专利名称：矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的制作方法
技术领域：
矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置
技术领域：
本实用新型涉及电力无功功率补偿装置，尤其适用于容量为6300 18500KVA矿热炉变压器二次低压短网无功功率动态补偿，具体涉及一种矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置。
背景技术：
矿热炉无功功率补偿现有的技术一般 采用高压侧补偿或低压侧自动补偿，而低压侧自动补偿通常采用熔断器串接接触器，接触器再串接电容器组合成一组无功补偿及保护单元，由这种单元组成的电容补偿装置有如下的缺点装置工作时存在合闸涌流，最高时可达电容额定电流的20倍，经常性的大电流冲击对电容器的寿命影响非常大；接触器在频繁进行投切电容器组的分、合闸操作时，触头间会产生强烈电弧火花，一则加速触头的烧蚀磨损，致使接触器的事故率较高；二则产生操作过电压和强烈电磁干扰，严重影响电网中其它用电设备的使用；电容器合闸瞬间产生大的涌流，产生强烈高频振荡，出现大量高次谐波，尤其是出现数值较大的3次、5次、7次等谐波电流，严重时使电容器、熔断器等异常发热甚至烧毁。一般现有普通电容补偿装置使用的柜体通常采用铁磁性材料，在矿热炉正常工作、补偿单元投入的情况下，柜内产生强大的交变电磁场，导致柜体严重发热，甚至会使得低压弱电信号采样和控制部分失灵。一般矿热炉生产过程中普遍存在着自然功率因数低，无功损耗大，能耗大，生产效率低，吨耗电量大，生产成本高的缺陷。
实用新型内容为了克服现有技术存在的问题及一般矿热炉自然功率因数低，无功损耗大，能耗大，生产效率低，吨耗电量大，生产成本高的缺陷，本实用新型提供了一种全新的矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置，尤其适用于容量为6300 18500KVA矿热炉变压器短网二次低压动态节能补偿，该矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置包括连接于矿热炉变压器低压二次短网与矿热炉三相电极间的电容动态补偿成套装置，该电容动态补偿成套装置至少包括控制柜和分相电容自动动态补偿柜，本实用新型在矿热炉变压器二次低压短网靠近矿热炉三个电极的炉旁，分别就近安装电容补偿装置，对矿热炉进行动态无功补偿。控制柜至少由PLC可编程逻辑控制器、多功能网络电力仪表、可编程智能仪表、功率因数表、触摸屏组成；分相电容自动动态补偿柜由I至3个(或以上)的多个补偿单元组成分相电容自动动态补偿柜补偿回路，其补偿单元至少由支路熔断器I、电流互感器2、单相电力电容器3、谐波滤波器(电抗器)4、新型组合开关5 (由正反向并联的可控硅5. I和专用交流接触器5. 2组成)、分支三极空气断路器6依次串接组成。分支三极空气断路器的进线端并联后，接到A相或B相或C相；支路熔断器的未穿过电流互感器的一端接到X相或Y相或Z相。本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的进一步技术方案是通过控制柜实现对矿热炉二次低压动态节能补偿装置全面系统的控制。[0006]本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的进一步技术方案是分相电容自动动态补偿柜由三个或三个以上(通常六个)结构完全相同的支路补偿回路单元并联组成。本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的进一步技术方案是支路补偿回路单元的分支补偿回路是在电流互感器后，并联了数组结构相同的电路，这些电路均由单相电力电容器、谐波滤波器(电抗器)、新型组合开关、分支空气断路器依次串接组成。本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的进一步技术方案是分相电容自动动态补偿柜分支补偿回路由分支三极空气断路器控制和保护三组独立的分支补偿回路单元。所述分相电容自动动态补偿柜支路补偿回路单元的支路熔断器保护由两只分支三极空气断路器所控制和保护的六组独立的分支补偿回路单元。 本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的进一步技术方案是由六只支路熔断器分别保护的六路支路补偿回路单元(共三十六组独立分支补偿回路单元)构成一个单相的电容自动动态补偿柜，每一相(A相、B相、C相)都由I至3个(或以上)这样的单相电容自动动态补偿柜组成。