矿热炉低压无功补偿方案

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矿热炉节能技术之一：低压动态无功补偿技术

矿热炉节能技术之一：低压动态无功补偿技术一、所属行业：有色金属行业二、技术名称：矿热炉低压动态无功补偿技术三、适用范围：铁合金、电石等高耗能行业四、主要技术内容：该技术根据电炉冶炼系统无功功率和谐波电流的实际问题和特点，提出科学、先进的技术解决方案，使得电炉冶炼系统在冶炼过程中交流母排、电炉装置等部分需要的无功功率，不需要经过低压交流侧通过交流母排、变压器、供电网络流转后和一次侧电网或高压侧的无功补偿装置交换；通过动态实时综合控制，使无功功率大部分的交换发生在电炉低压交流侧无功功率补偿装置中，达到动态实时补偿无功功率的目的，减小无功电流和总电流，能有效动态地控制电炉冶炼系统的无功功率，减小无功消耗。

同时，电炉冶炼装置等产生的5次、7次、11次、13次、17次等谐波电流，通过静止无功功率发生器（SVG），利用可控的大功率半导体器件向交流母排注入与谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使交流母排上的总谐波电流为零并使无功功率趋于无限小。

电炉变压器产生的谐波电流不经过交流母排和电炉变压器流转，大幅度缩短了流转路径、减小了谐波电流幅值和总电流，能有效动态地控制冶炼系统的谐波电流，使得谐波产生的消耗大幅度减小。

总之，通过连接在低压交流侧无功补偿和静止无功功率发生器（SVG）的作用，有效降低了无功功率和谐波电流的流转路径和交换幅值，并通过减小三相功率不平衡，解决企业电耗高、效率低的问题。

五、主要技术指标：1. 补偿系统进入自动投切模式后，功率因数最高可达到0.98；2．补偿系统投入前后三相有功率的偏差小于单项平均功率的5%，即系统三相功率不平衡≤5%；3．超标谐波电压与谐波电流均不超过国家标准；4．补偿系统进入自动投切模式后功率有功功率增加16%以上；5．补偿系统进入自动投切模式后无功功率减小40%以上。

六、技术应用情况：目前已经推广应用的矿热电炉130台以上，占总数的10％左右。

七、典型项目投资额及效益：25000kVA矿热电炉投资额350万元，12500kVA矿热电炉投资额150万元。

矿热炉低压无功补偿技术规范

矿热炉低压无功补偿技术规范1.总则1.1 为了降低矿热炉短网的无功补偿损耗，促进矿热炉行业的节能，提高矿热炉炉变和短网电效率，充分发挥矿热炉低压无功补偿的节能效果。

2. 矿热炉低压无功补偿工作原理1 矿热炉低压无功补偿装置并联于短网末端，由低压交流滤波电容器、滤波电抗器组成LC滤波补偿回路进行分相就地补偿。

减少短网无功功率损耗，同时吸收因不平衡负载和电弧冶炼产生的谐波（以3、5次特征谐波为主），降低其三相的不平衡度，有效提高功率因数。

2.1 主回路由补偿短网、隔离开关、熔断器、接触器、低压交流滤波电容器、滤波电抗器等组成。

2.2控制系统由控制器、高压侧信号变送、控制指令信号、投切驱动单元、现场指令信号、界面信息控制及低压侧保护信号等组成。

3技术要求3.1 电压3.1.1 电容器电抗器两端工作电压不大于其额定电压。

3.1.2 电抗器两端工作电压和电容器两端工作电压之比（回路的实际电抗率）应符合表规定：3.1.2.1 针对3次谐波，实际电抗率应不小于12%。

3.1.2.2针对5次谐波，实际电抗率应不小于7%。

4.谐波矿热炉低压无功补偿装置不应该放大高压侧系统谐波，并符合GB/T14549的规定。

4.1 温度设备正常运行时，工作环境温度应不大于50℃,与环境温度相比，电容器的外表最高温升和电抗器的外面及其热点最高温升（B级绝缘）应符合：4.1.1 电容器外表最高温升≦10℃。

电抗器外表面最高温升≦20℃。

电抗器热点最高温升≦32℃。

5. 功率因数5.1 功率因数月平均值不低于0.90.5.2 滤波电容器应符合GB3983.1要求，两端运行电压应长期低于其额定电压的95%。

5.3 滤波电抗器应符合GB10229要求，两端运行电压应长期低于其额定电压的95%。

5.4 接触器其支路投切涌流应不大于额定电流的2倍，在现场供电电压波动、磁场或其它干扰时应可靠投切，不能产生跳动和误动。

5.5 隔离开关其额定电流选取不低于该支路最大运行电流的1.3倍。

高、中、低压多种补偿方式在矿热炉上的应用对比

高、中、低压多种无功补偿方式在矿热炉上的应用对比本文对在电炉变压器高、中、低压侧三种不同位臵接入补偿装臵进行了应用对比。

本文也对传统电容及SVG（SVC）等新技术在电炉无功补偿上的应用进行了对比。

最后，本文对目前最先进实用的补偿技术——云南新迈科技有限公司“矿热炉低压电容动态无功自动补偿节能增产系统”进行了描述。

电炉的无功损失电炉的固有特性（感性无功需求）决定了供电系统功率因数下降，其无功输送挤占了系统有功输送能力，导致供电系统效率降低、设备出力不足、带负载能力下降。

如果由供电局供电线路提供电炉所需无功，至少有以下损失：（1）若要使终端设备（电炉炉内）有功达到设计负荷，必须增大供电系统设备（变压器等）的容量，产生设备购臵损失，也可认为是设备生产能力损失；（2）无功电流增加了线损，增大了电压降，迫使电炉低压大电流生产，增加了能耗；（3）若功率因数低于0.9，则供电局将向企业征收额外的功率因数调整电费。

