专利名称：矿热炉无功功率混合补偿系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿热炉无功功率补偿系统，特别是一种矿热炉无功功率混合补偿系统。
背景技术：
在实际电力系统中，矿热炉的大部分负载是感性负载，而三相短网的感抗占整个矿热炉感抗的70%以上，可见，实现矿热炉中三相短网的无功补偿，提高三相短网的功率因数，在矿热炉无功功率补偿中尤其重要。目前我国多在电炉变压器的低压侧设置全额电容补偿，如图1所示，U1、U2和U3分别为矿热炉的高压侧、中压侧和低压侧，且三相短网2中每相短网均设置有两条短网连线， 电炉变压器1通过三相短网2以Δ连接方式接入三相电极3，如图2所示。三相短网2的全额电容补偿通过电容器8实现，电容器8通过三相短网2也以Δ连接方式接入三相电极 3。虽然上述措施对三相短网进行了无功补偿，大幅提高短网的功率因数，但是仍然存在以下问题(1)电炉变压器为三相变压器时，不能实现三相分补，对三相短网2的补偿不平衡；(2)由于电容器的补偿容量与低压侧电压的平方成正比，在矿热炉有载分接调整二次电压过程中如果调整降低电压，则电容器的补偿容量会大幅度下降，无法达到完全无功补偿的目的，其中有载分接调整是指在保证不中断负载电流的情况下，实现电炉变压器绕组中分接头之间切换，从而改变绕组的匝数(即电炉变压器的电压比)，以达到二次调压的目的；(3)当矿热炉空载时，需要及时将电容器断开，如果未断开电容器，矿热炉中功率因数则会超过1. 0而向电网倒送无功功率；(4)电容器在随机投入时可能必须承受极大的冲击电流，且在随机切断时电容器中接触器触头可能出现严重的拉弧现象，因此严重影响了电容器的使用寿命。
实用新型内容本实用新型的发明目的在于针对上述存在的问题，提供一种矿热炉无功功率混合补偿系统，可以对三相短网进行相位分补，保证三相短网补偿的三相平衡，且在矿热炉有载分接调整降低电压或者空载时，分别为FC补偿装置提供容性补偿或者感性补偿。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种矿热炉无功功率混合补偿系统，包括电炉变压器、三相短网和三相电极，其中所述电炉变压器的低压侧连接所述三相短网前端的各相输入端，所述三相短网后端的各相输出端以Δ连接方式接入所述三相电极，且所述三相短网的各相输出端均设置有两条短网连线，其特征在于还包括第一 FC补偿装置、第二 FC补偿装置、第三FC补偿装置和SVG补偿装置，所述第一 FC补偿装置的输入端连接所述三相短网中第一相输出端的一条短网连线且输出端连接另一条短网连线；所述第二 FC补偿装置的输入端连接所述三相短网中第二相输出端的一条短网连线且输出端连接另一条短网连线；所述第三FC补偿装置的输入端连接所述三相短网中第三相输出端的一条短网连线且输出端连接另一条短网连线；所述电炉变压器的中压侧双向连接所述SVG补偿装置，用于中压补偿。所述第一 FC补偿装置、第二 FC补偿装置和第三FC补偿装置结构相同，且各FC补偿装置均由第一接触器、电抗器、双向SCR、第一接触器组、保护器件组、第二接触器组和单相电容组构成，所述FC补偿装置的输入端依次通过所述第一接触器、所述电抗器和所述双向SCR与所述第一接触器组连接，且通过所述保护器件组与所述第二接触器组连接，所述第一接触器组、所述第二接触器组中各接触器分别与所述单相电容组中对应的单相电容的一端连接，所述单相电容的另一端为所述FC补偿装置的输出端，其中所述第一接触器组、 所述第二接触器组均由N个并联的接触器组成且所述单相电容组由N个并联的单相电容组成，且N为正整数。所述单相电容的电容量总和等于矿热炉的总无功功率需求量。