專利名稱:雙調(diào)式低能耗濾波裝置及方法
本發(fā)明是一種電力高次諧波裝置及方法。
可控硅供電軋機(jī)和煉鋼電弧爐是電力系統(tǒng)中的主要諧波源之一。高次諧波電流的存在，造成電網(wǎng)電壓波形畸變，使電力電子設(shè)備使用壽命縮短，電氣控制系統(tǒng)紊亂，高頻磁埸對通訊造成干擾，嚴(yán)重時(shí)影響安全生產(chǎn)。為此，國內(nèi)外電力部門對用戶的諧波指標(biāo)均有嚴(yán)格的規(guī)定。
國外濾波裝置現(xiàn)可分為兩大類第一類;帶附加串(或并)聯(lián)電阻器的品質(zhì)因數(shù)有級(jí)可調(diào)的單調(diào)諧濾波器，第二類;無附加電阻器的品質(zhì)因數(shù)不可調(diào)的單調(diào)諧濾波器。
第一類濾波器的缺點(diǎn)是基波損耗大，如武鋼07工程采用此類裝置，3次和5次濾波器的損耗太大，致使電阻器發(fā)熱問題難于解決，多臺(tái)同次單調(diào)諧濾波器難于并聯(lián)運(yùn)行，造成供電方式單一，不利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;品質(zhì)因數(shù)是有級(jí)調(diào)節(jié)，無法實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)節(jié)。
第二類濾波器的缺點(diǎn)要求諧波參數(shù)正確制造精度高;實(shí)現(xiàn)多臺(tái)同次濾波器并聯(lián)運(yùn)行更難。
此外，從國外引進(jìn)的濾波裝置中的電阻器(包括高通濾波器中的并聯(lián)電阻器)采用的是復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，價(jià)格昂貴。
國內(nèi)濾波器現(xiàn)處于研究仿制第一類濾波器階段。
本發(fā)明的特點(diǎn)是濾波裝置中調(diào)諧電抗器的電感量和品質(zhì)因數(shù)均連續(xù)可調(diào)(稱雙調(diào)式)，因而取消串(并)聯(lián)附加電阻器;高通濾波器中的低電感電阻器采用鐵鉻合金，電感量小19次諧波以下功率因數(shù)高于0.99，精度高在3%以內(nèi)。上述特點(diǎn)使濾波裝置具有低損耗優(yōu)點(diǎn)。
濾波裝置的電抗器，是由頂部的短路環(huán)D1上部線圈L1，下部線圈L2，底座D2支撐及調(diào)整螺母螺桿、絕緣塊等所組成。由旋動(dòng)支撐及調(diào)整螺桿上的螺母可使短路環(huán)D1作上下移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)品質(zhì)因數(shù)的連續(xù)可調(diào)，連續(xù)調(diào)節(jié)范圍0-13%，同理可使兩線圈繞組的L1、L2之間的距離作上下移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)電感的無級(jí)連續(xù)可調(diào)，連續(xù)調(diào)節(jié)范圍±5%。
濾波裝置的低感電阻器其特點(diǎn)是電感低，功率因數(shù)高，電阻精度高，開啟式箱形電阻器的端部采用非磁性金屬板，其底座采用四個(gè)耐壓在42KV以上的絕緣子，使用環(huán)境溫度45℃，波形電阻片的結(jié)構(gòu)布置，應(yīng)使電流在平面上作往復(fù)方向流動(dòng)以使電磁感應(yīng)達(dá)到最低，電阻片用螺桿螺母絕緣云母片及端部瓷瓶組裝固定在端板上，豎向采用多層結(jié)構(gòu)，每層電阻片間按散熱條件及動(dòng)穩(wěn)定性能的要求確定，低感電阻器，上下兩層設(shè)若干抽頭以根據(jù)使用要求方便進(jìn)行阻值調(diào)節(jié)。
低感電阻器功率因數(shù)在19次諧波以內(nèi)均能達(dá)到0.99以上，電阻精度3%。在6～35KV供電系統(tǒng)下，各濾波支路設(shè)有開關(guān)繼電保護(hù)裝置。HP11高通濾波器由低感電阻器與調(diào)諧電抗器并聯(lián)再與濾波電容器串聯(lián)而成。3(H3)，5(H5)，7(H7)等各次低通濾波器由電容器，品質(zhì)因數(shù)及電感連續(xù)可調(diào)的調(diào)諧電抗器串聯(lián)構(gòu)成。形成單調(diào)諧濾波器。
