[发明专利]基于三相平衡的矿热炉无功补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶炼用矿热炉的二次低压无功补偿技术领域，具体涉及一种基于三相平衡的矿热炉无功补偿方法。

背景技术

矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉，主要由电源、变压器(炉变)、短网、炉膛及其他各种电器设备组成。一般矿热炉的功率达几千千伏安，甚至达几万千伏安。由于矿热炉是一个感性负载，它在工作时会消耗很大部分的无功功率。矿热炉的系统电抗的70％是由短网系统产生的，而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，因此短网的性能决定了矿热炉的性能。由于这个原因，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，消耗大量的无功，而且还会被电力部门加收额外的电力罚款。同时由于三相短网布置不对称和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。传统的矿热炉无功补偿系统往往单一注重功率因数的补偿效果，而忽视了三相不平衡度的补偿，因此并没有很好解决整个供电系统谐波含量大、三相功率不平衡等电能质量问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三相平衡的矿热炉无功补偿方法，该方法能很好的解决矿热炉系统运行过程中二次侧三相电流不平衡的问题。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种基于三相平衡的矿热炉无功补偿方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：利用对称分量法，将矿热炉电极端负荷分作正序负荷和负序负荷两个部分，相应的矿热炉电极端负荷三相导纳也分为两个部分，一部分三相导纳是平衡的，在正序对称电压下仅产生三相正序电流；另一部分三相导纳是不平衡的，在正序对称电压下仅产生三相负序电流；

其中：三相正序电流i_a1、i_b1、i_c1由如下公式(1)求出；

三相负序电流i_a2、i_b2、i_c2由如下公式(2)求出；

公式(1)中I_1f为矿热炉电极端负荷三相正序电流有效值，为矿热炉电极端负荷三相正序电流相位，ω为正序对称电压角频率；公式(2)中I_2f为矿热炉电极端负荷三相负序电流有效值，为矿热炉电极端负荷三相负序电流相位，ω为正序对称电压角频率，π为圆周率；

步骤2)将矿热炉无功补偿装置分作正序补偿网络和负序补偿网络两部分，正序补偿网络的三相电纳是平衡的，在正序对称电压下仅产生正序电流，用来提供矿热炉电极端负荷所需的正序电流；负序补偿网络的三相电纳是不平衡的，在正序对称电压下仅产生负序电流，用来抵消不平衡矿热炉电极端负荷引起的负序电流；

步骤3)利用如下常规的负荷正、负序无功综合补偿算法计算得出可综合补偿负荷正序无功和负序无功分量的补偿容量：