电炉无功补偿装臵好的补偿装臵必须满足电炉工况特性及使用环境需要：（1）大范围的负荷（无功）动态波动，波动范围可能达到额定负荷的70%以上；（2）较大的三相不平衡负荷波动，波动的三相负荷不平衡度可能超过30%，电锌炉等甚至可以达到80%以上；（3）一次侧电压波动，一次侧电压等级越低波动越大，35kV波动范围至±5kV；（4）工作环境存在导电性、腐蚀性粉尘，温度较高；一、高、中压电容补偿只能在一定范围内满足功率因数的要求为满足供电局对功率因数的要求，传统做法是在炉变一次（高压）侧或者三次（中压）侧进行10kV及以上电压等级的电容补偿。

特点是：1．高、中压补偿采用的是10kV以上电压等级的电容器，必须用高压（真空或六氟化硫）断路器进行电容投切或者随电炉一起投切。

电容（分组）投切采用人工控制，目前不能实现动态投切、自动控制，也就不能实现电容补偿量随负载波动的动态补偿。

高压补偿在电炉负荷波动较大时经常处于欠补和过补状态，而在过补状态下的无功倒送是供电局严格禁止的。

矿热炉及低压无功补偿简介

矿热炉及低压无功补偿一、矿热炉1、概述：矿热炉是电阻电弧炉的统称。

它主要用于还原冶炼矿石，用碳素材料作还原剂。

主要生产铁合金、电石、黄磷。

其工作特点是采用碳质或镁质、高铝质耐火材料作炉衬，大多数使用自焙碳素电极，根据产品生产特性也有采用石墨电极、再生碳素电极的矿热炉，如工业硅、黄磷、钛渣等。

电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧能量和电流通过炉料产生的电阻热来供给矿石还原反应所需能量来冶炼矿石，陆续加料，间歇出炉，连续作业。

2、矿热炉主要类别（1）铁合金炉常见铁合金炉主要分为铬系、硅系、锰系。

铬铁合金炉有高碳铬铁、中碳铬铁、微碳铬铁；硅系合金炉有硅铁、工业硅、硅铬、硅锰、硅钙、硅钡钙、铝硅等；锰系合金炉有高碳锰铁、中碳锰铁、低碳锰铁等。

还有钨铁炉、碳化硼炉、炼钢电弧炉等。

以各种合金矿、稀释剂和焦碳为原料。

（2）电石炉用石灰、焦碳、兰碳、无烟煤为原料。

（3）黄磷炉以磷矿、焦碳或兰碳为原料。

以上是按产品性质对矿热炉进行分类，还可以按炉体结构进行分类，按结构可分为密闭炉、内燃炉、开放炉。

密闭炉就是在炉体上部装设一个密封炉盖，炉气通过炉盖上的烟道进入炉气净化装置，炉气净化后可进行深加工或作为其它工业燃料用。

这是目前最经济的炉型，也是国家鼓励大力发展的炉型，现在新建电石炉都属于密闭炉。

内燃炉就是在炉体上部安装一个矮烟罩，在矮烟罩四周设置有六到九个小方孔作为观察炉况、加料、维护料面的通道，炉气在炉面上燃烧后再从烟道排走。

炉气一般用于烘干原料。

这种炉型在铁合金生产上最多，属于国家逐步淘汰的炉型。

开放炉在炉体上部没有矮烟罩，只是在炉体的上方设置了一个大的集烟罩，集烟罩距离炉体上部一米左右，炉面高温、粉尘十分严重，操作环境很差，这种炉型在我国已基本淘汰。

按矿热炉使用电源性质还可分为三相交流工频矿热炉、低频矿热炉和直流矿热炉。

其中低频和直流矿热炉自然功率因素都能达到0.9以上，这是矿热炉的一个发展趋势。

3、矿热炉系统结构矿热炉生产系统由炉体、烟罩、变压器、短网、电极把持器、压放装置、液压系统、电极升降系统、冷却水系统、出炉系统、原料给料和配料及原料预处理系统、炉气净化装置、产品包装及储存系统、高低压电气系统等。

