矿热炉动态无功补偿
中朋达关于矿热炉低压无功补偿作用的理解
成都市中朋达电气有限公司关于矿热炉低压无功补偿作用的理解通过青海某高碳铬铁冶金公司1#矿热炉低压无功补偿的成功的增产降耗经验，对于矿热炉加装低压无功补偿红设备的有了较深入的理解和感受。
矿热炉安装低压无功补偿必须实现自动上料为前提。
理解1：矿热炉加装低压无功补偿对于矿热炉冶炼是一种极其重要的调节冶炼工况的技术手段，能够更好的稳定炉况，从而产生巨大的节能、增产的效果。
1.1低压补偿安装后，对于矿热炉的负荷调整来说，增加了一个极其重要手段，能有效的改善矿热炉的冶炼特性，配合操作工艺、炉料匹配变化等因素，产量提升和单耗下降是必然。
从青海某高碳铬铁冶金公司的生产报表分析，近两个月1#炉的炉况最为稳定，稳定连续时间最长，产量和单耗最好。
1.2低压补偿安装后短网电流显著下降，电压调高，损耗下降明显。
低压补偿投入运行后，运行电流降低20%-30%，大大提高短网与变压器利用率，减少线路和短网损耗，有利于炉变的稳定运行。
1.3 低压补偿节能原理低压短网侧大电流(几万安)、低电压的特征决定了电弧电流产生的大量无功主要以无功电流的形式体现在短网、变压器及供电网络上，从而造成这些电路中大量的无功损耗，无功功率严重占用变压器有效荷载，制约了变压器输送有功的能力，同时到导致三相功率不平衡。
这样，矿热炉的自然功率因数就比较低。
而在炉变低压侧针对短网无功消耗和三相不平衡现象而实施的动态、就地无功补偿，将使无功电流直接经低压电容器和电弧形成的回路流过，不再经过补偿点前的短网、变压器及供电网路，从而达到提高功率因数，增产、降耗的目的。
理解2：矿热炉加装低压无功补偿设备自身的稳定性是影响补偿效果重要因素。
2.1矿热炉加装低压无功补偿设备可靠性，包括可靠投切电容器、晶闸管冷却、实际补偿量、可靠的三相不平衡补偿（分相补偿）、设备自身的冷却效果。
2.2从目前青海省和宁夏调研结果得出，矿热炉加装低压无功补偿设备自身的稳定性是很多矿热炉企业安装低压无功补偿设备后，效果不理想、退出投运等主要因素、部分设备需要检修量大，造成炉况波动，使用效果不明显。
浅谈矿热炉无功补偿及实践
提 高系 统 的功 率 因数 ，增 加 电力 电容器 无 功补 偿是
一
自然 功率 因数通 常 在 ０７～ ． ５之 间 。在企 业 面 临 ． ０８
能源需 求 旺盛 、 内电价不 断 攀升 的形势 下 ， 矿 热 国 对
炉进 行无 功补 偿 ， 提高 用 电功 率 因数 ， 大 限度挖 掘 最
所示 。
高压 补 偿通 常 是 在 电炉变 压 器一 次 侧接 入 并联 串接 １ Ｖ 电容 器 组 进行 功率 因数 补偿 ，可减 少供 ０ｋ
设 备 潜 力 ，对 于利 用 矿热 炉 生产 的企业 具 有 重要 的
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。
大容量冶金矿热炉低压动态无功补偿装置推广技术.
