。其中，所述滤波电抗器为干式空心结构。其中，所述电能质量监测控制器主要包括数字处理内核、16位A/D模块、高精度电流电压互感器和继电器，所述数字处理内核由DSP、FPGA、ARM构成；所述高精度电流电压互感器通过所述16位A/D模块连接所述数字处理内核，所述数字处理内核连接所述继电器。其中，所述电能质量监测控制器与后台监控系统之间采用有线通讯方式或无线通讯方式，所述有线通讯方式包括通过以太网、RS485或RS232连接，所述无线通讯方式包括通过GPRS、CDMA或3G进行通讯。。本技术的有益效果是区别于现有的高压侧做无功补偿不能提高矿热炉变压器有功输出能力减少短网损耗；而在低压侧直接做无功补偿装置，需要大量的低压电容器组合相应的控制开关，占用很大空间安装，系统维护过程中工作量大；本技术在矿热炉变压器低压侧通过升压变压器进行升压，在升压变压器的高压侧连接滤波补偿回路，电容器选用高压的，电容器组数大大减少，元件损坏的可能性降低，系统安全性高，而且系统安 装和维护工作量大大减少，系统更加可靠。并且本技术是在低压侧做滤波补偿，可提高系统功率因数，根据实际测试，功率因数可以由补偿前的O. 7 O. 75提高至O. 92、. 95，提高矿热炉变压器的有功输出能力，充分利用变压器的容量，产品产量可增加5°/Γ Ο%，达到3%左右的节能效果，能响应国家节能降耗政策；基于目前国家规定只能大于12500kVA的矿热炉才能生产，低于12500kVA的炉子将被淘汰，按照容量为12500kVA计算，3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置，其特征在于，包括升压变压器、高压无源滤波补偿装置、电能质量监测控制器和后台监控系统；所述升压变压器的一次绕组连接于矿热炉变压器的低压侧，升压变压器的二次绕组上连接所述高压无源滤波补偿装置；所述高压无源滤波补偿装置中设有主要由高压滤波电容器和滤波电抗器串联构成的滤波补偿支路，所述滤波补偿支路中还串接有高压断路器；所述电能质量监测控制器用于监测矿热炉用电系统的电参量，且所述电能质量监测控制器电连接所述高压断路器以控制所述高压断路器的通断；所述后台监控系统与所述电能质量监测控制器通讯连接，用于升压变压器、高压无源滤波补偿装置和矿热炉用电系统的在线监测。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张健夫，朱杰夫，
申请(专利权)人：深圳市普顺科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：