矿热炉低压无功补偿系统

（ｆｒｔｎａｄＣｎｒｌｎｉｅｒｇｃｏｌＸｉａｉｅｓｙｏｃｉｃｒｄＴｃｎｌｇ，Ｘｉａ０５ｈｎ）Ｉｏｍａｉｏｔｇｎｅｎ，Ｓｈｏ， ’ｎｖｒｉｆｈｔｔｅａｅｈｏｏｙｎｏｎｏＥｉＵｎｔＡｒｅｕｎ ’ｌ７５，Ｃｉａｌ１０
ｌｖｌｏｔｍｐｏｅｅｈｏｏｏｈＵＴｃｓｅｙｉｏｔｎ．Ｉｉａｐｏｒｓｔａｕｉｇａｔｍｔａｌｅｃｖｏｅｓｔｎｏｂｒｅｒｃｅｅ，ｈｗｏｉｒｖｔｃｎｌｇｎｔｅｆｌａｅｉｖｒｍｐｒｔｔｓｒｇｅｓｈｔｎｕｏｙｌａｓａｉｌｃｙｒａｔｅｃｍｐｎａｏｎｓｍｅｇｄａｉｉｕ
如下［３］
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作者简介：朱贺（９２）１８一，男，河南许昌人，硕士研究生，从事
控制理论与控制工程研究．
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பைடு நூலகம்
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２矿热炉低压无功补偿的原理分析．２矿热炉的三相短网不可能完全一致，短网压降也就
不同，这样三相电极在炉内就会出现强相和弱相，各相
功率因数也不相同，容易导致炉况变坏。各相有功功率
图２并联电容补偿无功功率的电流矢量图
收稿日期：２０－１０修回日期：０８０－３０８０－；３２０－０３

矿热炉无功补偿及优化方案

ｌｗｏｔｇｉｅｓｏｔｎｔｒｏｏｖｌａｅｓｄｈｒｅｗｏｋｃｍｐｅｓｔｏｏｎａｉｎｃｍｂｉｅｔｅｈｏｏｇ．ｎｄｗｉｈｔｃｎｌｙＫｅｗｏｒｓＳｂｍｅｇｄａｃｆｒａｃｓｒｅｗｏｋｃｍｐｎａｉ，ｒａｔｖｏｙｄｕｒｅｒｕｎｅ，ｈｏｔｎｔｒｏｅｓｔｏｎｅｃｉｅｃｍｐｅｓｔｏｎａｉｎ，ｅｅｇｓｖｎｎｒｙ—ａｉｇ
温升有较大幅度增加，更容易使短网导体受到锈蚀，破坏变压器的绝缘，降低电气设备的寿命，增加企业
ＡｂｓｒｃＴｈｅｅｅｔｉｉｙｃｎｕｔｏｆｓｂｒｅａｃｆｒａｅｉｕ，ｔｅｐｗｅａｔｒｉｏｒａｄｒａｔｖｏｒｉｔａｔｌｃｒｃｔｏｓｍｐｉｎｏｕｍｅｇｄｒｕｎｃｓｈｇｅｈｏｒｆｃｏｓｌｗｅｎｅｃｉｅｐｗｅｓｌｒｅＴｈｒｕｈｈｅｎｌｓｓｆａｉｕｒａｔｖｐｏｒｏｅａｉｎｅｈｎｌｇ，ｓａｅｔｅｎｒｙｓｖｎａｐｒｄｕ — ａｇ．ｏｇｔａａｙｉｏｖｒｏｓｅｃｉｅｗｅｃｍｐｎｓｔｏｔｃｏｏｙｔｔｄｈｅｅｇ・ａｉｇｎｄｏｃｔｎ—ｎｒａｉｇｅｆｃｆｌｗｏｔｇｈｒｅｗｏｋｄｒｃｏｐｎａｉｎｉｈｓ．Ｆｕｔｅｍｏｅｍａｅａｃｍｐｒｔｅａａｙｉｉｉｃｅｓｎｆｅｔｏｏｖｌａｅｓｏｔｎｔｒｉｅｔｃｍｅｓｔｏｓｔｅｂｅｔｏｒｈｒｒ，ｄｏａａｉｎｌｓｓｖｏｈｅａｖａａｅｎｄｓｄａｔｇｓｏｘｕｅｗｉｈｏｏｓｉｆｅｅｔｓｏｔｎｅｗｏｋｃｍｐｎｓｔｏｆｔｄｎｔｇｓａｄｉａｖｎａｅｆｅｃｔｓｔｆｄｍｅｔｄｉｒｎｈｒｔｒｏｅａｉｎ，ｐｔｏｗａｄｔａｃｃｆｕｆｒｒｈｔ

矿热炉两种补偿方式利弊分析

矿热炉两种赔偿方式的利害剖析纲要：矿热炉是一种耗能巨大的工业生产设施，电能占到所有成本的70%以上，且目前的矿热炉功率因数地下，绝大部分的自然功率要素均在0.7-0.8之间。

同时因为其三相电极之间电压很难控制均衡，致使炉内温度不平均，影响产质量量等问题，因为此行业在国内生产厂家相对许多，耗电严重，而其产品又是我国公民经济及世界工业不行缺乏的。

所以本文剖析了矿热炉加装无功赔偿的重要性，并且分别对两种常有的无功赔偿方式进行了详尽的剖析。

重点词：矿热炉；无功赔偿；功率因数中图分类号：TP2文?I表记码：A文章编号：1009-30442017）08-0240-02概括矿热炉是生产镍铁、铬铁、锰铁、电石、镁锰等领域的重要生产设施，耗能巨大，其电能的成本约占到所有成本的70%以上，从国家的发展方面来看，我国“十二五”规划的目标中明确提出对能耗的要求定量指标是全国单位 GDP能耗需要降低16%，节能是科技发展的首位，且以节俭为优先原则，而冶金行业能耗约占全国总能耗的11%，属于能耗大户。

从矿热炉自己构造来看，他属于大电流设施，其电流主要流向是由：炉用变压器短网（铜排软电缆导电铜管）电极，并且因为现实安装中空间有限，所以三项短网不行能做到大小和形状完整同样，而当大批无功电流流过大小和形状不一的短网时，更会加剧三项的不均衡，进而影响冶炼的成效。