编号： JNSH-2009-01青海国泰节能技术研究院大容量冶金矿热炉低压动态无功补偿装臵推广应用审核机构：青海省节能监测中心负责人：吴斌翔编写人：李永宁赵宝峡付大鹏编制日期：二〇〇九年六月十六日2目录节能技术改造财政奖励项目节能量审核基本情况表 3 一、项目及承担单位基本情况 ....................... 5 1、项目承担单位基本情况 ........................ 5 2、项目基本情况................................ 5 3、项目建设投资情况 . ........................... 7 二、审核过程 ..................................... 8 1、审核的部门及人员 . ........................... 8 2、审核的时间安排 . ............................. 8 3、审核实施 ................................... 8 三、审核内容 ..................................... 9 1、项目实施前能源消耗情况 ...................... 9 2、项目实施前、后生产运行情况 .................. 9 3、项目能源计量和监测情况 (10)四、项目节能量 .................................. 10 1、项目边界描述............................... 10 3、项目改造后预计能耗指标核实情况 ............. 11 4、影响项目节能量的其他因素 ................... 11 5、项目节能量计算步骤及结果 ................... 11 6、项目节能量审核结论 . ........................ 11 附：被核查单位意见表 . . (11)3节能技术改造财政奖励项目节能量审核基本情况表45一、项目及承担单位基本情况1、项目承担单位基本情况青海友明盐化有限公司位于青海省海西蒙古族藏族自治州乌兰县茶卡镇，主要产品为精制盐和高品位氯化钾。
矿热炉低压无功动态补偿装置系统技改工程技术规范书及技术协议
矿热炉低压无功动态补偿装置系统技改工程技术规范书XXX有限公司XXX年10月28日第一条、总则：1、工程名称：5#、7#矿热炉低压无功动态补偿装置系统技改工程；2、工程地点：XXXXXX区XXX镇XXX村(XX产业园)；3、工程内容：更换电容器；用铜排更换现有主电缆以及其他小型改动。
4、工程技改原因：从XXX年低压补偿投运后到现在，低压补偿设备内的主器件“低压电容器”经常发生故障，尤其到夏天高温季节该故障非常明显；导致低压补偿设备投运后功率因数不能达到设计值0.92以上，影响了相应产量。
5、技改范围：5#、7#炉硅锰炉低压无功动态补偿装置共计2套。
6、本工程规定了对XXX有限公司铁合金项目5#、7#矿热炉低压无功动态补偿装置技改工程的设计、改造、供货的最低要求。
乙方保证提供符合招标书和工业标准的设备及其相应服务。
对国家有关设备制造等强制性标准，满足其要求。
7、乙方保证在规定的操作工况下，正常运行而对工厂矿热炉低压无功动态补偿装置工程，进行正确的技术改造所必须承担的责任(并根据提供的相关参数结合现场实际进行设计和配置优化)。
8、正常生产所必须的部件、必要的备件和安装、维修专用工具，无论在本技术答标中，是否加以说明，均提供完备。
技术改进范围中提出的所有设备部件等，其技术数据，由乙方加以完善。
9、如本工程规定的标准规范与其它标准互有出入时,按其中较新者执行；如有内容重复按合同规定的现行标准。
10、如果乙方设计或施工中出现明显缺陷,不能满足生产工艺需要的,甲方有权根据需要，对设备的数量、尺寸、设备部件、运行方式，进行修改或增减。
第二条、工程概况：1、自然条件：本工程位于XXXXXX，平均海拔约240米，场地内无不良地质作用。
2、使用环境温度：-3.5~55℃；3、多年平均相对湿度：90%；4、污秽等级：III级；5、安装位置：户内；6、耐地震能力：8级（地面水平方向加速度低于0.25g，地面垂直方向加速度低于0.125g（安全系数为1.67）。
BWKN-6000型动态无功补偿控制器(矿热炉短网专用型)
