DE1162943B

DE1162943B - Arrangement for reactive current compensation of AC powered high-current furnaces, especially three-phase arc furnaces

Info

Publication number: DE1162943B
Application number: DEL41879A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Albert Driller; Dipl-Ing Heinz Uhl
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-05-02
Filing date: 1962-05-02
Publication date: 1964-02-13

Description

Anordnung zur Blindstromkompensation von wechselstromgespeisten Hochstromöfen, insbesondere Drehstromlichtbogenöfen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Blindstromkompensation von wechselstromgespeisten Hochstromöfen, insbesondere Drehstromlichtbogenöfen.Arrangement for reactive current compensation of AC powered high current furnaces, in particular three-phase arc furnaces The invention relates to an arrangement for reactive current compensation of AC-powered high-current furnaces, in particular Three-phase arc furnaces.

Die elektrische Energie wird derartigen Öfen über Regeltransformatoren zugeführt. Zur feinstufigen Spannungsverstellung, insbesondere bei großen Spannungsunterschieden zwischen Oberspannungs-und Niederspannungsseite sowie bei großen oberspannungsseitigen Strömen werden derartige Regeltransformatoren vielfach mit einem Zwischenkreis ausgerüstet. Diese Regeltransformatoren bestehen dann aus einem Haupt- und einem Zusatztransformator, wobei die Hochstromwicklung des Haupttransformators mit der Hochstromwicklung des Zusatztransformators und eine zusätzliche Wicklung des Haupttransformators mit der Oberspannungswicklung des Zusatztransformators in Reihe liegen.The electrical energy of such furnaces is supplied by regulating transformers fed. For fine adjustment of the tension, especially in the case of large tension differences between the high-voltage and low-voltage sides and for large high-voltage sides Such regulating transformers are often equipped with an intermediate circuit. These regulating transformers then consist of a main and an additional transformer, the high-current winding of the main transformer with the high-current winding of the Additional transformer and an additional winding of the main transformer with the The high-voltage winding of the additional transformer are in series.

Zur Blindstromkompensation von Ofenregeltransformatoren ist es bekannt, Parallel- oder Reihenkondensatoren in die oberspannungsseitigen Zuführungsleitungen oder in die Hochstromleitungen zum Ofen zu schalten. Bei oberspannungsseitiger Anordnung werden die Kondensatoren bei hohen Spannungen, bei niederspannungsseitiger Einschaltung wegen der niedrigen und wechselnden Spannungen aufwendig.For reactive current compensation of furnace regulating transformers, it is known Parallel or series capacitors in the high-voltage supply lines or to switch to the high-current lines to the furnace. With arrangement on the high voltage side the capacitors are activated at high voltages and when switched on on the low voltage side expensive because of the low and changing voltages.

Es ist ferner bekannt, Reihenkondensatoren im Zwischenkreis des Regeltransformators vorzusehen. Die Blindleistungsabgabe derartiger Reihenkondensatoren ist jedoch vom Quadrat des Ofenstromes abhängig, so daß bei abnehmender Stromaufnahme des Ofens die abgegebene Blindleistung quadratisch abnimmt, die Kondensatoren also schlecht ausgenutzt werden. Außerdem erhöhen Reihenkondensatoren im Zwischenkreis die Ofenspannung abhängig von dem Ofenstrom, was sehr unerwünscht sein kann. Das gilt insbesondere für betriebsmäßige überströme sowie Kurzschlüsse, wie z. B. bei Lichtbogenöfen insbesondere während der Einschmelzperiode auftreten. Die Spannung erhöht sich dabei am Ofen und an den Kondensatoren, so daß beide gefährdet werden.It is also known to have series capacitors in the intermediate circuit of the regulating transformer to be provided. However, the reactive power output of such series capacitors is from Square of the furnace current dependent, so that with decreasing power consumption of the furnace the output reactive power decreases quadratically, so the capacitors are bad be exploited. In addition, series capacitors in the intermediate circuit increase the furnace voltage depending on the furnace current, which can be very undesirable. This is especially true for operational overcurrents and short circuits, such as B. with electric arc furnaces in particular occur during the meltdown period. The tension on the furnace increases and on the capacitors, so that both are at risk.