本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的进一步技术方案是所述补偿回路的新型组合开关是由正反向并联的单向可控硅和与之背靠背的专用交流接触器上下端头分别并联组合而成，其工作原理是在接到PLC主机发出的投入信号后，组合开关内的控制电路在电压过零点触发可控硅，可控硅在ms级的时间内快速投入，此时电容器的电压与电网电压相等，因此不会产生涌流和谐波，解决了接触器合闸涌流大及谐波干扰和电流谐波引起发热等问题；可控硅完全导通后，PLC主机令接触器在IOs内(O IOS可编程)闭合，此时接触器触头两端电压接近为零，相当于空载闭合。当接触器投入运行后，PLC主机在IOs内(O IOS可编程)令可控硅退出运行，故可控硅不会长期通电而发热。在接到PLC主机发出的切除信号时，组合开关内的控制电路首先在接触器闭合的状态下快速接通可控硅，然后PLC主机在可控硅接通后的I. 5s令接触器退出，接触器触头断开的瞬间无电弧火花产生；PLC主机发出退出接触器信号IS后，再发出退出可控硅信号，组合开关内的控制电路紧接着在电流过零点关断可控硅，这样完成了电容器的退出。此分断过程不会产生操作过电压，也不会产生如通常过程中的接触器分合形成电弧造成的强烈电磁脉冲干扰，很好的保护了电网中的其它用电设备。本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的进一步技术方案是所述分支补偿回路用分支三极空气断路器代替通常在该位置上采用的快速熔断器，通过合理分析计算，使得断路器的额定电压电流值以及保护动作特性符合电容器保护要求，从而避免了由于快速熔断器经常性熔断造成补偿回路常常退出运行，维修更换繁琐，维修时间长，给用户造成不必要的运行维护负担等问题。本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的进一步技术方案是分相电容自动动态补偿柜柜体材料采用不含镍的不锈钢作为立柱和安装梁等，以最大限度减少涡流效应。不锈钢是顺磁体，在强磁场下的有较低的磁感应强度，立柱和安装梁等采用不锈钢后涡流效应的强度大大减少。相较于现有技术，本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的有益效果是本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置能根据电网的供电情况和矿热炉的实际运行工况，自动投切电容器组，采用新型组合开关及可编程PLC逻辑控制，使功率因数长期保持在O. 92以上，并且投切过程无浪涌、过电压冲击，切实保护电容器组及其它用电设备的安全，净化电网用电环境，且操作简单，方便维护。补偿柜柜体、立柱和安装梁等采用不含镍的不锈钢作为材料，磁感应强度较低，极大限度的减少了涡流效应。
图I是电容自动动态补偿柜补偿电路原理图。图2是PLC可编程逻辑控制器与组合开关间的控制时序工作原理图。图3是矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置的布置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图I中支路熔断器I进线端与矿热炉变压器二次出线端X相(或Y相、Z相)连接，支路熔断器I的出线端穿过电流互感器2与单相电力电容器3的一端连接、单相电力电容器3的另一端与谐波滤波器(电抗器)4的一端串接，谐波滤波器(电抗器)4另一端与新型组合开关5的一端串接、新型组合开关5的另一端与分支三极空气断路器6出线端串接，分支三极空气断路器的进线端并联后，接到矿热炉变压器二次出线端A相(或B相、C相)。图2是PLC可编程逻辑控制器与组合开关间的控制时序工作原理图，其工作原理是在接到PLC主机发出的投入信号后，组合开关内的控制电路在电压过零点触发可控硅，可控硅在ms级的时间内快速投入，此时电容器的电压与电网电压相等，因此不会产生涌流和谐波，解决了接触器合闸涌流大及谐波干扰和电流谐波引起发热等问题；可控硅完全导通后，PLC主机令接触器在IOs内(O IOS可编程)闭合，此时接触器触头两端电压接近为零，相当于空载闭合。当接触器投入运行后，PLC主机在IOs内(O IOS可编程)令可控硅退出运行，故可控硅不会长期通电而发热。在接到PLC主机发出的切除信号时，组合开关内的控制电路首先在接触器闭合的状态下快速接通可控硅，然后PLC主机在可控硅接通后的I. 