BWKG-6000型无功补偿控制器（矿热炉短网专用型）一、矿热炉简介矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉，亦称还原电炉或矿热电炉，电极一端埋入料层，在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料；常用于冶炼铁合金（见铁合金电炉），熔炼冰镍、冰铜（见镍、铜），以及生产电石（碳化钙）等。
它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。
主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。
其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培石墨电极。
电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。
同时电石炉、黄磷炉等由于使用状况和工作状态相同，也可以归结在矿热炉内，但是由于黄磷炉的。
纯阻性负载情况，因此也有将黄磷炉归结到电阻炉的说法。
二、矿热炉主要类别、用途注：电耗值随原料成分、制成品成分、电炉容量、操作工艺等的不同而有很大差异。
这里是一个大概值。
三、结构特点矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉。
主要由炉壳，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器设备等组成。
根据矿热炉的结构特点以及工作特点，矿热炉的系统电抗的70％是由短网系统产生的，矿热炉系统损耗如下图所示由上图可见，短网的损耗占据了系统自身损耗的70%以上，而短网是一个大电流工作的系统，最大电流可以达到上万安培，因此短网的性能在很大程度上决定了矿热炉的性能，由于短网的感抗占整个系统的 70%以上，不论是高烟罩开放式炉、矮烟罩半密闭式炉还是全密闭式炉的短网系统的感抗均较大，基于这个原因，矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8 之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，消耗大量的无用功，浪费大量电能，且被电力部分加收额外的电力罚款，同时由于电极的人工控制以及堆料的工艺，导致三相间的电力不平衡加大，最高不平衡度可以达到20％以上，这导致冶炼效率的低下，电费增高，因此提高短网的功率因数，降低电网不平衡就成了降低能耗，提高冶炼效率的有效手段。
矿热炉无功补偿及优化方案
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
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｈｅ ｅｅ ｔｉ ｉｙ ｃ ｎ ｕ ｔｏ ｆｓ ｂ ｒ ｅ ａｃ ｆ ｒ ａ ｅ ｉ ｕ ， ｔｅ ｐ ｗｅ ａ ｔｒ ｉ ｏ ｒａ ｄ ｒ ａ ｔｖ ｏ ｒ ｉ ｔａ ｔ ｌｃ ｒｃｔ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ｏ ｕ ｍｅ ｇ ｄ ｒ ｕ ｎ ｃ ｓ ｈ ｇｅ ｈ ｏ ｒ ｆｃｏ ｓ ｌｗｅ ｎ ｅ ｃｉ ｅ ｐ ｗｅ ｓ ｌｒ ｅ Ｔｈｒｕ ｈ ｈｅ ｎ ｌｓｓ ｆ ａ ｉｕ ｒ ａ ｔｖ ｐｏ ｒ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｅ ｈｎ ｌｇ ， ｓａｅ ｔ ｅ ｎ ｒ ｙ ｓ ｖｎ ａ ｐｒｄｕ — ａｇ ． ｏ ｇ ｔ ａ ａｙ ｉ ｏ ｖ ｒｏ ｓ ｅ ｃｉｅ ｗｅ ｃ ｍｐ ｎｓ ｔｏ ｔｃ ｏｏ ｙ ｔｔ ｄ ｈ ｅ ｅ ｇ ・ａ ｉｇ ｎｄ ｏ ｃ ｔ ｎ—ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｅｆｃ ｆｌｗ ｏｔｇ ｈ ｒ ｅｗｏ ｋ ｄｒ ｃ ｏ ｐ ｎ ａｉｎ ｉ ｈ ｓ．