从以上能够看出，提升功率因数、均衡三项功率是矿热炉行业不行防止需要解决的问题，并且矿热炉一旦建成，矿热炉自己的电气参数就固定下来了，假如在尽量不改变矿热炉工艺的前提下高功率因数，那么无功赔偿这是一种较为简单解决问题的方法，依据无功赔偿接入点的不一样，无功赔偿分为高压赔偿和低压赔偿两种形式。

无功赔偿的原理无功赔偿是指把有容性负荷的装置与感性功率负荷并联接在赞同电路，能量在两种负荷之间互相互换，这样感性负载所需要的无功功率可由容性负载输出的无功功率赔偿。

高压无功赔偿高压侧无功赔偿是将赔偿装置直接并联在变压器的高压一侧。

矿热炉的低补、中补、高补是什么你清楚吗？如何选择？

矿热炉的低补、中补、高补是什么你清楚吗？如何选择？矿热炉是一种高能耗设备，它的电能消耗支出费用占生产成本很大的比重。

在企业面临能源需求持续高涨、国内电价不断提升的严峻形势下，对矿热炉实行无功补偿，提高用电功率因数，最大可能的提高产量、降低单位耗电量，最大限度挖掘设备的潜力，对利用矿热炉来进行生产的企业来讲，具有相当重要的现实意义和经济效益1。

矿热炉电气系统主要由电炉变压器、短网、电极和熔池四部分组成。

交流电流分别由三根电极导入炉内，电流经电极与电极间的炉料在电极下方产生电弧和炉料电阻的焦尔热、及在电弧高温作用下，炉料产生化学反应生成各种化合物，比如硅铁、电石、金属硅等。

电炉变压器、短网部分是感性负载，需耗掉大量的无功功率，而无功损耗又减少有功，不仅影响产品的质量与产量，并且使电炉变压器的使用效率降低，产品能耗升高。

如果在电极和短网之间通过并联电容器组对无功进行补偿，就可以提高功率因数，减小线损，提高电极对地电压，从而达到节能减耗的目的。

根据电工理论：式中：λ为功率因数;R为矿热炉电阻，Ω;X为矿热炉电抗，Ω。

电阻包括四个部分：变压器电阻、短网电阻、炉料电阻和熔池电阻。

电抗包括三方面：变压器电抗、设备电抗和炉内电抗。

要提高cosλ，一要提高电阻R，但如果提高变压器电阻、短网电阻，只能使导体发热，损失的功率增加，使电效率降低，因此，这两部分要尽量降低，所以要提高只能从工艺上采取措施来提高熔池电阻和矿热炉炉料电阻;二是要降低炉子电抗，占主导地位的矿热炉变压器二次侧电流回路中，设备的电抗值占总电抗值的60%～70%，因此矿热炉变压器的电抗应尽可能低。

在矿热炉工艺参数和设备参数已定的情况下，要有效提高系统的功率因数，最有效的办法就是增加电力电容器进行无功补偿。

对矿热炉来说，无功补偿有三种方式，即高压补偿、中压补偿和低压补偿。

高压补偿是在矿热炉变压器一次侧接入并联10kV电容器组进行功率因数补偿，它能降低供电线路电能损失，减少线路压降，满足供电部门对功率因数要求225。

矿热炉(电炉)低压无功补偿及经济运行技术与控制方法

矿热炉（电炉）低压无功补偿及经济运行控制技术方法一、总则：恒电压设备的铁损、铜损、机械损、杂散损构成的额定工况，电效率越高、节能效果越大，即功率因数的高低决定节电率。

而矿热负载的铁损、铜损、杂散损、热损构成的非额定工况，是由矿热装备终端的电能利用率和炉前操作管理的有效利用率组成，此处的功率因数是起降损增功作用，是以熔池里面的热效率高低决定节电率。

一方面，要合理的提高电炉用电功率因数，使电效率相应提高，另一方面的几何参数、炉料、设备等条件约束，电效率不会是越高就越好、也代表不了热效率，关键在于用电功率因数是否与炉内参数同步操作优化。

二、电炉电压情况与使用环境条件要求：从上图测得的波形可见，电弧的非线性电阻，受炉膛的温度、压力、料层构成电化或电冶过程，电极在増根料层内以马蹄形或白炽灯状埋弧所产生的谐和波，其电压畸变率约占1.1%或2.7%或6%不等，谐波电流分量约占13%~35%不等。

因此，矿热低补应对炉内主要特征谐波频率和高幅值谐波应采取必要的滤波补偿回路及隔离增补了对这些不具备规律性，无法事先预知的电质变量须设监测项目。

在相补能有效地解决无功功率不平衡的同时，宜利用电抗器接电容器的电感、容抗串联，可以在相间转移有功电流的基本原理，适当搭配有利调整三相不平衡有功电流，不但能有效的减少炉变铜铁损，而且可以多减点炉变至短网的线路损耗，还可以解决谐波的干扰源影响电压、电流信号正弦波中产生负波及引起炉内碳氧化物含量的失衡。

低补装置一般设在炉膛周边，补偿铜管都尽可能接到短网终端的附近。

烟气侵蚀、烟灰积聚，热源辐射、长期微振等，对装置的内部电气元件要求很高，现行的电气行业标准，按矿热炉工况要求是有跨行业差异，与矿热炉电流需要的电容器，要具备耐热、抗流、防涡流等的功能尚缺。