Schließlich ist es bekannt, Parallelkondensatoren in den Zuleitungen eines in Scottschaltung geschalteten Transformators zu einem zweiphasigen Ofentransformator vorzusehen. Eine derartige Anordnung ist jedoch kein Zwischenkreis im Sinne der Erfindung. Außerdem liegen bei der bekannten Anordnung die Parallelkondensatoren an einer veränderlichen Spannung.Finally, it is known to have parallel capacitors in the supply lines a Scott-connected transformer to a two-phase furnace transformer to be provided. However, such an arrangement is not an intermediate circuit in the sense of Invention. In addition, there are parallel capacitors in the known arrangement at a variable tension.

Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Kompensationsanordnungen zu vermeiden. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß als Blindstromerzeuger mindestens ein Kondensator parallel zur Zusatzwicklung des Haupttransformators vor den Zwischenkreis geschaltet ist.The invention aims to overcome the disadvantages of the known compensation arrangements to avoid. According to the invention, this is achieved in that as a reactive power generator at least one capacitor in parallel with the auxiliary winding of the main transformer the intermediate circuit is switched.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß die Kapazität der Kondensatoren unabhängig von der Leistung des Ofens und dessen Stromstärke, also auch bei geringer Leistungsaufnahme des Ofens, voll ausgenutzt wird. Der Regeltransformator wird dabei vom Blindstrom entlastet. Sinkt die vom Ofen aufgenommene Leistung, so wird dem Netz unter Umständen kapazitive Blindleistung zugeführt und somit dessen Leistungsfaktor verbessert. Unerwünschte stromabhängige Spannungsänderungen am Verbraucher treten nicht auf. Die Kondensatoren bleiben außerdem bei kleinen Belastungen und ohmschen Widerständen voll wirksam.The advantage of the invention is in particular that the capacity of the capacitors regardless of the power of the furnace and its amperage, that is, even when the power consumption of the furnace is low, it is fully utilized. The regulating transformer is relieved of the reactive current. If the power consumed by the furnace drops, so capacitive reactive power may be fed to the grid and thus its Improved power factor. Unwanted current-dependent voltage changes at the consumer do not occur. The capacitors also remain with small loads and ohmic resistances fully effective.

Soll die Blindleistungsabgabe der Kondensatoren an den Ofenstrom bzw. die Netzverhältnisse angepaßt werden, so wird die Kondensatorbatterie am Zwischenkreis so ausgelegt, daß ihre Kapazität stufenweise veränderbar ist.If the reactive power output of the capacitors to the furnace current or the network conditions are adapted, so the capacitor battery on the intermediate circuit designed so that their capacity can be changed in stages.

Zum Schutz der Kondensatoren gegen Oberwellen und zum Schutz des Regeltransformators gegen Kurzschluß in der Kondensatorbatterie bzw. deren Zuleitungen wird vor dem Zwischenkreis des Regeltransformators noch eine Drosselspule vorgesehen. Die Drosselspule wird nur wirksam bei Kurzschlüssen in der Kondensatorbatterie oder deren Zuleitungen, jedoch nicht bei betriebsmäßigen Kurzschlüssen, da sie parallel zu dem Zwischenkreis liegt. Wird die Drosselspule innerhalb des Kessels des Regeltransformators angeordnet, so werden die Transformatordurchführungen und die Zuleitungen zu der Kondensatorbatterie außerhalb des Regeltransformators in den Schutz mit einbezogen. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der nur eine Phase des Regeltransformators dargestellt ist. Sie gilt entsprechend auch für dreiphasige Regeltransformatoren.To protect the capacitors against harmonics and to protect the regulating transformer against short circuit in the capacitor bank or its leads is before The intermediate circuit of the regulating transformer is also provided with a choke coil. The choke coil is only effective in the event of short circuits in the capacitor bank or its supply lines, but not with operational short circuits, as they are parallel to the intermediate circuit lies. If the reactor is arranged inside the vessel of the regulating transformer, this is how the transformer bushings and the leads to the capacitor bank become included in the protection outside the regulating transformer. the Invention will be explained in more detail with reference to the drawing, in which only one phase of the Control transformer is shown. It also applies accordingly to three-phase Regulating transformers.