Ｆｕ ｔｅ ｍｏ ｅ ｍａ ｅ ａ ｃ ｍ ｐ ｒ ｔ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｉ ｉｃ ｅ ｓｎ ｆｅ ｔｏ ｏ ｖ ｌａ ｅ ｓ ｏ ｔｎ ｔ ｒ ｉｅ ｔｃ ｍ ｅ ｓ ｔｏ ｓｔ ｅ ｂｅ ｔ ｏ ｒｈ ｒ ｒ ， ｄ ｏ ａ ａｉ ｎ ｌ ｓｓ ｖ ｏ ｈｅ ａ ｖａ ａ ｅ ｎ ｄｓ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｏ ｘ ｕ ｅ ｗｉ ｈ ｏ ｏ ｓｉ ｆｅ ｅ ｔｓ ｏ ｔｎｅｗｏ ｋ ｃ ｍｐ ｎｓ ｔｏ ｆ ｔ ｄ ｎｔｇ ｓ ａ ｄ ｉａ ｖ ｎａ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｔ ｆ ｄ ｍｅ ｔ ｄｉ ｒ ｎ ｈ ｒ ｔ ｒ ｏ ｅ ａｉｎ， ｐ ｔ ｏ ｗａ ｄ ｔ ａ ｃ ｃ ｆ ｕ ｆｒ ｒ ｈ ｔ
矿热炉低压电容补偿容量的动态计算
φ P UQ 矿热炉低压补偿容量的动态计算本文详述了矿热炉低压补偿系统最基础也是最重要的补偿容量设计计算方法。
补偿容量设计、控制方案设计、结构设计和元器件选型设计共同决定了低压补偿系统的性能和质量。
高压或中压补偿对矿热炉的工况几乎没有任何影响，但低压补偿完全不一样，接入后矿热炉低压侧的电气工况发生了前所未有的改变，而其变化程度又与低压补偿容量具有动态相关性，因此低压补偿容量的确定，必须经过系统性的动态校核，故称之为“动态计算”。
一、补偿系统接入后矿热炉电气工况的变化1. 交流供电系统中的无功源和无功损耗电路负荷可以由视在功率S 来表示，它是电路中有功P 和无功Q 的矢量和。
电路中的无功，体现为电压与电流具有相位差φ，从而使系统视在功率矢量S 可以被区分为始终与电压Q 相位一致的有功分量P ，和与P 相位差为90°的无功分量Q 。
我们定义：功率因数Cos φ=P/S ，Φ称为功率因数角。
φ=ArctanQ/P 、S=22Q P ；0＜Q ≤S ，0≤COS φ＜1；Q=0，COS φ=1。
无功按照电压与电流相位差的不同属性可分为容性无功和感性无功。
感性无功来自负载磁场的周期性变化，使电流相位滞后于电压相位。
而容性无功则是负载电场的周期性变化，使电流相位提前于电压相位（有时为了便于区分，将容性无功表示为负值）。
无功是电路的固有特性，是由电路负载所决定的。
在电路中的不同节点进行测量，由于该节点所决定的电路负载结构不同，所以以φ值所体现的无功也不同。
比如矿热炉炉变低压侧和高压侧的无功就是不一样的，因为炉变自身也存在有功和无功负载（损耗）。
理想状态下，无功就意味着“没有能量消耗”，而是在电气网络内部以无功电流的形式完成电场和磁场之间的能量交换。
某种属性的无功负载必然会与网络中另一位置、另一属性的无功源发生无功交换。
无功不可能被消除，但可以通过改变负载结构，从而改变网络内部的无功交换状态。
S系统内无功输送状态取决于无功源与负载的相对位置。
3万3硅铁矿热炉无功补偿方案
3万3硅铁矿热炉无功补偿方案2019年10月3日工程概况XXX有限责任公司拟建设2*33000kVA硅铁矿热炉，每台矿热炉均由三台11000kVA的单相矿热炉变压器供电，矿热炉变压器一次电压为110kV。
由于每台矿热炉自然功率因数较低约为0.70左右，为提高矿热炉功率因数需在矿热炉侧设置无功补偿装置。
硅铁矿热炉负荷一般不会产生冲击负荷，故引起的电压波动是很小的;根据目前已生产的硅铁矿热炉的实际运行情况，单台矿热炉生产时其正常电压不平衡度一般在2%以下，短时可能达到4%左右，但多台矿热炉同时生产的正常电压不平衡度一般可控制在1%以下;硅铁矿热炉生产时会产生少量的高次谐波，主要以二、三次谐波为主，但由于其随机性比较大，目前无法计算，且无相关测量数据。
根据以往经验及国内类似工程均无超标现象。
为了更好的治理谐波污染，考虑在矿热炉主车间侧设置并联电容补偿滤波装置，用于提高功率因数并尽可能滤除特征谐波。
2补偿方式由于矿热炉负荷的功率因数较低，为了提高功率因数，需在矿热炉变压器侧连接相应的无功补偿设备，通常采用如下几种补偿方式解决。
*高压并联电容补偿装置该装置将高压并联电容并接于矿热炉变压器的高压端，优点是如参数选择合理其在补偿感性无功功率的同时还具有消除谐波的功能，能够解决因功率因数低而被加收电费利率调整费的问题，且对矿热炉本身运行参数没影响。
但因本项目矿热炉变一次电压采用的是110kV，目前阶段110kV电容器造价较高，运行维护较复杂，且现有设备无法实现动态可调补偿，故不可取。
*中压并联电容补偿装置该装置将补偿电容并接于矿热炉变压器三次侧抽头的中压侧，通常采用10kV电压等级，同高压补偿装置一样，优点是参数选择合理的话在补偿感性无功功率的同时还具有消除谐波的功能，能够解决因功率因数低而被加收电费利率调整费的问题。
