[发明专利]矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置

说明书

技术领域

本发明涉及冶炼行业中矿热炉低压侧无功补偿及谐波治理专用装置，尤其涉及一种矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置。

背景技术

随着社会科技的进步，钢铁、化工、太阳能等行业的加速发展,而铁合金、电石、硅等冶炼产品是钢铁、化工、太阳能等行业的主要原料，致使铁合金、电石、硅等冶炼产品市场需求越来越大，从而刺激高耗能冶炼产业的高速发展。

生产铁合金、电石、硅等产品的设备大多数是矿热炉，而矿热炉是我国电能耗电大户，致使我国电力供应越来越紧张，且中央政策把“十二五”期间单位GDP综合能耗比2010年降低16%”作为硬指标的今天，矿热炉的节能降耗、提高供电质量、优化电能是越来越重要、越来越重视。

矿热炉又称电阻电弧炉，是一种高耗能的工业冶炼电炉。其由炉壳、炉盖、炉衬、短网、水冷系统、排烟系统、除尘系统、电极壳、电极压放及升降系统、上下料系统、把持器、烧穿器、液压系统、矿热炉变压器及各种电气设备等部分构成。

矿热炉的供电系统主要是由带有载调压的矿热炉变压器、短网、高压配电柜组成，矿热炉变压器低压侧、短网及电极工作在大电流环境中，最大电流可以达到上万安培，而在生产过程中除了需要用于电弧熔炼的有功功率之外，还需要感性无功功率用于建立和消除系统短网电磁场，致短网的感抗占整个系统感抗的70%以上，因此短网的电气性能决定了矿热炉的电气性能，以致矿热炉的自然功率因数都在0.7与0.8之间，甚至更低，较低的功率因数不仅降低变压器的有功输出能力、消耗大量的无功功率，且由于耗电过多被电力部门加收部分电力罚款，因此有必要采取一定的措施，降低能耗。而提高短网侧功率因数是降低能耗，提高冶炼效率的有效手段之一。

电阻电弧炉，顾名思义，冶炼过程中既有电阻性负荷也有电弧性负荷，其电弧加热过程和纯电弧炉冶炼一样，会产生谐波污染。经过多年在矿热炉现场测试的结果表明：矿热炉产生的谐波电流主要集中表现为3次和5次。因此，为了提高电能质量，减少短网损耗，清洁电能，在矿热炉低压侧必须加装相应滤波器。

目前，为了提高矿热炉功率因数，大多采用并联电容器的补偿方式，即无功补偿设备。主要补偿方式有三种，分别是：高压侧无功补偿、低压侧无功补偿、高/中压无功补偿与低压无功补偿结合。

矿热炉高压侧高压无功补偿：在矿热炉变压器高压侧安装高压无功补偿设备，虽然解决了电力公司高压计量时功率因数达标（即力率达标），降低高压电网损耗问题，但是对矿热炉变压器及短网工作状况无任何改变，不能提高变压器有功输出能力、减少变压器损害、减少短网损耗等问题。

矿热炉低压侧低压无功补偿：在矿热炉变压器低压侧安装低压无功补偿设备，既能使计量点力率达标，又能增加变压器有功输出能力、降低变压器损耗、降低短网损耗、改善短网功率因数、提高产量。可以说矿热炉低压侧低压无功补偿在技术上、效果上都比较理想，但是低压无功补偿投入成本较高，让一些企业在投入方面有些犹豫。低压侧低压无功补偿由成百上千组低压电容器与相应投切机构组成，所以占地面积大，且现场运行环境恶劣，会加快设备的老化，导致后续维护费用较大，再加上大量的低压电容器对谐波的放大作用，致使系统谐波增加，增加谐波污染。

高/中压无功补偿与低压无功补偿结合方式：结合以上两种方式的优点，也有一些企业采用高/中压无功补偿与低压无功补偿结合方式，投入费用比全低压侧低压无功补偿减少50%，但是这部分低压电容器在运行时，同样存在以上低压侧低压无功补偿的问题。且低压侧低压无功补偿对系统谐波放大，给高压侧电容器带来危害。

发明内容

本发明充分考虑以上几种方案的优点和缺点，提出一种低压侧升压无功补偿兼滤波方案，通过矿热炉低压侧升压无功补偿滤波装置，综合低压侧低压无功补偿与高压无功补偿的优点，同时克服低压无功补偿和高压侧高压无功补偿的缺点，为冶炼行业的矿热炉提高系统功率因数，滤除系统产生谐波，节约系统能耗，增加生产效率，延长设备使用寿命。