[实用新型]新型短网侧低压动态无功补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及低压无功补偿领域，尤其是一种提高冶金行业供电系统功率因素的新型短网侧低压动态无功补偿装置。

背景技术

冶金行业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的行业，包括黑色冶金工业和有色冶金工业两大类，是重要的原材料工业部门，为国民经济各部门提供金属材料，也是经济发展的物质基础。然而其电能消耗却非常大，占企业生产成本的70%左右，因此降低电能消耗、改善冶炼电炉的综合效能对冶金企业至关重要。冶金行业供电系统主要由高压供电网络、电站变、炉变、短网系统组成，而短网系统为低压大电流系统，其最大电流可达数十万安培，不得不采用水冷装置对供电系统进行强制冷却，设备自然功率因数仅为0.7-0.8，低功率因数导致炉变效率低下、无功消耗过大、三相不平衡严重，进而导致冶炼效率低压、电费剧增、低效高耗。

冶炼设备工作时供电系统有快速、瞬变的无功和高次谐波，引起冶炼系统电压、电流波形畸变，增加线损和炉变损耗，降低电能质量。电能质量问题主要有：冶炼系统所需无功功率较大，供电系统产生谐波、电压闪变、冲击和涌流现象，低压短网侧三相空间结构不对称导致三相不平衡、增加损耗，功率因数低、电压跌落现象严重。

现有的电炉二次补偿装置投切开关主要采用真空接触器或复合开关，其具有投切涌流大、机械寿命短、抗粉尘能力差等缺点。在冶金行业中采用高压侧补偿的方式易出现低压侧过补偿、无功倒送等问题，不能及时的补偿短网侧的无功。

发明内容

本实用新型解决了现有冶金行业的供电系统中设备自然功率因数较低导致炉变效率低下、无功消耗过大和三相不平衡比较严重的缺陷，提供一种新型短网侧低压动态无功补偿装置，提高设备自然功率因数，提高炉变效率，降低无功消耗，同时也使三相不平衡趋于稳定。

本实用新型还解决了现有技术中引起冶炼系统电压、电流波形畸变，增加线损和炉变损耗并降低电能质量的缺陷，提供一种新型短网侧低压动态无功补偿装置，防止冶炼系统电压、电流波形畸变，降低线损和炉变损耗以提高电能质量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型短网侧低压动态无功补偿装置，补偿系统包括高压供电网络系统、与高压供电网络系统串联的短网系统、与短网系统串联的冶金设备，冶金设备并联有低压动态补偿装置，短网系统与冶金设备共同并联有炉变系统，炉变系统的高压侧接高压供电网络系统。冶金设备与低压动态补偿装置相串联，大量无功电流直接经低压电容器和冶金设备形成的回路流过，不在经过短网系统、炉变系统及高压供电网络系统，在提高功率因数的同时，可提高炉变的有功输出率，降低炉变、短网的无功消耗；功率因数提高就可以延长冶金设备的使用寿命，优化冶金设备供电质量，实现节能降耗、提高冶金设备可靠性的效益；低压动态补偿装置能防止冶炼系统电压、电流波形畸变，降低线损和炉变损耗以提高电能质量，实现对短网的快速、动态无功补偿。

作为优选，低压动态补偿装置包括双向晶闸管触发装置、与双向晶闸管触发装置相串联的熔断器、与双向晶闸管触发装置相串联的冶金行业用低压电容器，双向晶闸管触发装置的控制接口与PLC控制器相连；双向晶闸管触发装置与低压电容器之间连接有箔绕方形干式铁芯电抗器。补偿方式分为共补和分补，双向晶闸管触发装置具有电压上升率高和触发功率大的特点，解决了采用带有双向警察管的隔离型光耦作为门极驱动器件时由于电压临界上升参数过低而产生的上电误导通现象；PLC控制器可以根据短网侧补偿容量大小，任意扩展控制补偿装置的路数，数百路采用一套PLC控制器。

作为优选，双向晶闸管触发装置采用基于IGBT的过零晶闸管触发装置，IGBT器件带有齐纳二极管保护；低压电容器为星形连接。双向晶闸管触发装置基于IGBT，其抗冲击能力大为提高，比较适用于冶金行业补偿装置；齐纳二极管保护，耐压为1200-1600V，电流达8A，且IGBT的电压临界上升率达5000V/US。

作为优选，箔绕方形干式铁心电抗器包括方形的铁心、铁心两端的铁轭及缠绕在铁心外的线圈。方形结构，制作方便，同时降低了损耗和产品成本，电抗器串联后，可降低系统无功及电压冲击对低压电容器的影响，同时滤除系统中的部分谐波，提高设备的使用寿命。

作为优选，线圈为三层铝箔叠绕而成，铝箔的层与层之间粘合有绝缘预浸布，线圈的内表面和外表面均有绝缘预浸布包裹。线圈为铝箔，多层铝箔叠绕，并在层间设置绝缘预浸布，减小层间涡流损耗，降低发热量；铝箔整体由绝缘预浸布包裹，铝箔线圈叠绕牢固，提高电抗器整体的机械强度；铝箔作为线圈绕制简单，而且可以保证线圈表面平整。