矿热炉低压侧无功补偿的应用

一、实施低压无功补偿的原因对电力供电网进行无功补偿可以提高功率因数，降低供电网路的无功损耗损，提高供电质量，具有极大的经济效益。目前国内一部分矿热炉在35KV侧或10KV和110KV侧进行了一定容量的无功补偿，以使矿热矿运行的功率因数提高至供电职能部门规定的指标以上，避免因功率因数较低而被罚款，但这种补偿方式在应用于矿热炉无功补偿时只能提高矿热炉电量计量点的功率因数，对提高产量和降低能耗意义不大，无功补偿的性能和效益还存一定缺陷。针对矿热炉而言，系统无功主要是由电弧和短网引起的，而短网的大电流特征决定了无功的消耗将绝大部份以无功电流的形式体现在短网上，另一方短网到达电极所产生的压降必然不同，在冶炼上就存在我们通常所说的强、弱相之分，就在冶炼上形成炉膛中心，热力中心和功率中心相互错位，这不仅增加了工艺操作的难度，因三个中心的不统一使熔池扩大受到一定的限制，炉膛利用率难以提高；还由于高压或中压补偿只是补偿变压器前供电线路的无功损耗，对改善高压侧的供电状况、提高运行功率因数是有好处的，效果也是明显的。但由于它的接入点决定了高压或中压补偿不能降低低侧短网上大量的无功损耗，对改善因三相短网布置造成的三相不平稳状况更是无能为力的。基于矿热炉短网布置的不平稳性及其短网上大量的无功损耗，以及在炉变高压侧或中压侧实施无功补偿的局限性，我们可以得出以下两点推断：
将补偿接入点选择在靠近短网与电极连接处对低压短网进行无功补偿，具有极大的节能潜力。由于短网布置的不平衡性，在对低压侧短网实施分相可调补偿后，应可以改变目前的强弱相状况，使三相功率基本平衡。二、无功补偿的本质在电力电网中由于有贮能元件的存在（一般情况为电动机和变压器的线圈），便形成无功电流在电源与该元件之间随电压的波动而进行充放电。无功补偿就是用性质完全相反的储能元件与该元件并联，使这一充放过程在两个贮能元件之间进行，缩短无功电流的路径，从而达到减少无功损耗，降低线路压降的目的，所以在一般情况下，无功补偿按照就近补偿的原则来考虑。
基于降低矿热炉短网上无功电流和平衡三相功率两方面考虑，我们根据矿热炉三电极及短网的布局，将无功补偿接入点向电极靠近，将补偿点选在短网与电极连接处，进一步缩短无功电流流经的路径，把短网与炉变二次侧因无功电流往返引起的损耗降下来。同相间跳线处的连接汇流铜板上，以最大限度地降低短网无功损耗。我们对在一定参数下，对一定容量的矿热炉实施低压补偿依据以下公式进行了理论计算。依据矿热炉18000KVA的容量，0.86的功率因数，当实施二次低压补偿时提高到0.92运行，经过计算得出：（1）变压器增容量ΔSB＝1200KVA，增容率为6％。（2）短网线损降低ΔΔP1％＝7.6％。
即：将无功转化后，在原来基础上有功功率增长率为7.6％。三、系统设计根据矿热炉三相电极运行特点，在设计上我们采取了三相不等量就地分相补偿，调平三相功率的方案，系统特点主要体现在以下几个方面。将补偿的接入点选择在短网相间跳线处的连接汇流铜板上，以最大限度地降低短网无功损耗。
在补偿方式上，我们采取了分相就地补偿即三相补偿围绕各自的接入点，分开就近布置，以降低补偿短网上的线路无功补偿容量损耗，同时节省用户在补偿短网上的投资。为达到将三相功率调平的目的，我们将每相补偿容量分为静态和动态补偿两大部分，三相静态补偿直接同时投入，将三相功率基本拉平，在此基础上，动态补偿控制系统采集系统相关信号，依据我们内置的算法，达到将三相功率最后调平的目的。在达到调平三相功率目的的基础上，为保障整体设备的使用寿命，尤其是其中的关键部件——电容器的平均使用寿命，在控制上我们采取了“先进先出”的原则，即每一最小基本单元的投入或切除的必要条件是：该单元前一相邻单元己投入或己切除。这样可保证动态部分的每一最小单元在使用时间上均大致相等，从而保证了整体设备的使用寿命。为降低投切电容器时的冲击电流，在每一最小单元投切时，我们采取了相应的限流措施，以将其投切峰值电流限制在电容器对冲击电流能承受的范围之内，以延长电容器的使用寿命。
1。运行结果通过对204＃炉（6300KVA）电炉低压补偿项目的实施，经过三个月的连续运行测出如下运行参数。（生产FEMN65SI17）（1）变压器增容量增加，增容率为8％。（2）短网线损降低将无功转化后，在原来基础上有功功率增长率为9％。
（3）在这套装置投入一月后，从实际运行来看，6300KVA电炉指标较之低压补偿装置投运前，产量提高了8％，节电率达到5.5％，效果是显著的。

设备简介
LC-RXⅡ电力动态滤波补偿装置是一种经济型滤波兼补偿设备，滤波补偿回路由电容器和电抗器组成，电容器电抗器通过专业设计制造，具有较高的场强和稳定性。投切控制设置为自动和手动投切，根据谐波源设备的使用情况由控制器或工作人员投切滤波各支路。操作简单，维护方便，经济实用。 主要适用于电力系统含有谐波，负荷变化平稳，需要补偿无功功率提高功率因数，改善设备使用效率，避免无功罚款的用户。凡涉及到整流、逆变、变频的电气设备都可以使用。
LC-RX Ⅱ型滤波补偿装置是采用微电脑动态补偿控制器，主回路采用高性能接触器投切滤波支路的控制方式，自动投切。设备技术先进、功能完备、可靠性高、维护量小、经久耐用等特点。就地进行滤波补偿，改善用户的功率因数及谐波状况，实现节能提高用户经济效益。装置能在外部故障或停电时自动退出工作，送电后自动恢复运行。  

主要特点
1.针对用户系统谐波无功专门设计制造，抑制高次谐波补偿无功功率。  
2.设备投入，受电功率因数提高到0.95以上，使配电网的线损降低、配电变压器的承载效率增加。  
3.采用高性能接触器及综合保护控制系统投切各滤波补偿支路，使设备操作简单安全可靠。  
4.快速检测系统情况，根据系统要求（谐波情况、无功情况）自动或手动投切，实时滤波补偿无功。  
5.保护功能齐全，具有短路保护、过压保护、过流保护等，运行可靠性高。  
6.改善冲击负载引起的电流冲击，减少电压波动和抑制电压闪变，提高电压稳定性，改善电压质量。  
设备规范  
工作电压：220V/380V/660/750V/1000V （-15%～+10%）  
工作频率：工频50Hz （偏差1Hz）  
环境温度： -25~+40°C  
海拔高度： <=2000m  
环境湿度：相对湿度<=85%（25℃）  
空气质量：无腐蚀性气体，无导电尘埃，无易燃易爆气体。