低补主要是用电容器的无功换入炉有功，能解决低压绕组超载、增大熔池功率兼消流、实现炉变经济运行，是在现有技术条件背景下，原理成熟可靠，配套见效最快的选择。

关于矿热炉无功补偿的几个问题和解决方案

关于矿热炉无功补偿的几个问题和解决方案矿热炉的供电系统主要是由电炉变压器及短网铜管组成，变压器及短网是一个在大电流状态下工作的系统，其最大电流可达数十万安培。

矿热炉的功率因数低，绝大多数的矿热炉的自然功率因数都在0.7~0.80 之间，三相电极形成的电弧需要从系统吸收大量的无功功率，因此会给电炉的运行带来如下问题。

1) 由于矿热炉长期工作在超载状态，大量无功功率流经电网，降低了电网的电压水平，造成供电系统电压的不稳定，不利于电网的经济运行。

2) 大量无功电流流经变压器和短网，大大降低了变压器的有功出力。

同时也增大了变压器的损耗，降低了变压器及短网输送有功功率的能力，导致单位电耗增加，产能下降。

3) 量无功电流流经变压器和短网，会使导体温升有较大幅度的增加，这一方面使导体的电抗增大而致损耗增加。

另一方面，温升还会加速短网的结垢、锈蚀，从而降低短网的使用寿命。

此外，温升还会加速变压器的绝缘老化，使变压器的寿命降低。

4) 矿热炉工作时，大量的无功电流流经布置长短不等的短网，会加剧三相功率的不平衡，功率的不平衡会导致电炉的功率中心与炉膛中心不重合，这会降低坩埚区的容量，使矿热炉达不到设计产量，电耗指标变坏。

从以上几点分析可以看出，对矿热炉进行无功补偿，从而提高功率因数、平衡三相功率，对矿热炉的降耗节能具有极其重要的意义。

常见矿热炉无功补偿方案的分析根据补偿装置和变压器的位置进行划分，目前较常见的补偿方式有高压侧补偿与低压侧补偿两种。

下面我们对这两种补偿方式做一具体分析，针对矿热炉而言，无功的产生主要是由电弧电流引起的。

如在电炉变压器的高压侧进行无功补偿，对改善高压侧的供电状况，提高功率因数是明显的。

但对于降低短网的无功损耗，提高变压器的出力，提高产能却没有任何帮助。

如在低压侧进行补偿，那么大量的无功功率将直接由补偿电容器提供，无功电流直接经低压补偿电容和电弧形成回路。

而不再经过补偿点前的短网、变压器及高压供电回路，在提高功率因数的同时，降低了变压器及短网的无功消耗，还可提高电炉变压器的有功功率输出，从而提高电炉的产能，提高产品的质量，降低单位电耗，降低原料的消耗等。

矿热炉短网补偿方案

3*10000KVA硅锰炉低压短网补偿方案概述矿热炉是高耗能的产业。

其生产过程中电力消耗约占其成本的60％～65％. 矿热炉的无功损耗主要来自线路、变压器、短网、电极、闸瓦、炉料等。

由于炉料的性质、品质不同，冶炼过程中还会产生不同的高次谐波。

矿热炉的原始功率因数一般都比较低（多数在0.7左右），如不进行有效的无功损耗补偿，除要受到供电部门的高额罚款外，变压器的有功出力也上不去，使企业产量受到限制。

进行高压侧补偿，可以对线路损耗、变压器损耗进行有效的补偿，但却不能对变压器低压侧的电极、闸瓦、炉料等损耗进行有效补偿，且无法调整电极三相有功不平衡。

变压器的有功出力还会受到大的限制。

进行低压短网侧补偿，将补偿设备就近一对一直接对接在短网电极上，补偿效果好，变压器有功出力提升大，损耗降低多，对三相电极的不平衡起到相当的改善，是近年来倡导的最优的矿热炉补偿方式。

低压无功补偿可以有效解决矿热炉的高无功运行状态，提高功率因数和改善矿热炉的运行工况，增加炉变有功输出，提高产量改善产品品质，降低产品单位损耗。

1系统存在的问题通过我们对贵公司矿热炉运行情况的了解及以往运行数据分析，发现贵公司矿热炉系统存在以下问题：1低压侧功率因数低，根据现场功率因数表及统计数据显示，功率因数大概在0.8左右，远远低于国家标准0.9的要求。

2矿热炉在运行过程中存在明显的三相不平衡；1.1功率因数低的危害1、增加供电设备容量：无功功率的增加，会导致电流和视在功率的增加，从而使变压器及其他电气设备容量和导线容量增加；2、设备及线路损耗增加：无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备、线路和短网损耗增加；3、使线路及变压器的电压降增大：矿热炉属于冲击性无功功率负载，致使工作电压剧烈波动，从而使供电质量严重降低。

1.2 三相不平衡的危害1、变压器的三相负荷不平衡，不仅使负荷较大的一相绕组过热导致变压器寿命缩短，而且还会由于磁路不平衡，大量漏磁通过箱壁、夹件等，使变压器严重发热，造成附加损耗；2、三相不平衡，导致变压器利用率降低；3、三相不平衡，引起电网和短网损耗增加。

