矿热炉补偿问题的探讨
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)。
矿热炉功率因数的补偿

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。
浅谈矿热炉无功补偿特性

以下几个方面:
( 1 ) 增产 5 %以上, 电炉 容量越大 , 增产 效果越 明显; 对大极心 园、 低自 然功率因素 的矿热 炉, 不仅有 明显增产效果 , 还有明显 的降低 单位产 品电 耗 的 效 果 ( 2 ) 功率 因 素不 低 于 0 . 9 。 ( 3 ) 提 高变压器 、 大 电流线路利用率 , 增 加冶炼 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 高电源输 入电压 、 提高变压器 的出力 、 增 加冶炼有效输入功率。 料 的熔化功率是与 电极电压和料 比电阻成函数关系 的, 可 以简单表示为 P = U2 / Z料。 由于提高了变压器的载荷能力, 变压器向 炉膛输入的功率增大, 实现增产 降耗 。 ( 4 ) 有效改善三相 交流工频矿热 炉三 相有功不平衡状态 , 消除强、 弱相 现象 。 由于三相短 网系统布置、 炉料不可能达到很平衡, 这样三 相电极就存 在不 同的 电压、 不同的功率, 从而产生三 相不平衡的强 、 弱相现象 。低 压补 偿采用单相并联的方式 接入补偿装置 , 可 对各相所需补偿容量进 行单独调 节, 从而使三相功率因素达到…致, 平 衡三相 电极工作 电压 , 均衡 三相 电极 吃料速度, 改善三相电极强、 弱相 现象 , 以实现增产 降耗 。 在改善强、 弱相现 象 的同时 , 改善 了炉膛工作环境, 使炉膛受热更均衡 , 从而延长 了电炉工作 寿命 。 ( 5 ) 对二次 系统产生 的高次谐波进行 有效治理 , 减 少 了 谐 波 对 供 电 装
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。
串联补偿在矿热炉上的应用研究

串联 补偿 在 矿 热炉 上 的 应 用 研 究
刘 海 源 , 张 龙 , 郭 天 兴
( 1 . 陕西榆林 电力设计院 , 陕西 榆林 7 1 9 0 0 0 ;
2 . 西 安 布 伦 帕 电能 质 量 技 术 研 究 所有 限公 司 , 陕西 西安 7 1 0炉 串联 补偿 性 能 的分析研 究 , 说 明 了矿 热 炉 串联补 偿 方式 可有 效地提
Abs t r a c t: I n t h i s p a p e r , t h e p e r f o r ma nc e o f t he s e r i e s c a p a c i t o r c o mp e n s a t i o n o f t h e s ub me r g e d a r c f ur n a c e i s a n a l y z e d a n d s t u d i e d . I t i s s h o wn t ha t t h e s e ie r s c a p a c i t o r c o mp e n s a t i o n o f t h e s u b me r g e d a r c f u na r c e c a n c o mp e n s a t e e f f e c t i v e l y p o we r f a c t o r , i mp r o v e e f f e c t i v e po we r s i g n i ic f a n t l y, e n ha n c e e f f e c t i v e o u t p ut o f t h e f u r n a c e b y 3 0% — 。 4 0% a n d d e c r e a s e s i g ni f i c a n t l y pe r u n i t y i e l d e n e r g y c o n - ・
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
矿热炉无功补偿的几个问题和解决方案

