矿热炉功率因数的补偿
矿热炉低压无功补偿设备的实践应用探讨
低压无功补偿装置属于低压成套配电设备大类中的专门类别。
具有电容器、电抗器等器件特殊的技术要求。
目前，其装置中的投切器件已由机电开关发展到真空开关、电子开关、复合开关；投切控制器也由功率因数取样、三相控制发展到以无功电流、无功功率取样的三相分相智能控制器。
从而形成多种补偿方式，如：静态补偿、分相补偿、混合补偿、纯电容补偿、谐波补偿、滤波补偿等。
低压功率因数补偿装置的核心器件是低压自愈式并联电容器。
西安XD牌自愈式低压电容器采用高性能金属化聚丙烯薄膜作为电介质材料（损耗t anб≤0.001）。
电容器内置放电电阻、熔丝保护装置，制造工艺真空处理、树脂封装、质量可靠。
特别是介质损耗小，适宜大量电容器并联使用。
是矿热炉低压补偿理想的元件。
（电力电容器在运行过程中，除了向电网输送一定的无功功率外，其内部还会耗用一定的有功功率，这就是电容器的损耗。
电容器的有功功率P与无功功率Q的比值，称作电容器的损耗角正切值。
tanб＝P／Q 利用电容器损耗角正切值，可以计算出电容器组的损耗和发热量。
）铁心电抗器的损耗由两部分组成，铁损、铜损。
在设计、制作过程中应予考虑。
电抗器设计加工应考虑抑制谐波与防止对电容器的冲击作用。
在矿热炉系统中实施无功补偿的一些问题的探讨：⑴、无功功率补偿接入点的考虑①、计量点位置的考虑。
矿热炉一般在高压侧计量,补偿点应在计量点的内侧，计量无功补偿后的用电数据。
②、考虑理想的补偿效果。
应在配电负荷末端进行电容无功补偿。
矿热炉应实施高、低压混合补偿。
其原因是低压补偿是最理想的效果，但补偿电容数量十分庞大，实施分段补偿，经济合理。
⑵、电容器工的作环境分析①、矿热炉变压器低压侧为三相三线制，无中心零线，无0序电流。
当负荷不平衡时，三相电压会产生很大的变动（见附件）。
②、矿热炉负荷是电极弧（类似电弧焊机），工作过程中电流、电压、功率因数变化较为频繁，而且变化幅度较大。
③、矿热炉变压器低压侧在结构上无任何开关（因电流数值非常大庞，无法采用开关控制）。
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。
25000KVA矿热炉补偿装置技术方案
25000KV A矿热炉补偿装置技术方案中国陕西沃隆环境工程有限公司2009年12月5日25000KV A矿热炉补偿装置技术方案概述：25000KV A矿热炉生产过程中长期存在功率因数较低、短网电压损失大，三相功率不平衡现象，使电炉变压器满负荷或超负荷运行，而且成品每吨耗电量较多，严重影响了生产经济效益。
针对这种情况采取在变压器低压侧短网与软铜缆的连接点上进行无功补偿，减小无功电流，可以提高功率因数，减少线损，提高二次电压，提高变压器的负载率。
由此可见，在低压侧进行无功补偿，可以有效、直接地减少供电系统存在的无功功率，改善和提高系统的电气参数和技术指标，达到增产增收的目的。
在炉变低压侧进行无功补偿，有如下特点：电流大，环境恶劣，存在一定三相不平衡，针对这一状况，采用如下设计方案。
1、产品遵循的主要标准GB/T5576 低压无功功率动态补偿装置总技术条件ZBK44001 低压无功功率自动补偿控制器GB1497 低压电器基本标准GB12747 自愈式低电压并联电容器IEC831-1-1988 《额定电压660V以下交流电力系统用自愈式并联电容器》GB3983.2 《高压并联电容器》SD205-07 《高压并联电容器技术条件》GB50227-95 《并联电容器装置设计规范》2、补偿方式补偿方式采用低压补偿方式，低压采用0.2KV电容器,根据用户提供的技术参数,补偿总容量为12000KV AR,每相4000KV AR。
在矿热炉工作时，低压采用自动投切方式，对矿热炉自动补偿，保证矿热炉的功率因数保持在0.91左右，使硅锰炉处在最佳工作状态，提高产量，降低电耗。
3．1环境条件3.1.1安装地点：户内3.1.2海拔：≤2000m3.1.3环境温度：-35℃/+45℃3.1.4最大日温差：25℃3.1.5环境湿度：月平均相对湿度不大于60%日平均相对湿度不大于60%3.1.6耐受地震能力：地震烈底：8度水平0.25g垂直0.15g3.2系统运行条件3.2.1 变压器一次电压：35KV3.2.2最高运行电压：42KV3.2.3额定频率：50HZ3.2.4变压器二次电压：122-240V3.2.5电炉常用电压：180-240V3.2.6电容器组接线方式：3.2.7电容器电压：200V3.3设备主要参数3.3.1设备型号：DDGB0.2-4000（三套）3.3.2并联电容器成套装置主要参数3.3.2.1 装置额定电压: 240V3.3.2.2 最高运行电压: 240V3.3.2.3 额定频率: 50HZ3.3.2.4 装置额定电流：4000kvar3.3.2.5 装置额定电流： A3.3.2.6 限流线圈安装位置：电源侧3.3.2.7 电容器额定相电电压：240V3.3.2.8 放电方式：内置放电电阻3.3.2.9 装置投切开关型式：真空接触器3.3.2.10 低压装置投切型式：自动投切3.3.3低压并联电容器主要参数3.3.3.1型号：BKMJ0.2-10-13.3.3.2电容器额定电压：0.2kv3.3.3.3单台电容器额定容量：10kvar3.3.3.4介质：干式3.3.3.5额定电流： A3.3.3.6耐受涌流能力：300In(不超过1000次/每年)3.3.3.7额定频率：50HZ3.3.4电容器特点1、低压自愈式电容器型号：BKMJ。