在入炉功率相同的情况下，并联电容补偿装置投运后，矿热炉变压器高、中压线圈电流减少，低压电流不变，可降低变压器的负载损耗，但入炉功率变化不大，产量不会增加。
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。
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。
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矿热炉电能质量解决方法，矿热炉无功补偿设计，矿热炉无功补偿方案
矿热炉行业分析
矿热炉是一种高能耗高谐波的电冶炼炉，广东光达电气有限公司根据多年的工业炉工艺的了解，为矿热炉的滤波补偿提供丰富的实践经验，有针对性的提出了一套谐波治理与节能方案，滤波通道的组合合理，无功补偿，无频繁投切，运行稳定，安全，使用寿命长，节能效果显著。
矿热炉在使用中产生大量的谐波，导致电网中的谐波污染非常严重。
矿热炉一般由可控硅整流装置提供直流电源。
可控硅整流装置会在交流侧产生很大的无功功率和谐波电流，导致电压、电流波形严重畸变，功率因数低，造成进线电流大，变压器利用率降低，能耗增加。
谐波还会干扰拉晶控制系统，造成错位、断晶、跳闸，严重影响正常生产。
矿热炉是一种高能耗的电冶炼炉，具有电阻电弧炉的特性。
其功率因数是由炉内电弧及电阻R和电源回路中（包括变压器、短网、集电环及电极）的电阻R和电抗X值的大小来决定。
电阻R电抗X值在矿热炉运行时，一般不变动，它们取决于短网和电极布置的设计和安装。
电阻R与运行时短网上各载流部件的电流密度有关，变化较小，但电阻R却是矿热炉运行时决定矿热炉功率因数的主要因数。
矿热炉电力要求
由于矿热炉比其它电冶炼炉的电阻弱，故其功率因数相应地也降低些。
除了一般小型矿热炉的自然功率因数能达到0.9以上，而容量在10000KVA以上的中、大型矿热炉的自然功率因数都在0.9以下，矿热炉容量越大，功率因数越低。
这是由于大容量矿热炉的变压器感性负载越大，短网越长，电极插入炉料较深增加了短网的电抗，因而降低了矿热炉的功率因数。
为了减少电网的损耗，提高供电质量，供电局要求用电企业的功率因数要在0.9以上，否则要对用电企业处以高额罚款。
同时功率因数偏低，也会降低矿热炉的进线电压，影响电石的冶炼。
故目前国内外大容量矿热炉都要加装无功补偿装置，以提高矿热炉的功率因数。
现在投运的无功补偿装置通常以补偿装置的接入点分为下列两种方式：
1、补偿装置接入矿热炉变压器高压侧，称高压无功补偿；
2、补偿装置接入矿热炉变压器低压侧，称低压无功补偿；
矿热炉无功补偿装置的应用
1、高压无功补偿
矿热炉变压器高压侧电压一般为10KV、35KV、或110KV。
高压补偿又分两种：一种是直接将补偿装置接于高压侧；另一种是通过补偿变压器接于高压侧。
用相应电压等级的补偿装置（包括电力电容器、开关、电抗器、避雷器、保护等成套设备，下同），直接接入矿热炉变压器高压侧（补偿装置接在矿热炉变压器进线端），也可以直接在变电站中，单独或集中补偿。
其特点是：
1）设备简单，投资少；
2）补偿装置出现故障时电流不通过矿热炉变压器；
3）补偿装置不受矿热炉变压器接线变换及矿热炉其它方面变化的影响。
2、低压无功补偿
2.1原理
低压无功补偿是利用现代控制技术和短网技术将大容量、大电流的超低压电力电容接入矿热炉的二次侧的无功补偿装置。
该装置不仅是无功功率补偿原理的最好体现，还可以使矿
热炉的功率因数在较高值运行，降低短网和一次侧的无功消耗，消除3次、5次、7次谐波。
调平三相功率，提高变压器的输出能力。
控制的重点使三相功率不平衡度下降，达到三相功率相等。
使坩锅扩大、热量集中，提高炉面温度，使反应加快，达到提高产品质量、降耗和增产的目的。
此技术属于将原来成熟的就地无功补偿技术应用到矿热炉的二次低压侧，由电容器产生的无功功率，通过短线路，一部分通过矿热炉变压器由系统吸收，另一部分补偿矿热炉变压器，短网和电极的无功损失，增加了输入矿热炉的有功功率。
同时采用了分相补偿，使矿热炉内三相电极上的有功功率相等，达到提高功率因数，减小三相功率不平衡和改善生产指标的效果。
采用低压就地补偿／滤波技术优点：
1、低压无功补偿可以提高变压器、大电流线路利用率，增加冶炼有效输入，