Auf einem Kern des Haupttransformators 1 des Regeltransformators R ist die Oberspannungswicklung 3 sowie die sekundäre Hochstromwicklung 4 angeordnet, die mit der auf einem besonderen Kern des Zusatztransformators 2 angeordneten Hochstromwicklung 6 in Reihe liegt. Auf dem Kern des Haupttransformators befindet sich außerdem eine Zusatzwicklung5, die zur Spannungsregelung im Hochstromkreis mit Anzapfungen versehen ist. Diese sogenannte Zwischenkreiswicklung ist mit der Oberspannungswicklung 7 des Zusatztransformators verbunden. Der Zusatztransformator 2 dient zur Erzeugung einer Zusatzspannung in der Hochstromwicklung des Zusatztransformators 6, die sich zu der in der sekundären Hochstromwicklung des Haupttransformators erzeugten Spannung geometrisch addiert. Der Zwischenkreis ermöglicht somit eine in weiten Grenzen einstellbare Spannung an dem Stromverbraucher, im vorliegenden Fall z. B. an einem Lichtbogenofen.On a core of the main transformer 1 of the regulating transformer R the high-voltage winding 3 and the secondary high-current winding 4 are arranged, with the high-current winding arranged on a special core of the additional transformer 2 6 is in series. There is also one on the core of the main transformer Additional winding5, which are provided with taps for voltage regulation in the high-current circuit is. This so-called intermediate circuit winding is connected to the high-voltage winding 7 of the additional transformer connected. The additional transformer 2 is used for generation an additional voltage in the high-current winding of the additional transformer 6, which to the voltage generated in the secondary high current winding of the main transformer added geometrically. The intermediate circuit thus enables an adjustable circuit within wide limits Voltage at the electricity consumer, in the present case, for. B. on an electric arc furnace.

Parallel zu der Zusatzwicklung 5 des Haupttransformators 1 liegen die Kondensatoren, die zu einer Kondensatorbatterie 8 zusammengefaßt sind. Zur Anpassung der Blindleistung können die einzelnen Kondensatoren stufenweise zugeschaltet werden. Zum Schutz der Kondensatorbatterie vor Oberwellen des Netzes und auch des Ofens oder zum Transformatorschutz bei Kurzschluß in der Kondensatorbatterie wird eine Drosselspule 9 vor den Zwischenkreis geschaltet, die den Transformator gegen Oberwellen und Kurzschlüsse schützt. Wird die Drosselspule innerhalb des Transformatorkessels angeordnet, so sind neben den Kondensatorzuleitungen auch die empfindlichen Transformatordurchführungen mitgeschützt.Are parallel to the additional winding 5 of the main transformer 1 the capacitors, which are combined to form a capacitor bank 8. To adapt The individual capacitors can be switched on in stages for reactive power. To protect the capacitor bank against harmonics of the network and also of the furnace or for transformer protection in the event of a short circuit in the capacitor bank, a Choke coil 9 connected upstream of the intermediate circuit, which protects the transformer against harmonics and protects against short circuits. Becomes the reactor inside the transformer tank arranged, so are the sensitive transformer bushings in addition to the capacitor leads protected.

Die erfindungsgemäß parallel zum Zwischenkreis geschalteten Kondensatoren entlasten Oberspannungsseite und Zwischenkreis des Transformators -zumindest teilweise - von der induktiven Stromkomponente. Eine unerwünschte Spannungserhöhung am Verbraucher tritt nicht auf. Ist die vom Ofen aufgenommene Leistung klein, so wird unter Umständen ein Teil der kapazitiven Blindleistung an das Netz abgegeben, dessen Leistungsfaktor somit verbessert wird.The capacitors connected in parallel to the intermediate circuit according to the invention relieve the high-voltage side and intermediate circuit of the transformer - at least partially - from the inductive current component. An undesirable increase in voltage on the consumer does not occur. If the power consumed by the furnace is small, then under certain circumstances part of the capacitive reactive power delivered to the grid, its power factor thus is improved.

Claims

Claims: 1. Arrangement for reactive current compensation of AC-fed high-current furnaces, in particular three-phase arc furnaces, which are each fed by a control transformer which contains a main transformer with an additional transformer that is connected to the high-voltage winding of an additional transformer in the manner of an intermediate circuit so that the voltage of the high-current winding is connected of the additional transformer added geometrically to the voltage of the high-current winding of the main transformer, characterized in that at least one capacitor (8) is connected as a reactive current generator in parallel to the additional winding (5) of the main transformer (1) upstream of the intermediate circuit.

2. Arrangement according to claim], characterized in that when connected in parallel several capacitors (8) in the intermediate circuit of the regulating transformer, the reactive power output is adjustable.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that to protect the capacitors (8) against harmonics and to protect the regulating transformer against short circuit in the capacitor bank in front of the intermediate circuit of the regulating transformer a choke coil (9) is connected.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that that the choke coil (9) is arranged within the regulating transformer tank. Documents considered: German Patent No. 622 837; Electric world / industrial Elektrotechnik 4 (1959), Issue B, May issue, pp. 77 to 80.