5s令接触器退出，接触器触头断开的瞬间无电弧火花产生；PLC主机发出退出接触器信号IS后，再发出退出可控硅信号，组合开关内的控制电路紧接着在电流过零点关断可控娃，这样完成了电容器的退出。图3中矿热炉变压器8的二次低压出线端A相、B相、C相和X相、Y相、Z相分别用铜管(该铜管内部注入流动的冷却液体以帮助散热)与A相的三台电容自动动态补偿柜15. I 15. 3、B相的三台电容自动动态补偿柜9. I 9. 3、C相的三台电容自动动态补偿柜10. I 10. 3的进线端相连接，A相、B相、C相的电容自动动态补偿柜的出线端又分别和矿热炉11的三个电极·Λ#电极14、2#电极13、3#电极12相连接；控制柜7分别有二次控制线路与电容自动动态补偿柜9、10、15连接。本实用新型矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置在矿热炉变压器二次低压短网靠近矿热炉三个电极的炉旁，分别就近安装电容补偿装置，对矿热炉进行动态无功补偿，能根据电网的供电情况和矿热炉的实际运行工况，自动投切电容器组，采用新型组合开关及可编程PLC逻辑控制，使功率因数长期保持在O. 92以上，并且投切过程无浪涌、过电压冲击，切实保护电容器组及其它用电设备的安全，净化电网用电环境。本实用新型综合节电 4%以上，增产10% 18%，具有单位能耗低，增产节能的特点，投资回报率高，回报快。
权利要求1.一种矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置，包括连接于矿热炉变压器二次侧和矿热炉三相电极之间短网上的电容自动动态补偿成套装置，其特征在于该电容自动动态补偿成套装置至少由控制柜和分相电容自动动态补偿柜组成，在矿热炉变压器二次低压短网靠近矿热炉三个电极的炉旁，分别就近安装电容补偿装置。
2.根据权利要求I所述的矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置，其特征在于 所述的控制柜至少由PLC可编程逻辑控制器、多功能网络电力仪表、可编程智能仪表、功率因数表、触摸屏组成； 所述的分相电容自动动态补偿柜至少由支路熔断器、电流互感器、单相电力电容器、谐波滤波器、新型组合开关、分支三极空气断路器依次串接组成。
3.根据权利要求I或2所述的矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置，其特征在于所述的电容补偿装置是在电流互感器后，并联了数组结构相同的电路，这些电路均由单相电力电容器、谐波滤波器、新型组合开关、分支空气断路器依次串接而成。
4.根据权利要求2或3所述的矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置，其特征在于所述的新型组合开关是由正反向并联的单向可控硅和与之背靠背的专用交流接触器上下端头分别并联组合而成。
5.根据权利要求I或3所述的矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置，其特征在于所述的电容补偿装置是分相设置的，由六只支路熔断器分别进行保护的六路补偿支路单元构成一个单相的电容自动动态补偿柜，每一相A相、B相、C相的无功补偿都由I 3个这样的单相电容自动动态补偿柜组成。
6.根据权利要求I或2或6所述的矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置，其特征在于所述的分相电容自动动态补偿柜的柜体采用不含镍的不锈钢材料制作而成。
专利摘要本实用新型涉及一种电力无功功率补偿装置，尤其适用于容量为6300～18500KVA矿热炉变压器短网二次低压动态节能补偿，具体涉及一种矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置。该矿热炉二次低压动态节能补偿成套装置包括控制柜和分相电容自动动态补偿柜，本实用新型在炉变二次低压短网靠近矿热炉三个电极的炉旁，分别就近安装电容补偿装置，对矿热炉进行动态无功补偿，能根据电网的供电情况和矿热炉的实际运行工况，自动投切电容器组，采用新型组合开关及可编程PLC逻辑控制，使功率因数长期保持在0.92以上，并且投切过程无浪涌、过电压冲击，切实保护电容器组及其它用电设备的安全，净化电网用电环境。本实用新型综合节电4％以上，增产10％～18％，具有单位能耗低，增产节能的特点，投资回报率高，回报快。
文档编号H02J3/18GK202373978SQ20112001812
公开日2012年8月8日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者尤建乐 申请人:尤建乐