矿热炉低压无功补偿的作用

矿热炉低压无功补偿的作用关键词：无功补偿矿热炉无功补偿大容量无功补偿可控硅开关分相补偿一、无功补偿的原理在使用无功补偿产品，为了清楚这一原理，首先我们需了解与此有关的一些概念；主要包括视在功率、无功功率、有功功率以及功率因数，同时还要了解它们之间的相互联系，在电路中的作用。

二、矿热炉高压补偿的作用我国矿热炉数量很多，分布贵州、云南、甘肃、四川、青海等全国各地，是高能耗用电的主要产品，随着国家对大能耗的政策改变，电价逐步提高，电的成本占到矿热炉生产的铁合金、电石等产品的成本比重越来越高。

而且各地政府响应中央《节能减排》工作，电力部门对大耗能企业制订功率因数的考核标准，加大处罚的力度。

因此，对电能的无功补偿是矿热炉用户必须配置的首要产品。

但目前大部分用户都采用在110KV、35KV、10KV高压侧进行补偿。

解决了对变压器及高压线路补偿，提高了功率因数达到电力部门不罚款的要求。

高压补偿存在不足之处,高压补偿都采用计算一定容量固定补偿，特别对硅铁、硅业、投料、熔炼出料、负荷变化较大，不能进行调整，补偿后会出现多补偿及补偿不足，因此，补偿最好效果只能达到0.9~0.92左右。

高压补偿只能补偿高压线路及变压器的损耗，解决了供电部门的罚款，变压器至短网的功率因数及损耗仍未能达到补偿效果。

三、矿热炉最佳的补偿是采用低压动态分相补偿采用低压侧在短网的末端补偿，同时可以提高了高压侧补偿的功率因数，而且补偿了变压器至电极之间的短网无功损耗，提高了变压器有功功率的输出，达到了增产节能的效果。

（一）三相电流电压平衡度均匀三相电流电压平衡度均匀，动态补偿采用三相采样，对三相非对称分相补偿，使三相达到同样的功率因数，特别对三相变压器，因三相短网长短不同，三相电极上电压、电流不平衡，引起电气中性点与炉体中性点偏离。

采用低压分相非对称补偿后减少三相短网，电压电流不平衡度，使电气中性点与炉体中心点一致，提高冶炼效率，减少电能消耗，增加产量。

30000KVA电石炉低压补偿技术资料

在矿热炉低压侧针对短网无功消耗和因短网差异导致的三相不平衡现象而实施的无功就地补偿，兼顾提高功率因数、吸收谐波的同时，在增产、降耗上，有着高压补偿无法比较的优势。

高、低压补偿比较比较内容高、中压补偿低压补偿投资投资大投资小，符合国家节能、降耗政策运行运行稳定运行稳定性能1、提高功率因数2、吸收5、7次谐波1、提高功率因数2、吸收3、5、7次谐波3、可增长、降耗维护涉及到补偿变及35KV或10KV高压补偿，环节增多，维护量较大。

维护简单，主要元器件质保三年补偿量不可调节可调节低压补偿通过初步平衡、提高三相电极向炉膛的输入功率,从而到达提高产量、质量和降低电耗的目的，为企业在兼顾功率因数、谐波达标的根底上,进展节能技术改造提供了一个新的思路和途径。

【提高冶炼有效输入功率】针对电弧冶炼而言，无功的产生主要是由电弧电流引起的，将补偿点前移至短网，就地补偿短网的大量无功消耗，提高变压器的出力，增加冶炼有效输入功率。

COSθ1：改善前的功率因数COSθ2：改善后的功率因数由于提高了变压器的载荷能力，变压器向炉膛输入的功率将会增大，为提高日产创造了必要条件。

对一些不能运行在炉变额定档位的炉子来说,更加具有促进和改善作用。

【不平衡补偿，改善三相的强、弱相状况】由于三相短网差异，三相不同的电压降就导致了强、弱相现象的形成。

从理论上来讲，料的熔化功率是与电极电压和料比电阻成函数关系可以表示为P=U2/R。

从这一根本点出发，在三相短网与电极之间某一根本相等点，采取单相并联的方式进展无功补偿，综合调节各相补偿容量，使三相电极的横向矢量电压根本一致，均衡三相吃料，改善三相的强、弱相状况，使电极作业面积扩大，到达增产、降耗目的。

在低压侧实施等量补偿是目前常用的工程方法，其设计思想是在该相补偿容量内再依据补偿点的运行电压水平调节补偿容量。

Qc=Qe(Uc/Ue)2Uc—电容器端电压 Ic—电容器电流Ic=Qc/Uc Qc--电容器实际容量 Qe--电容器额定容量由于补偿点的电压不同,而电容器的额定电压一样,因此各相实际的补偿容量是不一致的(受电容器电压的钳制)。