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。
矿热电炉(矿热炉、电弧炉)低压补偿(目的、意义、作用与方法)分析解析
矿热电炉（矿热炉、电弧炉）低压补偿（目的、意义、作用与方法）分析解析一、常规补偿的目的与意义1、一般补偿的目的及原则一般的企业，众多容量不等的用电设备，连接到供电系统中用电设备的自然平均功率因数都在 0.7 ~ 0.85之间。
这样，供电系统不但要提供有功功率外，还需提供大量的无功功率。
电网的容量或供电变压器的容量单位都是千伏安（KVA）或兆伏安（MVA）。
也可以说，电压与电流的乘积是容量。
当电网的供电容量一定时，用电设备功率因数低，无功会占去了一部分供电容量，也会降低供电的效率。
另外，功率因数低，无功电流在供电线路上也会使损耗增加。
所以，低压补偿的主要目的有两个：提高供电效率，把无功占的容量释放出来。
减少无功电流在线路上的损耗。
2、补偿的原则补偿还有一个原则就是：“分级就地补偿”。
就地补偿是说，在用电设备旁边安装补偿装置进行补偿。
例如：供电线路有 100 米或更长。
用电设备功率因数不高，这样，供电线路上有：有功电流，还有无功电流。
导线都有电阻。
线路损耗为：PS = I²R。
PS—线路损耗。
I—线路电流（有功加无功）R—线路电阻这样，无功电流就增加了线路损耗。
如果我们在设备旁边安装了补偿装置，大部分无功电流被补偿装置分流（无功电流路线短了），不再流过供电线路，这样，损耗就降了下来。
但有一点要说明的是，补偿后：用电设备电流（I）= 补后供电线路电流（I1）+ 补偿电流(IC)的矢量和。
线路损耗减少是有条件的。
假如线路都取合理电密，当供电线路较长，补偿线路很短，损耗减少是肯定的。
这就是我们所说的“就地补偿"的原因。
如果给设备供电的是一台变压器，距离设备又很近，我们再来做低压补偿，由于低压侧电流很大，补后的电流代数和大于补偿之前的电流。
损耗又与电流的平方成正比，损耗增加是毫无疑问的。
二、矿热电炉低压补偿矿热炉低压补偿在国内做的比较多，但很多人对矿热炉低压补偿的作用认识还比较模糊。
一些人不经过测试计算，没有任何根据，只凭想象就做出了许多结论。
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矿热炉功率因数的补偿方案
一、补偿的方式
矿热炉电炉的功率因数补偿大致有三种。
即高压补偿、中压补偿和低压补偿。
1、高压补偿可以解决供电局对用电功率因数的最基本要求，但解决不了电炉变压器的出力问题。
随着电炉的容量越来越大，供电的电压也越来越高。
这样就给高压补偿也带来了一些困难。
2、低压补偿可以解决电炉变压器的出力问题，但低压补偿的电流几万安培，设备庞大，施工也比较困难，设备运行时，大量的接触器频繁动作，设备的故障率及设备维护量都很大。
3、所谓的中压补偿，即利用变压器的中压10KV线圈做补偿。
中压补偿分两种：一种是中压并联补偿，一种是中压串联补偿。
1）中压并联补偿的作用与高压补偿差不多，中压并联补偿主要是解决电炉变压器的高压侧电压太高不好补偿的问题，即采用中压并联补偿。
这种补偿同样解决不了电炉变压器低压线圈的出力问题。
2）中压串联补偿的作用与低压补偿差不多，他可以解决电炉变压器的出力问题，当然，功率因数也可以补偿到0.92以上。
它也存在着补偿投入后容升电压比并联补偿要高的问题。
但可以通过调低有载开关档位的办法解决。
二、中钢吉电矿热炉功率因的补偿方案
中钢吉电矿热炉一般采用中压串联补偿，实施串联补偿后功率因数达到0.9~0.92以上。
同样入炉功率也达到了0.9~0.92以上。
1、中压串联补偿的主要设备：
1）10KV的电容器约为变压器额定容量的80％左右。
2）6个电感线圈。
3）3个高压柜：1个开关柜；1个PT柜；1个过压保护柜。
4）1个补偿操作控制台（包括一台电脑及PLC）。
2、电炉变压器
根据串联补偿的需要，要对电炉变压器中压线圈的容量作相应的调整。
调整后的变
压器的重量大约增加10％
3、中压串联补偿的设备布置
中压串联补偿的设备可布置在压放平台上，用10KV电缆与电炉变压器连接。
（比
低压补偿的连接要简单的多）
三、中压串联补偿的投入与运行
中压串联补偿的设备在开炉时，暂时不投入运行。
当负荷稳定后即可把中压串联补偿的设备投入运行。
投入时电流不应超过额定电流的60％。
设备投入运行后，不需要跟随电炉的负载对电容的容量进行动态调整，电炉的功率因数基本稳定，不随负载的波动而变化，只要设计时参数计算的准确即可。
这是不同于低压补偿的。
四、中压串联补偿设备的费用
中压串联补偿的设备的费用应该略低于低压补偿的费用。
当电炉变压器的设计参数从新计算完成后，即可计算出补偿电容的容量。
中钢集团吉林机电设备有限公司
2009-8-10。