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是1、传统的矿热炉无功功率补偿系统中设置在电炉变压器的低压侧的三相短网只连接一个电容器，对其三相进行统一补偿，不能实现三相分补，本实用新型则在三相短网的三相输出端分别连接一个FC补偿装置，由此实现了三相短网的三相分补，保证了三相短网补偿的平衡；2、本实用新型还在电炉变压器的中压侧连接SVG补偿装置，以在矿热炉有载分接调整降低电压时，为补偿电容量极大降低的FC补偿装置提供容性补偿，在矿热炉空载时， SVG补偿装置可以自动调整不产生无功功率，且为投入的FC补偿装置提供感性补偿，使得 FC补偿装置也不会产生无功功率，从而保证不会造成倒送无功，保证矿热炉中功率因数保持在1. 0以下；3、本实用新型中FC补偿装置设置有投入开关，该投入开关由第一接触器、电抗器和双向SCR构成，投入开关由上一次投入的单相电容和此次输入的正弦电压选择投入角， 且根据该投入角选择投入合适的单相电容，由此该FC补偿装置在投入单相电容时不必频繁地切换，防止了出现极大冲击电流，从而增加了 FC补偿装置的使用寿命。
图1是传统矿热炉无功功率补偿系统的结构示意图；图2是传统三相短网、三相电极与电容器的连接示意图；图3是本实用新型的电路方框图；图4是本实用新型中三相短网、三相电极与FC补偿装置的连接示意图；图5是本实用新型中FC补偿装置的电路图。图中标记1为电炉变压器，2为三相短网，3为三相电极，4为SVG补偿装置，5为第一 FC补偿装置，6为第二 FC补偿装置，7为第三FC补偿装置，8为电容器，9为短网连线， Ul为高压侧，U2为中压侧，U3为低压侧。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作详细的说明。为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图3所示，该矿热炉无功功率补偿系统包括电炉变压器1、三相短网2、三相电极 3,SVG(Statle Var Generator，静止式无功发生器)补偿装置4、第一FC(Fixed Capacitor, 固定电容)补偿装置5、第二 FC补偿装置6和第三FC补偿装置7，其中第一 FC补偿装置5、 第二 FC补偿装置6和第三FC补偿装置7的结构相同。电炉变压器1的高压侧Ul为进线端，中压侧U2与SVG补偿装置4双向连接，用于中压补偿；低压侧U3连接三相短网2前端的各相输入端，且三相短网2后端的各相输出端以Δ连接方式接入三相电极3，第一FC补偿装置5、第二 FC补偿装置6和第三FC补偿装置7分别与三相短网2后端的各相输出端双向连接，以Δ连接方式接入三相电极3，用于低压三相分补。如图4所示，三相短网2的各相输出端均设置有两条短网连线9，第一 FC补偿装置5的输入端S、输出端W分别连接三相短网2中第一相短网输出端的两条短网连线9，第二 FC补偿装置6的输入端S、输出端W分别连接三相短网2中第二相短网输出端的两条短网连线9，且第三FC补偿装置7的输入端S、输出端W分别连接三相短网2中第三相短网输出端的两条短网连线9。由于本实用新型中采用三个FC补偿装置对三相短网2的各相分别进行补偿，实现了三相短网2的三相分补，使得三相短网2的补偿达到平衡。再者，在矿热炉有载分接调整二次电压过程中如果降低电压，则FC补偿装置的补偿容量会大幅度下降，此时SVG补偿装置4投入容性无功进行弥补。另外，在矿热炉空载时，电炉变压器1中压侧的SVG补偿装置 4可以自动调整不产生无功功率，且在FC补偿装置投入时，其容性无功可以由SVG补偿装置 4的感性无功抵消，从而保证不会造成倒送无功，使得矿热炉中功率因数保持在1. 0以下。如图5所示，该FC补偿装置包括第一接触器Κ0、电抗器L、双向SCR (Silicon Controlled Rectifier，可控硅整流器)、第一接触器组K、保护器件组P、第二接触器组H和单相电容组C，其中第一接触器组K由N个并联的接触器组成K1，K2，……，KN-I，KN ；第二接触器组H由N个并联的接触器组成H1，H2，……，HN-1，HN ；单相电容组C由N个并联的单相电容组成C1，C2，……，CN-1，CN，且N为正整数。