矿热炉谐波治理与节能

1、1.矿热炉谐波治理与节能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。业务垂询生公司网站： .c n1.1.前言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

2、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？和电源回路中（包括变压器、短网、集电 环及电极）的电阻？和电抗？值的大小来决定。?=电阻？电抗？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 ?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 ?却是矿热炉运行时决定矿热炉功率因 数的主要因数。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 10000k

3、VA 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，称高压补偿；2、补偿装置接入矿热炉

4、变压器低压侧，称低压补偿；12无功补偿装置电弧电抗变压器电疣高压补偿电弧电抗P变压器电抗i、高压补偿表示有功电度，功率因素计量点，图中环路表示无功补偿电流路径。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

5、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。1.3. 低压补偿原理低压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

6、，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。1.4. 工程实例分析广东广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，

7、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，

8、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。1.5.

9、动态滤波及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。1.6. 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

10、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：30000X 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

11、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

12、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 安装广东广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）X 6%通过以上分析， 电炉变压器安装广东广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。广东光达电气有限公

13、司根据多年的谐波治理工艺的了解， 为滤波 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。业务垂询生公司网站： .c n1.7. 力率电费是指电力用户感性负载无功消耗量过大， 造成功率因数低于国家 标准，从而按电费额的百分比追收的电费。力率电费执行标准160kW(kVA)以上执行 0.90100160kW(kVA)执行 0.85100kW(kVA)以上执行峰谷平享受优惠单位为：学校(教育局所属)、幼儿园、高校、部队(团级 以上单位)、社会福利机构。标准1、力率电费：是指电力用户无功消耗量过大，造成功率因数低 于国家标准，从而按电费额的百分比追收的电费。2、力率电费的计算：1) 凡实行功率因数调整电费的用户，应装设无功电度表。按每月 实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因数。凡实行功率因数调 整电费的用户，应装设带有防倒装置的无功电度表。按每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因数。？?=?再从？?对照表中查出？?的数值。功率因数计算一律取小数后二位为止，二位以后四舍五入，然后通过功率因功调整电费表查上相应的功率因数调整电费比例；2）功率因数调整电费 =（当月基本电费 +当月电度电费 +附加电费 ）X功率因数调