2、改善三相不平衡。
3、降低高次谐波值。
4、减小变压器及网路附加损耗，可以消除力调电费，节能降耗。
5、提高矿热炉变压器有功出力，从而提高产量，增加经济效益。
矿热炉工程实例分析
广东光达电气有限公司现以在铁合金厂安装一套矿热炉低压补偿装置，安装了低压无功补偿效果是明显的。
不但实现了高压补偿提高进线电压的、电网功率因数的目标，而且增加了输入矿热炉内的有功功率，达到了矿热炉节能降耗增加产量的、降低生产成本目的，对提高矿热炉经济效益起到实质性作用。
根据分析多台安装低压无功补偿装置，矿热炉的生产指标得出：在低压无功补偿装置投用后，电炉变前的功率因数能达到0.90以上，有些甚至达到0.94，矿热炉的功率因数也能有很大的提高。
在使一次电流电流降低15A左右的同时，有功功率可提高3000KW左右，节能降耗3％以上，增产10％以上，使矿热炉的运行参数和消耗指标得到很大的改善。
根据该矿热炉用户所传的数据，和我公司多年来在此行业总结的经验，所确定的补偿方案如下：
贵公司有3台10000KVA的单相电炉变压器，根据矿热炉的工作特性和贵公司提供的测量
数据，功率因数按0.78计算，预计安装后功率因数达到0.98计算，10000KVA的电炉变压器补偿容量为6000KVAR；谐波电压总畸变率（％）及5次谐波含有率（％）均超过国家标准，根据矿热炉电流变化较快，建议安装广东光达电气有限公司生产的低压动态无功补偿装置，能够快速跟踪投切，达到理想的补偿效果。
最终确定安装目前市场上先进的我公司生产的低压动态无功补偿装置；即可解决贵公司电炉系统的谐波污染严重及功率因数低的问题。
矿热炉动态无功补偿装置功效
通过抑制和吸收谐波、杜绝谐振的发生、减少损耗、清洁电网、改善系统用电环境。
1、不会出现谐振爆炸现象；。
2、降低配电网的功率损耗、增加电网输电能力、提高设备利用率；
3、降低用电设备（电机）的能耗，改善运行条件；
4、保护设备、延长设备寿命、减少维修费用；
5、节约电能，提高功率因数，功率因数达到0.92以上；
6、改善电压质量，保证设备正常运行；。
7、谐波控制在国家标准以内。
矿热炉无功补偿效益分析
电炉变压器低压侧通过上我公司的动态滤波及补偿装置，功率因数由原来的0.78左右提高到0.98，这样会使电炉原来的负荷电流大幅度的下降，会减少大量的线路损耗，为企业创造大量的经济效益，以下从几个方面说明产生的效益。
1）降低变压器的占有率：
通过动态滤波及无功补偿装置可降低变压器的占有率，扩充变压器容量，充分发挥投资效率，减轻变压器长期长期超负荷的负担，为企业创造了较大的效益。
电炉变压器的容量为30000KVA，实际运行容量为：30000×115％＝34500，低压侧安装动态滤波及无功补偿装置前功率因数为0.78左右，安装后功率因数达到0.98以上。
安装补偿滤波装置后变压器的电流下降，从而炉变压器容量的占有率也下降，减轻了变压器的负担，延长了变压器的使用寿命，减少了日常维护费用。
2）电炉变压器通过上我公司的动态滤波及无功补偿装置后线路中的无功电流大大减少，从而大大减少了有功损失，降低了变压器有功损失（铜损）及降低线路损失。
线损降低率与变压器铜损降低率是32％，大大节省了线路损失，减少了系统中的有功损失，节省了电能。
3）治理谐波所产生的效益
滤除谐波，改善用电环境，提高产品质量，确保了设备正常运行
当系统存在谐波时：会增大有功损耗。
谐波使设备绝缘强度降低，减少设备的使用寿命。
谐波是变压器产生噪音的重要来源。
谐波会增大变压器，电动机的涡流损失。
由于集肤效应，谐波会增大线路、变压器的阻值，这样大大增加了线路损耗，给企业造成了浪费。
通过谐波治理，给企业创造了经济效益。
4）改善电压质量
当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失△U也就减少了。
从而稳定了线路电压，提高电压质量。
5）消除力率电费
电炉变压器未投用滤波及补偿装置前功率因数平均为0.78左右，功率因数没有达到国家标准。
功率因数0.78时罚款比例为6％，通过安装广东光达电气公司的动态滤波及补偿装置可消除力率电费。
功率因数超过0.9，还会产生奖励电费。
力率电费＝（电度电费＋基本电费）×6％
通过以上分析，电炉变压器安装广东光达电气公司的低压动态无功补偿装置所产生的直接节电率为6％左右，还没有计算由于改善了电压质量而延长了设备的使用寿命，减少了设备日常维修费用，提高产品质量，减少投资等间接效益。