矿热炉低压无功功率补偿技术之比较

矿热炉低压无功功率补偿技术之比较---低压直连电容器无功功率补偿和低压升压无功功率补偿更容易谐波没有数据分析低压升压补偿对于系统的安全不利。

究其根源，仅在于补偿电流极大、致使其与变压器之间只能固接连接。

由此，变压器的后续系统中将始终具有极大的电容，连接的线路中又具有较大的电感、即补偿短网的感抗。

当变压器分、合闸时，由于过渡过程中高频分量的激励，该电容内部的电场与该电感周围的磁场之间将交替进行能量交换，从而产生典型的L－C振荡。

又由于所带电容远大于常规情况下的杂散电容和对地电容，易知其共振频率将远低于常规情况下的数值，从而该频率的过渡电压则将可有极高的幅值。

若分、合闸的瞬间恰值某一相的相位过零，则相应的过电压将极可能超过标准允许的水平；若如此，将有可能危及到系统的安全、尤其是将严重威胁到变压器的安全。

1、关于低压补偿在实际项目中，常有采用低压补偿的倾向；但笔者认为其具有如下缺陷。

⑴低压补偿所涉及的造价偏高；其理由如下。

理由之一，是其电流颇大；为此就须采用补偿短网，从而须有相应的成本。

理由之二，是电容器组的额定电压难以与其实际运行电压相符；为能够充分补偿，则装机容量将随电压的平方成正比地增大，从而将使购置成本增大。

理由之三，是补偿短网中所消耗的无功容量颇大；为弥补该部分无功消耗，则将致使电容的装机容量进一步增加、购置成本也将随之增加。

理由之四，是低压补偿电容的生产厂家较少，从而其竞争不够充分，利润水平也将随之增加。

并且，产品质量、技术进步等方面也可能因缺乏竞争的驱动，使得损耗、可靠性及寿命等各相关的技术指标难以不断答：矿热炉低压补偿（以下简称低补）的造价较之高补或中补要高，一般在150－250元/KVar。

①硬件成本高是主要原因。

除上述理由一、二外，因低补装臵离炉膛越近补偿效果越好，势必造成其工作环境温度高，粉尘大，所以，低补装臵必须有良好的降温除尘措施，所采用的元器件也必须要求耐温防尘等级较高。

②系统结构复杂是另一原因。

矿热炉低压无功功率补偿装置及负荷监测系统概述A

矿热炉低压无功功率补偿装置介绍矿热炉冶炼系统的自然功率因数一般较低，视不同的冶炼品种、冶炼工艺和具体的炉型设计，通常处于0.7-0.8之间，更低的甚至低于0.6。

过低的功率因数带来一系列负面的影响，因此，矿热炉冶炼系统通常需要进行必要的无功功率补偿。

补偿的方式方法多种多样，最常见的分类方法是所选的补偿点的电压等级，据此有高压补偿、中压补偿和低压补偿三类。

高、中压方式的补偿点处于矿热炉工作回路的前端，可以提高系统的功率因数，但对于矿热炉工作回路的无功补偿并无帮助。

低压无功补偿装置装设在系统的低压回路，又有多种不同的分类方法，常见的是基于补偿装置在工作回路中的连接方式，据此分为并补和串补两种：并补指的是补偿装置与矿热炉以并联方式作为炉变的负载，串补指的则是补偿装置与矿热炉串联后作为炉变的负载。

串补方式在国内起步不久，诸多实际运行指标的收集、分析、设计的优化等尚需时日，另外这种方式适合于新造电炉。

相比而言，并补方式要灵活得多。

两种方式各有优缺点，但并补方式是目前主要的低补方式。

矿热炉低压无功功率补偿装置的构成框图如上图所示，其功能和优点如下：1、根据系统自然功率因数，配置足够的容性无功容量，提高系统功率因数，避免巨额罚款；2、以与矿热炉并联的容性无功电流补偿冶炼侧的感性无功电流，降低补偿点之前的短网电流及一次侧电流，延长电源设备寿命；或提高变压器的有功输出能力，提高设备利用率；3、提高系统的有功功率，实际数据证实可达百分之几至百分之几十不等的增产能力；4、提高电能的利用率，实际数据证实可达2%-3%甚至更高的节电率。

低压无功补偿装置的功能和优点在怀疑和争议中被证实，最近几年间已在国内数以百台的矿热炉上得以应用，相关的技术和产品日臻成熟。

国内有多台容量为40500kV A矿热炉采用了全低压补偿，功率因数均值保证在0.92以上且稳定可靠地运行两年有余，目前容量高达63000kV A的矿热炉采用全低压补偿的尝试也将进入实施阶段。

矿热炉低压无功补偿装置使用说明书

5.1、《使用说明书》中的众多图片并非来自工程现场截图，因此所有实时数据均为0，所有曲线显示区尚未有任何曲线的显示，少数状态图标的颜色为人工处理，部分系统参数的设置数据不足参考。

5.2、本设备的操作均在人机界面上进行，《使用说明书》围绕交互界面描述。

5.3系统初始化界面系统上电后的初始界面，维持时间约5秒钟，此间系统进行各种自检和初始化工作。

5.4系统监控界面（参考，略有差异）整个系统工作期间的缺省界面，借此察看系统运行期间的主要技术数据、实时曲线、多种运行状态，并提供多种相关操作的按键接口等。

a)关键数据表1）A、B、C三相高压侧的电压有效值及电流有效值2）A、B、C三相及总有功功率、无功功率及视在功率3）A、B、C三相及总功率因数根据系统控制策略、系统参数的设定值以及系统运行的当前值，数据显示可能呈现不同的背景色（绿色或灰色：正常；黄色：警戒；红色：超限）b)实时曲线1）A、B、C三相及总功率因数实时曲线2）A、B、C三相及总有功功率实时曲线3）A、B、C三相及总无功功率实时曲线单击密码输入框，系统自动弹出密码输入软键盘：正确输入密码后，单击确定，进入系统设置界面：单击某系统参数输入框，系统自动弹出输入软键盘，输入期望的参数，单击软键盘的确定按键，完成本项参数的输入。