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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
铁合金生产的三种冶炼模式
要求能量在渣层放出的埋弧和热炉口操作(A型) 要求能量集中在反应区的埋弧和冷料面的操作(B型) 要求能量在熔池表面放出的明弧和热炉口操作(炼钢炉)
二次补偿技术为什么会产生不同效果?
高碳锰铁、高碳铬铁、 硅锰合金矿热炉炉膛结构示意图 A型
1. 松散的烧结料;2. 软熔带;3. 渣焦混合物;4. 焦炭层;5. 渣层(有焦炭);6. 渣层; 7. 金属;8. 死料区;9. 电极碎块;10. 电极;11. 碳砖;12. 出渣口;13. 出铁口
搞补偿节电了吗? 二次补偿比一次补偿好吗? 如何利用好就地补偿技术?
补偿技术节电的含义
静态补偿 3w~5w/kvar •电容补偿的电力消耗:
动态补偿 10w~15w/kvar •供电部门对用电企业要求:
cos0.90,否则罚款 ——节省电费
•矿热炉熔炼特性参数的优化 —— 节电
矿热炉电热冶金的基本原理
而不是指提高某个电感性负载的功率因素。
矿热炉低压补偿冶炼系统电气图
供电网络 110KV
CT PT
变电站 变压器 110/35
电 炉 电炉变压器
供电网 一次侧35KV
35KV 二次侧(100200V)
电炉冶炼 短网系统 (低电压 大电流)
Cos =?
Cos =?
水冷 电极 电缆 系统
炉膛
需要讨论的几个问题
T = 1192 ℃ ∆H = 4890kJ/kg (Mn)
(SiO2)+ 2C =[Si] + 2CO
(2)
G 0 = 689860 - 361.38T (J/mol)
T = 1637 ℃ ∆H = 24637kJ/kg (Si)
不同种类铁合金产品的理论电耗
理论电耗(Kwh/t)
7700 7200 6700 6200 5700 5200 4700 4200 3700 3200 2700 2200 1700
(MO)渣中+C M+CO
有焦炭层
无渣法冶炼(Si系) MO+C M+CO
电弧加热为主 无焦炭层
冶炼温度和入炉功率
冶炼温度
电弧热—— 热等离子体 3×103——4×103 K (属低温等离子体;核聚变、激光聚 变,属高温等离子体,106 ——108K)
电阻热—— 焦炭层、熔体<3×103 K
功率密度——维持反应温度的电能输入要求
报告内容
• 矿热炉补偿技术发展的几个阶段 • 矿热炉低压(二次侧)补偿中的技术问题 • 如何利用好就地补偿技术——
大型矿热炉自动控制基础之一
几类补偿方式
• 高压补偿 • 中压补偿 • 低压补偿
早期铁合金矿热炉的补偿方式
近些年来在铁合金行业逐步得 到认同,但仍存在一些争议
高压补偿
110kVΒιβλιοθήκη 10kVFeMn75C7.6
Mn65Si17
Mn60Si30 FeAl25Si30 FeAl50Si20
不同牌号的铁合金
FeSi45
FeSi75 15
铁合金冶炼的几个重要概念
有渣法冶炼 无渣法冶炼
不是指最终产物有无渣而言,而是 指冶金反应的机理(或形式)
碳热还原 电热还原
不是指有无还原剂(碳)参与反应, 而是指冶炼过程所需能量的来源
炉料配热系数
C Q料 R池 Q总 R池+R料
操作电阻
R R池 R料 R池 +R料
R与C之间的关系
R CR料
与配热系数有相关的炉内 电流分配的冷态模拟
Ib It
=4.36C L 1.52H DC C0.19
式中: I b —熔池内通过电极端部流经熔池底电流
It
与输入的总电流之比;
L —熔渣的电导率,mS/cm ;
典型的无渣法与有渣法冶炼基本反应
硅铁合金(无渣法) SiO2 + 2C = Si(Fe) + 2CO
锰硅合金(有渣法) ( MnO2 ) + ( SiO2 ) + 6C = MnSi + 6CO
还原剂 —— 焦炭、兰炭、木炭 能 量 —— 电能
冶炼工艺与电——热转换形式
冶炼模式
电热——转换形式
有渣法冶炼(Mn系、Cr系) 电阻加热为主
CT
矿热炉变
动力变
某企业变电所主结线图
中压补偿
110kV 10kV
35kV 6kV
110/10kV补偿
35/6kV补偿
中压补偿的基本模式结线图
低压补偿
35kV
35kV
35kV
变压器出口补偿
短网末端补偿 变压器出口、短网末端同时补偿
在低压侧补偿的几种结线方式
110kV 20MVA
5MVA
10kV
C —焦炭电阻率,mS/cm ; H C —焦炭层厚度,mm; D C —焦炭粒度,mm 。
有渣法冶炼电流分配的冷态模拟结果
通过调整电 0.35 极插入深度
0.30
溶液电导率 电极插入深度
I /I bt
0.25
0.20
0.15
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
熔融层操作电阻 ()
硅铁及硅铁合金炉炉膛结构的示意图 B型
1-预热区;2-烧结区;3-还原区;4-电弧区;5-熔池区; 6-假炉底;7-死料区;8-电极; 9-炉衬; 10-出铁口
镍铁合金矿热炉(熔分炉)炉膛结构示意图
遮弧冶炼过程
电渣冶炼过程
负载性质对变压器外特性的影响
二次侧补偿的意义——提高入炉功率
有渣法冶炼矿热炉内配热系数的重要性
I P
V cos
但负载电流不变,因为所加的电压和负载参数没有改变。
电力部门要求补偿的意义
因此,负载的有功功率没有变化,但由于线 电流变小,减少了线路的功率损耗。 当电压一定时,功率因数提高,增加了线路输送 有功电流的能力 供电部门要求用电单位的功率因素必须达到
cos0.9的含义是指提高电源或电网的功率因素,
MOx + xC = M + xCO ΔGθ = ΔHθ - ΔSθT
ΔG < 0 反应自发进行
要求炉内达到一定的反应温度T开
ΔH — 焓变(矿热炉内ΔH > 0,吸热反应)
维持炉内反应温度,需要提供电能kwh
矿热炉内生成硅、锰金属的温度和能耗
(MnO)+ C = [Mn] + CO
(1)
G 0 = 268990 - 183.5T (J/mol)
Bbc
矿热炉
3000kvar
1800kvar
升压补偿的主结线图
电容补偿的基本原理
i ir
R
ic
Ic
iL
L
C
V
I
1
I1
电容器并联补偿原理图(秦曾煌主编 电工学 P146)
补偿前后功率因数、电流的变化
补偿前:功率因数 cos1 ,线路电流(即负载电
流)为
P
I1 V cos1
补偿后:功率因数 cos ,线路电流为