本發(fā)明的適用范圍，抑制各種非線性負(fù)荷產(chǎn)生的高次諧波，并提高了功率因數(shù);額定電壓6KV～35KV，額定安裝容量40000KVAR以下。
上述特點(diǎn)使濾波裝置具有低損耗優(yōu)點(diǎn)。
雙調(diào)式低能耗濾波裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)易實(shí)現(xiàn)品質(zhì)因數(shù)最佳調(diào)節(jié);
易實(shí)現(xiàn)多臺(tái)同次單調(diào)諧濾波器并聯(lián)運(yùn)行;
因雙調(diào)式調(diào)諧電抗器基波損耗很低，且采用本專利技術(shù)后可提高品質(zhì)因數(shù)，使濾波裝置的基波損耗大幅度降低;
因取消單調(diào)諧濾波器中的串(并)聯(lián)附加電阻器，可減少故障率和運(yùn)行維護(hù)工作量，提高裝置的運(yùn)行可靠性，并可減少占地面積，節(jié)約投資。
采用低電感電阻器，結(jié)構(gòu)簡單，電感量小，散熱條件好，價(jià)格便宜。
上述雙調(diào)式低能耗濾波裝置已在馬鞍山鋼鐵公司51號(hào)變電所內(nèi)實(shí)際運(yùn)行。該裝置對850初軋2300中板和六機(jī)架鋼坯連軋三套主傳動(dòng)電機(jī)的可控硅供電裝置產(chǎn)生的高次諧波進(jìn)行濾波并改善功率因數(shù)，可控硅供電的直流電機(jī)總?cè)萘繛?8500KW，濾波裝置安裝容量為12000KVAR共設(shè)計(jì)成H3·H5，H7、HP11四組濾波器，85年10月投入運(yùn)行以來，情況良好，濾波效果顯著，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求和電力部門的有關(guān)規(guī)定，馬鋼獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益。
110KV母線綜合電壓畸變系數(shù)由1.59%降到1.09%;
10KV母線綜合電壓畸變系數(shù)由7.78%降到1.69%功率因數(shù)由0.6改善到0.99;
連接在軋機(jī)供電母線上的供電變壓器和其它電氣設(shè)備的電磁噪聲明顯減小，馬鋼每年可得綜合經(jīng)濟(jì)效益近百萬元，基建投資一年即可回收。
圖1電抗器D1短路環(huán);
Z支撐黃銅螺桿;
J金屬板L1上部線圈;
L2下部線圈;
D2底座;
圖2電抗器A-A剖面1銅螺母 2銅墊3絕緣套 4絕緣塊圖3電阻器5鋁板支架; 6電阻器7緊固螺桿; 8絕緣支柱9接線夾板圖4電阻器B向圖圖5電阻器C向圖圖6電阻器I-I陪面10絲桿; 11螺母;
12彈簧墊; 13墊片;
14絕緣套; 15絕緣紙板;
16絕緣子; 17金屬隔片;
18電阻片; 19金屬隔塊;
20云母絕緣墊; 21絕緣套管;
圖7馬鋼51號(hào)變電所濾波裝置電氣主接線簡圖G隔離開關(guān); DL斷路器;
C電容器; Rp并聯(lián)低感電阻器;
L電感及品質(zhì)因數(shù)連續(xù)無級(jí)可調(diào)的電抗器;
XL電抗器感抗;
RL電抗器電阻;
H3H5H7分別為3、5、7次單調(diào)諧濾波器;
HP1111次及以上各次諧波高通濾波器
權(quán)利要求
1.電力高次諧波濾波裝置由電阻器，調(diào)諧電抗器，濾波電容器及相應(yīng)的開關(guān)、繼電保護(hù)裝置所組成，本裝置及方法的特點(diǎn)在于濾波裝置的調(diào)諧電抗器是品質(zhì)因數(shù)及電感無級(jí)連續(xù)可調(diào)(雙調(diào)式)，其調(diào)節(jié)范圍0-13%，低電感電阻器，具有低電感，高精度，高功率因數(shù)，在19次諧波以內(nèi)功率因數(shù)均在0.99以上。以此種濾波裝置方便地實(shí)現(xiàn)多臺(tái)裝置并聯(lián)運(yùn)行。合理分配諧波電流的方法。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的調(diào)諧電抗器。其特點(diǎn)是頂部是短路環(huán)D1，由金屬導(dǎo)體所制成。