同样的方法，完成其它参数的设定。

修改密码操作和参数设置方法类似，连续输入两次相同的字符组合，单击“确认修改”，系统会弹出修改成功界面，否则弹出修改出错，需重新操作。

完成系统参数设定后，单击“保存设置”按键对所设定的参数进行保存。

单击“返回”按键返回“系统监控”界面。

5.6补偿查看界面补偿查看界面主要用以观察系统当前的补偿状况，包括每条补偿支路的投入状况及每条补偿支路的补偿电流。

投入支路的标签为绿色，未投入支路的标签为红色（监控界面也简单地包含此状态信息），标签后数值框显示对应补偿支路的工作电流。

单击“监控界面”下“补偿查看”按键可进入“补偿查看”界面，如下图所示：5.7、手动操作界面（参考，略有差异）手动操作界面为操作者提供对任一补偿支路单独操作（投入/切出）的功能。

矿热炉及电弧炉电能无功补偿作用、原理、方法与电流质量分析技术方案

矿热炉及电弧炉电能无功补偿作用、原理、方法与电流质量分析技术一、无功补偿概述1.1 电无功补偿概念：在矿热炉中，电气设备一方面消耗有功功率，另一方面消耗无功功率。

设备的电磁部件在建立磁场时消耗的电能。

在供电期间，电容器消耗一定量的电能以建立电场，该电场也在无功功率范围内。

电气元件的结构特性的差异决定了电流是超前还是滞后。

当电流在电容元件上工作时，电流滞后，并且当电流作用于电感元件时，电流流动并且电容电流与电感器电流的方向相反。

如果电容器和电感元件存在于同一电路系统中，则电路中的无功功率将被抵消。

因此，偏移特性可用于在电路的同步补偿器中产生负无功功率，或者可设计合理的电容与电感比，由整个电路产生的无功功率和由电抗产生的电流功率相互抵消。

无功功率补偿进一步改善了矿热炉的当前电能质量。

1.2 电无功补偿的作用：电能无功补偿具有降低矿热炉电能损耗，降低电压损耗，降低传输电流，保证电热炉稳定一致的电能的作用。

最大限度地降低电力传输中的无功功率，增加电网中的有功功率，补偿无功功率，提高性能功率因数。

此外，无功功率的补偿还可以降低电力生产成本并节省矿热炉的容量。

随着功率因数的增加，网络中有功功率的比例增加，线损减小，从而提高了矿热炉的性能质量。

因此，矿热炉中无功功率的补偿不仅可以提高电能质量，还可以提高经济性。

1.3 电能无功补偿原理：（1）改善自然功率因数。

在发电中，当电动机的负载达到75%时，功率因数最高。

另外，通过控制发动机的空转操作，同步异步电机的操作，选择变压器的最佳负载比，以及减少发动机的轻负载操作，可以增加自然功率因数。

虽然上述方法可以提高功率因数但仍不能满足实际要求的标准，只能提供无功功率补偿，可以提高自然功率因数，从而提高矿热炉的电能质量性能。

（2）无功功率补偿。

充分发挥电力设备的特点，使同步电动机发出无功功率，以补偿和提高功率因数。

电容补偿器用于集中、分散或独立的无功功率补偿，以根据需要实现所需的功率因数。

矿热炉低压补偿送电方案

内蒙古大唐同方硅铝科技有限公司2×16500KV A矿热炉工程矿热炉无功补偿装置受电调试技术方案2009－09－30 发布 2009－10－09 实施云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院发布编制：年月日审核：年月日会审：建设单位年月日生产单位年月日施工单位年月日监理单位年月日质保：年月日审定：年月日批准：年月日·本措施由云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院提出·本措施由云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院质保部归口管理·本措施由云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院批准目录1 目的及适用范围 (1)2 系统概况 (1)3 职责分工 (2)4 编制标准 (2)5 引用标准 (2)6 安全措施和准备工作 (3)7 调试作业程序 (4)8 质量标准及记录 (5)9 安全措施 (6)10 附录 (7)1 目的为保证内蒙古大唐同方硅铝科技有限公司2×16500KVA矿热炉工程无功补偿装置受电正常，特制定本方案。

2 系统概况2.1 矿热炉分配电室进线由35kV中心配引入2回进线电源。

到矿热炉分配，设一台35kV/6kV，6.3MVA 动力变压器和两台35kV/380V，1600kVA动力变压器和2台35kV/380V，1250kVA的干式变压器和6台5500KA单相电炉变压器，35kV中心配为单母设母联接线，6kV中心配设单母接线。

下设一个380V 配电室。

2.2 铝硅合金分厂工艺系统流程主要是用高铝粉煤灰做主要原料，通过配料、电炉熔融冶炼、铸造等一系列工艺过程，提取铝硅合金。

由一个35kV配电室和一个6kV配电室组成。

2.3 热矿炉变采用清华紫光的微机保护。

2.4 35kV配电室每个间隔都有对应的保护装置屏，后台监控的“遥测、遥控、遥信、遥调”通过接点接入相应的综自屏。

2.5 矿热炉配电系统电压等级为35kV、6kV和380/220V。