[实用新型]矿热炉高低压联合无功补偿控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿热炉控制系统，矿热炉高低压联合无功补偿控制装置。它能实现矿热炉高低压无功补偿装置的联合运行、三相不相等补偿容量的循环投切和矿热炉运行状态监测报警，特别适用于容量在16500kVA及以上矿热炉的无功补偿装置。

背景技术

矿热炉的电气系统主要由高压供电网络、电炉变压器、补偿器、短网、水冷系统、电极系统、炉膛和控制系统组成，其负载特征介于阻性和感性之间，低电压大电流的短网和水冷系统的结构以及工作特点，决定矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，这样就需要对供电线路进行无功补偿，以将功率因数提高到国家规定的0.90 或以上，以达到平衡电网无功的目的。

目前供电部门和铁合金企业多选择高压补偿，该补偿方式是把电容器并联到高压一次侧的三相母线上，单一高压补偿的优点是设备简单、投资少。缺点是由于补偿作用只能使接入点之前的线路，供电系统电网一侧受益，满足供电系统对该负荷线路功率因数方面的要求，对冶炼企业来讲，从包括矿热炉变压器绕组、短网、水冷电缆、炉内导电铜管直至铜瓦、电极的全部二次侧低电压大电流回路的无功功率得不到补偿，不能增加变压器的输出功率，更不能使矿热炉冶炼产品产量的提高和电耗、矿耗降低，使企业的投资不能产生实质的经济效益；另外目前的高压补偿多采用固定式补偿方式，补偿装置不能适应炉子生产过程中负荷变化，会出现过补偿或欠补偿现象。

针对矿热炉变压器低压短网侧的大量无功消耗和不平衡性，兼顾有效提高功率因数而实施低压无功补偿。其优点是低压补偿将补偿点前移至短网，缩短了无功电流路径，就地补偿短网的大量无功消耗，在有效提高功率因数的同时，降低了变压器和短网的损耗，提高了变压器的出力，增加冶炼有效输入功率，改善了三相电极的强、弱相状况。但随着矿热炉容量越来越大，30000kVA以上的矿热炉越来越多，如果只用单一的低压补偿，必然会使二次电压提高过大，电极电流减小、电弧拉长，电极上抬，造成电极难以下插；另外入炉有效输入功率增大后，使熔化还原区宽度增大，靠近炉壁，热损失增加，炉况恶化，高温侵蚀损坏炉衬，使炉膛寿命下降。  

发明内容

本实用新型的目的就是设计出一种能够在复杂环境中完成指定任务并保证系统综合性能最优的矿热炉高低压联合无功补偿控制装置，以达到提高功率因数、加大矿热炉变压器有效输出率、降低损耗、减小三相不平衡度、增加产量、提高自动化程度和增强人机交互功能的矿热炉高低压联合无功补偿控制装置及控制方法。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：矿热炉高低压联合无功补偿控制装置，其特征是：包括从矿热炉变压器一次高压侧和二次低压侧进行数据采集的一次侧电压互感器TV1、一次侧电流互感器TA1、二次侧电压互感器TV2、二次侧电流互感器TA2，一次侧电压互感器TV1、一次侧电流互感器TA1分别连接P1电力变送器的输入口，二次侧电压互感器TV2、二次侧电流互感器TA2分别连接P2电力变送器的输入口，P1电力变送器和P2电力变送器通过接口与主控计算机电连接，向主控计算机提供矿热炉变压器一次高压侧和二次低压侧电流、电压数据；一可编程控制器PLC同时电连接补偿装置C1和补偿装置C2、报警装置AL1和报警装置AL2和温度变送器T，一可编程控制器PLC同时通过接口与主控计算机电连接。

所述的接口是RS232或RS-422或RS-485。

所述的补偿装置C1是高压补偿电容，补偿装置C2是低压补偿电容。

所述的报警装置AL1是高压报警器，报警装置AL2是低压报警器。

本实用新型的特点与效果有：

1．采用两块智能电力变送器P1和P2分别实时采集矿热炉变压器一次侧和二次短网的电气参数，使信息全面、参数完整，为主控计算机PC实施精确控制提供了硬件保证。

2．主控计算机PC功能强大，负责完成数据处理和存储、算法实施、控制输出等任务，采用高级编程语言实现多线程任务处理，为各个模块系统的并行、协调工作提供了软件保证。

3．采用RS485总线连接各个控制模块，保证了整个控制系统工作时的数据和信息共享，也为添加新的控制模块提供了方便途径。

4．控制系统用主控计算机PC做上位机，可编程控制器PLC做下位机，上位机PC发出命令给下位机PLC，使PLC进行分散控制，通过上位机对PLC的监控，可用方便的实现工厂生产过程的自动化监控。

5．显示器D提供图形交互界面，输入设备KM提供了操作人员H与控制系统的交互操作，同时将人纳入闭环控制系统，负责下达控制命令、监视矿热炉的工作状态和处理系统异常情况。