短路環(huán)與金屬板J焊接，金屬板中有孔通過，孔用螺母1與固定螺桿Z聯(lián)結(jié)絕緣緊固，由螺桿螺母可使短路環(huán)的位置作上、下調(diào)整，實(shí)現(xiàn)品質(zhì)因數(shù)的可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)限2的短路環(huán)其特點(diǎn)是金屬圓環(huán)，其豎向?yàn)殇X金屬環(huán)的寬度，其水平方向是鋁金屬環(huán)的厚度，短路環(huán)與電抗器的固定螺桿沿圓周有四個(gè)以上的固定聯(lián)結(jié)調(diào)整點(diǎn)。短路環(huán)金屬板的截面按合理電流密度計(jì)算選取。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的濾波電抗器其特點(diǎn)是線圈分上下兩組，采用螺桿，螺母聯(lián)結(jié)，可以上下調(diào)節(jié)兩線圈的距離以實(shí)現(xiàn)電感的連續(xù)可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的濾波裝置，其特點(diǎn)是低電感電阻器是采用鐵鉻合金材料，波形片狀電阻所組成的串聯(lián)，開啟式箱形電阻器，功率因數(shù)在19次諧波以內(nèi)均能達(dá)0.99以上。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)5的低感電阻器其特點(diǎn)是底座采用四個(gè)絕緣子，耐壓42KV以上，使用環(huán)境溫度可達(dá)±45℃，電阻精度在3%以內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)項(xiàng)5的低感電阻器特點(diǎn)是端部固定板用非鐵磁物金屬板，豎向采用多層結(jié)構(gòu)，每層電阻片之間矩，按散熱條件及動(dòng)穩(wěn)定性能的要求確定。上下兩層電阻片設(shè)若干個(gè)抽頭，可據(jù)根使用要求調(diào)節(jié)阻值。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的濾波裝置，其特點(diǎn)是電力高次諧波3、5、7、9、11、13、23、25、次等的不同按具體要求設(shè)計(jì)成，HP11次以上的高通濾波裝置由低電感電阻器與調(diào)諧電抗器并聯(lián)再與電容器相串聯(lián)構(gòu)成及H3·H5，H7等低通濾波器由電容器與品質(zhì)因數(shù)及電感可調(diào)的調(diào)諧電抗器串聯(lián)構(gòu)成
9.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1的濾波裝置應(yīng)用于6～35KV系統(tǒng)濾波支路時(shí)，其特點(diǎn)是采用品質(zhì)因數(shù)電感連續(xù)可調(diào)的技術(shù)，可以方便地應(yīng)用于二組以上的濾波器并聯(lián)運(yùn)行，并通過品質(zhì)因數(shù)可調(diào)的方式合理分配諧波電流。
專利摘要
一種電力高次諧波濾波裝置及方法，可用于消除高次諧波電流造成的電網(wǎng)電壓波形畸變，提高供電質(zhì)量和安全性。普通靜態(tài)濾波裝置是帶附加電阻器的品質(zhì)因數(shù)有級(jí)可調(diào)的單調(diào)諧濾波器，或無附加電阻器而品質(zhì)因數(shù)不可調(diào)的單調(diào)諧濾波器。本裝置及方法的特點(diǎn)是，濾波器是由品質(zhì)因數(shù)及電感量無級(jí)連續(xù)可調(diào)的電抗器及低感電阻器等組成。調(diào)整幅度大、方便、低能耗，易于實(shí)現(xiàn)多臺(tái)濾波裝置并聯(lián)運(yùn)行。
文檔編號(hào)H01F29/00GK86103586SQ86103586
公開日1987年12月9日 申請日期1986年5月27日
發(fā)明者陸濟(jì)仁, 夏華, 游廣榮, 馮汪根, 郭禮生, 廖美蘭, 徐文飛 申請人:冶金工業(yè)部馬鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)研究院, 馬鞍山鋼鐵公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan