专利名称：短网滤波补偿专用成套装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种谐波动态治理与无功动态补偿装置。
背景技术：
短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能在 很大程度上决定了矿热炉的性能，由于短网的感抗占整个系统的70%以上，不论是高烟罩 开放式炉、矮烟罩半密闭式炉还是全密闭式炉的短网系统的感抗均较大，基于这个原因，矿 热炉的自然功率因数很难达到0. 85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0. 7 0. 8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，浪费大量电能，且被 电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，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，电费增高，因 此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。我国目前多采用在高压端进行无功补偿的方法来解决，高压补偿仅仅是提高了高 压侧的功率因数，但是由于低压端短网系统的巨大的感抗所产生的无功功率依然在短网系 统中流动，同时三相不平衡是由于短网的强相(短网较短故感抗较小、所以损耗较小，输出 较大故名强相)和弱相造成的，因此高压补偿不能解决三相平衡的问题，也没有达到抵消短 网系统无功、提高低压端功率因数的作用，由于短网的感抗占整个系统感抗的70%以上，所 以不能降低低压端的损耗，也不能增加变压器的出力，目前短网补偿大多采用纯无功补偿 型，即单一的进行电容补偿，未设置相应的滤波通道，当大量的电容并接于低压短网处，与 短网的电抗并联，会增大系统的谐波放大几率，且会导致补偿装置运行不可靠，增大维护成 本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高短网功率因数，改善电极不平衡 度的短网滤波补偿专用成套装置。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案
一种短网滤波补偿专用成套装置，包括滤波支路、补偿支路及控制器，其特征在于本 短网滤波补偿装置接入点是三相电极的两两电极的两端，所述的滤波支路由断路器、接触 器一、电抗器、电容器一依次串联而成，所述的补偿支路由熔断器、接触器二、电容器二依次 串联而成，两条支路的两端分别连接在两个电极上，控制器的信号输入端与三相母线电连 接，控制器的信号输出端与滤波支路及补偿支路中接触器的控制端相连，母线的三相电流 电压信号被控制器采集，再由控制器对接触器进行自动控制。所述电容器选用金属全膜介质的滤波电容器。所述电抗器为干式空心滤波电抗器。本发明短网滤波补偿装置的有益效果1)、提高变压器、大电流线路利用率，增加冶炼有效输入功率 将补偿点前移至短网，就地补偿短网的大量无功消耗，提高电源输入电压、提高变压器 的出力、增加冶炼有效输入功率。由于提高了变压器的载荷能力，变压器向炉膛输入的功率 增大，实现增产降耗。实践表明在投入本短网滤波补偿装置后，降低生产电耗3% 6%; 提高产品产量5% 15%。2)、不平衡补偿，改善三相的强、弱相状况
综合调节各相补偿容量，使三相电极的有效工作电压一致、平衡电极电压、均衡三相吃 料，改善三相的强、弱相状况，达到增产、降耗的目的。同时，改善三相不平衡现象，改善了炉 膛工作环境，延长了炉子使用寿命。3)、减少谐波对整个供电设备的危害，减小变压器及网络附加损耗。4)、提高了电能质量，改善了系统电气参数，提高了产品质量。
图1是本发明的A(B、C)相一次原理图。
具体实施例方式参见图1，短网是指变压器二次出线端到电炉电极的载流体总称，包括铜排或铜 管、软连接、裸电缆及电极。本装置包括2条支路及控制器，一条是滤波支路，另一条是补偿 支路，滤波支路由断路器1、接触器一 2、电抗器3、电容器一 4依次串联而成，滤波支路主要 是滤除3次谐波，补偿支路由熔断器5、接触器二 6、电容器二 7依次串联而成，补偿支路主 要是在低压端进行无功补偿，提高低压端功率因数，两条支路的两端分别连接在两个电极 A、B上，本短网滤波补偿装置接入点是三相电极的两两电极的两端，即短网滤波补偿装置分 别接入A相电极与B相电极、B相电极与C相电极、C相电极与A相电极之间的。当短网滤波补偿装置分别接入A相电极与B相电极之间时，A相谐波电流电压依 次经软母线、硬母线、主母排、断路器1、接触器一 2、电抗器3、电容器一 4、主母排、硬母线、 软母线到达B相电极，与B相的谐波电流电压相抵消。A相、B相的电流电压经熔断器5、接 触器二 6、电容器二 7，对电容器的充放电来实现A、B相间的电流电压的平衡。同理，短网滤 波补偿装置分别接入B相电极与C相电极、C相电极与A相电极之间，A、B、C三相电极谐波 电流电压相互抵消，同时通过电容器的投切，三相电极间电流电压达到平衡。电容器选用金属全膜介质的滤波电容器，可采用AFM型滤波电容器，采用金属化 膜，真空浸渍优质的绝缘油内置防爆装置，安全可靠，电流过载能力≥ 1. 51η。电容器在1. 1 倍的额定电压、1. 3倍的额定电流下长期运行，电抗器为干式空心滤波电抗器。滤波补偿的投切是通过智能控制器8进行投切，控制器8的信号输入端与三相母 线电连接，控制器8的信号输出端与滤波支路及补偿支路中接触器的控制端相连，母线的 三相电流电压信号被控制器8采集，再由控制器8对接触器进行自动控制。控制器采用32位ARM微处理器芯片，控制器8其结构主要包括电源电路、显示电 路、按键电路、电量测量电路、采样电路以及CPU，由电源电路向各个其他电路供电，电量测 量电路与采样电路及CPU相连接，采样电路用于采集变压器的电流电压信号，并将信号转 换传送给电量测量电路，电量测量电路将采样电路送来的信号进行处理，与CPU进行通讯完成信号的双向传输，CPU监控工作状态，将电量测量电路送来的信号进行分析、逻辑判断、 计算，以控制装置的工作状态。电量测量电路采用美国ANOLOG DEVICE公司生产的ADE7758 型号的专用电能测量芯片。控制器功能齐全操作方便，有自动报警装置，有过电压、过电流、 超谐波等各项保护功能，确保产品所有操作使用监控都能在控制室内操作。设备操作方便， 安全可靠，具体地说，控制器也可以选用现有技术中的一些通用控制器，比如说西门子公 司生产的S7-200可编程控制器或者是华冠公司生产的JKGF系列的控制器。本发明短网滤波补偿装置的特点 1、补偿方式
由于目前大多数的矿热炉变压器采用了开口三角多路输出方式，短网系统只有在电极 上才连接成三角形，对于炉变来说，每相输出均为单相输出，电压低，电流大。对于短网来 说，均采用单相交叉排列的方式输出。矿热炉变压器可选用北变电气(上海)有限公司生产 的HTSSPZ - 16500 / 35型号的变压器。2、均衡投切模式
控制器具有独特的均衡投切特性，配合电子开关可以有效降低电容器过电流并降低电 容器温升，延长了电容器的使用寿命，可以在同时完成投入一组电容和切除另外一组电容， 使得所有电容器按顺序投入运行，同时保证总补偿容量不变，从而降低了每一组电容器的 平均电流，平均电流也更加均勻了。3、快速精确的测量系统
控制器采用瞬时无功算法，每个周期进行16次计算，分析各相参数，功率信息，系统状 态，分别检测三相相关电学参数，分相投切，能够有效提高功率因数，降低三相不平衡度。4、理想的功率因数控制
利用高级自动的控制算法和快速的电子开关，在毫秒级的时间内完成全部操作，完全 补偿无功电流分量，而无需分阶段完成补偿操作。通过先进的开闭环的控制和测量系统可 以实现精确的功率因数控制。本控制器采集了包含各次谐波在内的三相系统的全部信息， 按照实时功率因数进行无功功率控制，做到任何时刻的功率因数最优控制。同时能够有效 降低电网电压跌落以及闪变。5、多重的保护技术
以往的低压无功补偿系统，对于系统的保护一般比较完善，但对于各个支路的保护则 非常简单，而本发明的控制器可以为每一个支路提供包括可控硅短路、超温、水压缺失等多 重预防性保护，最大限度的避免各个支路发生破坏性故障，可大大提高设备的安全保护水 平，延长设备使用寿命。该装置适合于钢铁、铁合金、工业硅、电石、黄磷、有色金属等冶炼行业。
权利要求
1.短网滤波补偿专用成套装置，包括滤波支路、补偿支路及控制器，其特征在于本短 网滤波补偿装置接入点是三相电极的两两电极的两端，所述的滤波支路由断路器(1)、接触 器一(2)、电抗器(3)、电容器一(4)依次串联而成，所述的补偿支路由熔断器(5)、接触器二 (6)、电容器二(7)依次串联而成，两条支路的两端分别连接在两个电极(A、B)上，控制器 (8)的信号输入端与三相母线电连接，控制器(8)的信号输出端与滤波支路及补偿支路中接 触器的控制端相连，母线的三相电流电压信号被控制器(8 )采集，再由控制器(8 )对接触器 进行自动控制。
2.如权利要求1所述的短网滤波补偿专用成套装置，其特征在于所述电容器选用金 属全膜介质的滤波电容器。
3.如权利要求1或2所述的短网滤波补偿专用成套装置，其特征在于所述电抗器为 干式空心滤波电抗器。
全文摘要
本发明涉及一种短网滤波补偿专用成套装置，包括滤波支路、补偿支路及控制器，其特征在于本短网滤波补偿装置接入点是三相电极的两两电极的两端，所述的滤波支路由断路器、接触器一、电抗器、电容器一依次串联而成，所述的补偿支路由熔断器、接触器二、电容器二依次串联而成，两条支路的两端分别连接在两个电极上，控制器的信号输入端与三相母线电连接，控制器的信号输出端与滤波支路及补偿支路中接触器的控制端相连，母线的三相电流电压信号被控制器采集，再由控制器对接触器进行自动控制。将补偿点前移至短网，就地补偿短网的大量无功消耗，提高电源输入电压、提高变压器的出力、增加冶炼有效输入功率。实践表明在投入本短网滤波补偿装置后，降低生产电耗3%～6％；提高产品产量5%～15％。
文档编号H02J3/18GK102005761SQ20101056189
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月27日 优先权日2010年11月27日
发明者李飞龙, 杜小毛, 童淮安 申请人:国网南自控股(杭州)有限公司