合金冶炼电炉系统的无功补偿系统技术方案

本发明专利技术提出一种合金冶炼电炉系统的无功补偿系统，包括：供电网；电炉变压器，通过输电线路与供电网相连；电极，电极的一端与电炉变压器相连；电炉，电极的另一端设置在电炉内以对电炉内的冶炼金属供电；第一补偿装置，与电炉变压器相连以对电炉变压器产生的无功进行补偿；第二补偿装置，设置在电炉变压器与电极之间以对短网和电极产生的无功进行补偿；无功潮流控制器，用于根据电炉变压器的输入功率、输出功率对第一补偿装置的无功功率补偿量进行控制，根据电炉在满负荷运行时的电抗大小对第二补偿装置的无功功率补偿量进行控制。本发明专利技术的实施例能够有效降低短网无功消耗、提高三相电力平衡，降低能耗且提升冶炼速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金冶炼
，特别涉及一种锰系铁合金(硅、碳锰)冶炼电炉系统的无功补偿系统。
技术介绍
合金冶炼电炉系统，如锰系矿热电炉系统在满负荷工作情况下可等效为一个感性负载，系统整体的组成分别由输电线路、变压器、短网、电极等装置。对大型矿热炉的结构特点以及工作特点进行分析可知，大型矿热炉的系统(合金冶炼电炉系统)电抗的70%是由短网系统产生的，30%的电抗分别由变压器、输电线路等产生，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上6-7万安培，因此短网的性能决定了矿热炉的性能，正是由于这个原因，系统的自然功率因数很难达到O. 85以上，绝大多数的大型电炉的自然功率因数都在O. 7以下，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无功，同时由于电极控制以及炉内布料的因素，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20%以上， 这导致冶炼效率的低下，电耗增高。为了提升系统的自然功率因数，传统的方式一般是在高压端进行无功补偿，但是由于高压端补偿不能解决三相平衡的问题，而且由于短网的感抗占整个系统感抗的70%以上，因此高压端补偿并没有达到降低短网系统感抗、提高短网功率因数、增加变压器出力的目的。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种能够有效降低短网无功消耗、提高三相电力平衡的合金冶炼电炉系统的无功补偿系统。为了实现上述目的，本专利技术实施例提出了一种合金冶炼电炉系统的无功补偿系统，包括供电网；电炉变压器，所述电炉变压器的高压端通过输电线路与所述供电网相连；电极，所述电极的一端通过短网与所述电炉变压器的低压端相连；用于冶炼合金的电炉，其中，所述电极的另一端设置在所述电炉内以在冶炼时对电炉内的冶炼金属供电；第一补偿装置，所述第一补偿装置与所述电炉变压器相连以对所述电炉变压器产生的无功功率进行补偿；第二补偿装置，所述第二补偿装置设置在所述电炉变压器与所述电极之间以在所述冶炼时对所述短网和所述电极产生的无功功率进行补偿；无功潮流控制器，所述无功潮流控制器分别与所述第一补偿装置、所述第二补偿装置、所述变压器和所述电极相连，用于根据所述电炉变压器的高压端的输入功率、低压端的输出功率对所述第一补偿装置的无功功率补偿量进行控制，以及根据所述电炉在满负荷运行时的电抗大小对所述第二补偿装置的无功功率补偿量进行控制。根据本专利技术实施例的合金冶炼电炉系统的无功补偿系统，无功潮流控制器计算出电炉变压器所产生的无功功率的无功量(无功消耗量)后，控制第一补偿装置对电炉变压4器所产生的无功功率进行相应的无功补偿，从而提高电炉变压器的效率。另外无功潮流控制器计算出电炉变压器至电极之间的短网的无功消耗量和电极的一端至另一端的无功消耗量，控制第二补偿装置对短网消耗的无功量和电极本身消耗的无功量进行补偿，从而消除了短网以及电极的谐波污染并降低了电炉变压器通过电极输入至电炉内的三相电间的电力不平衡问题，增加了输入电炉(矿热炉)的有功功率，进而提高了该系统的自然功率因数，有效提升了该系统冶炼的产品质量，降低了能耗且增加了冶炼效率。因此降低短网无功消耗，消除短网中的谐波污染，降低三相电力不平衡就成了降低能耗，提闻冶炼效率的有效手段。另外，根据本专利技术上述实施例的合金冶炼电炉系统的无功补偿系统还可以具有如下附加的技术特征在本专利技术的一个实施例中，所述第二补偿装置进一步包括短网补偿装置，所述短网补偿装置设置在所述电炉变压器的低压端与所述电极之间用于对从所述电炉变压器的低压端至所述电极之间的短网所产生的无功功率进行无功补偿；电极补偿装置，所述电极补偿装置用于对从所述电极的一端至所述电极的另一端所产生的无功功率进行补偿。在本专利技术的一个实施例中，所述电极补偿装置还用于分别调整所述电炉变压器的低压端的每个低压输出端输入至所述电极的有功功率的大小以使每个电压输出端输入至所述电极的一端的有功功率相等。在本专利技术的一个实施例中，所述无功潮流控制器根据所述电炉在满负荷运行时从所述电炉变压器低压端的输出功率与输入至所述电极的一端时的输入功率计算所述短网的无功功率的无功量，并根据所述无功量对所述短网补偿装置的无功功率进行调整；所述无功潮流控制器根据所述电炉在满负荷运行时从所述电极的一端的输出功率输入至所述电极的另一端时的输入功率计算所述电极的无功功率的无功量，并根据所述无功量对所述电极补偿装置的无功功率进行调整。在本专利技术的一个实施例中，所述电炉变压器为带串联变压器调压的变压器。在本专利技术的一个实施例中，所述第一补偿装置与所述带串联变压器调压的变压器的调压绕组相连以对所述带串联变压器调压的变压器所产生的无功功率进行补偿。在本专利技术的一个实施例中，所述合金冶炼电炉系统的无功补偿系统还包括第三补偿装置，所述第三补偿装置设置在所述供电网与所述电炉变压器之间且与所述输电线路相连，用于对所述输电线路产生的无功功率进行补偿。在本专利技术的一个实施例中，所述无功潮流控制器与所述第三补偿装置相连以根据所述供电网的输出功率与所述输出功率输入至所述电炉变压器的高压端时的输入功率计算所述输电线路所产生的无功功率的无功量，并根据所述无功量对所述第三补偿装置的无功功率的补偿量进行调整。在本专利技术的一个实施例中，所述第一和第二补偿装置均为可变电容。在本专利技术的一个实施例中，所述第三补偿装置为可变电容。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I为本专利技术实施例的合金冶炼电炉系统的无功补偿系统的结构图；以及图2为本专利技术一个实施例的合金冶炼电炉系统的无功补偿系统的示意图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的合金冶炼电炉系统的无功补偿系统。参见图1，根据本专利技术实施例的合金冶炼电炉系统的无功补偿系统100包括供电网110、电炉变压器120、电极130、用于冶炼合金的电炉140、第一补偿装置150、第二补偿装置160以及无功潮流控制器170。其中电炉变压器120的高压端(图I中电炉变压器120的左侧)通过输电线路180与供电网Iio相连。电极130的一端(图I中电极130的上侧部分)通过短网190与电炉变压器120的低压端(图I中电炉变压器120的左侧)相连，且电极130的另一端设置在电炉140内以在冶炼时对电炉140内的冶炼金属供电。第一补偿装置150与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢子洪，
申请(专利权)人：云南文山斗南锰业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：