该FC补偿装置的输入端通过第一接触器K0、电抗器L、双向SCR与第一接触器组K连接，且该FC补偿装置的输入端还通过保护器件组P与第二接触器组H连接，第一接触器组K、第二接触器组H中各接触器分别与单相电容组C中对应的单相电容的一端连接，单相电容C的另一端为FC补偿装置的输出端。 在电容补偿过程中，FC补偿装置中的第一接触器K0、电抗器L和双向SCR构成投入开关，且该投入开关和第一接触器组K构成投入通路，保护器件组P和第二接触器组H构成旁路通道。投入开关根据上一次投入的电容量和此次输入的正弦电压选择投入角，通过第一接触器组K选择投入合适数量的单相电容投入开关增加或者减少投入的单相电容。旁路通路维持此次投入的单相电容，投入通路则选择下一次投入的单相电容，如此循环。因此，该FC 补偿装置防止了出现极大冲击电流，从而增加了 FC补偿装置的使用寿命。[0032]另外，FC补偿装置的单相电容组C中单相电容的电容耐压值由电炉变压器的最高电压决定，且单相电容的电容量总和等于矿热炉的总无功功率需求量。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种矿热炉无功功率混合补偿系统，包括电炉变压器(1)、三相短网(2)和三相电极 (3)，其中所述电炉变压器(1)的低压侧连接所述三相短网(2)前端的各相输入端，所述三相短网(2)后端的各相输出端以Δ连接方式接入所述三相电极(3)，且所述三相短网(3)的各相输出端均设置有两条短网连线，其特征在于还包括第一 FC补偿装置(5)、第二 FC补偿装置(6 )、第三FC补偿装置(7 )和SVG补偿装置(4 )，所述第一 FC补偿装置(5 )的输入端连接所述三相短网(3)中第一相输出端的一条短网连线且输出端连接另一条短网连线；所述第二 FC补偿装置(6)的输入端连接所述三相短网(2)中第二相输出端的一条短网连线且输出端连接另一条短网连线；所述第三FC补偿装置(7)的输入端连接所述三相短网(2)中第三相输出端的一条短网连线且输出端连接另一条短网连线；所述电炉变压器(1)的中压侧双向连接所述SVG补偿装置(4)，用于中压补偿。
2.根据权利要求1所述的矿热炉无功功率混合补偿系统，其特征在于所述第一FC补偿装置、第二 FC补偿装置和第三FC补偿装置结构相同，且各FC补偿装置均由第一接触器 (Κ0)、电抗器(L)、双向SCR、第一接触器组(K)、保护器件组(P)、第二接触器组(H)和单相电容组(C)构成，所述FC补偿装置的输入端依次通过所述第一接触器(Κ0)、所述电抗器(L)和所述双向SCR与所述第一接触器组(K)连接，且通过所述保护器件组(P)与所述第二接触器组(H)连接，所述第一接触器组(K)、所述第二接触器组(H)中各接触器分别与所述单相电容组(C)中对应的单相电容的一端连接，所述单相电容(C)的另一端为所述FC补偿装置的输出端，其中所述第一接触器组(K)、所述第二接触器组(H)均由N个并联的接触器组成且所述单相电容组(C)由N个并联的单相电容组成，且N为正整数。
3.根据权利要求2所述的矿热炉无功功率混合补偿系统，其特征在于所述单相电容的电容量总和等于矿热炉的总无功功率需求量。
专利摘要本实用新型公开了一种矿热炉无功功率混合补偿系统，属于矿热炉无功补偿领域。该矿热炉无功功率混合补偿系统的电炉变压器的低压侧连接三相短网的各相输入端，三相短网的各相输出端以△连接方式接入所述三相电极，其中三相短网的各相输出端均设置有两条短网连线，三个FC补偿装置的输入端、输出端分别连接三相短网中各相输出端的两条短网连线；电炉变压器的高压侧与SVG补偿装置双向连接。通过本实用新型，实现了三相短网的三相分补，保证了三相短网补偿的平衡，且在矿热炉有载分接调整降低电压或者空载时，由SVG补偿装置提供容性补偿或者感性补偿，从而保证无功补偿的稳定性。
文档编号H02J3/26GK202167859SQ20112029049
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者夏昕, 李建中, 杨正中, 郑武强, 郭锋 申请人:重庆安谐新能源技术有限公司