电石炉高低压补偿以及设备参数

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，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，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。如果采取适当的手段，提高短网功率因数，改善电极不平衡度，那么将可以达到以下的效果：A、降低生产电耗3%〜6%；B、提高产品产量5%〜15%。四、电石炉高、低压无功补偿方式选择及依据：为了解决电石炉功率因数低的问题，目前一般采用电容补偿的方式来解决，常用补偿方式分为高压补偿和低压补偿两种。高压补偿的特点：高压补偿优点：设备简单，投资少，集中补偿，占地空间较小。高压补偿缺点：之前，在我公司采用高压集中补偿手动投切电容器的方式控制补偿容量。这种控制方式使高压补偿普遍出现下述问题：能够提高供电线路的功率因数，避免电力部门的力率电费罚款，但是不会改变无功电流在短网和变压器低压侧的流转和耗能，不能提高变压器的有功出力，不能改变三相不平衡的运行工况。补偿精度不高。靠人工控制投切，在操作时，从观察功率因数的变化，到了解负荷变化，再选择各组电容器容量，最终采用投切电容器，操作人员的判断与实际情况必然存在较大时差。出现该投未投，该切未切。因此人工操作投切，费时费力，补偿容量都只能采用大组的方法，一般都是上千乏(kVar)一组，无法实现小组投切，如此必然使投切容量过大，同样影响补偿精度，另外，由于高压操作的危险性，同样使操作人员尽量减少投切的操作频度，客观上极难做到投切随时。（3）传统的人工控制补偿手段由于存在上述问题，显然已无法满足电网安全，设备高效，经济效益优化的现代化企业管理要求。尤其是各地对企业用电功率因数与电压合格率提高标准，后，人工控制手段的落后更为明显。（4）目前高压补偿采用的控制器，对于高压电网，不能实现频繁投切。（三）低压补偿特点（1）低压补偿优点：方便维护，电气元件容易更换。三相分开控制，根据各相电极的无功损失分相进行补偿。（2）由于电石炉整个配电网中，最大的无功消耗在短网上，当低压补偿补偿了低压侧短网的无功功率后，同样能够提高供电线路的功率因数，避免电力部门电费罚款（功率因数时，电力公司对用电单位进行处罚）。□COS<0.9（3）同时提高变压器的有功输出能力，提升变压器二次电压，有利于电石炉电极的下插，单项控制，分相动态补偿可使达到三相功率平衡。使电石炉的功率中心、热力中心和炉膛中心重合。使坩埚扩大，热量集中，提高炉而温度，使炉内反应加快，达到降耗和增产的目的，增加了电石炉的使用寿命。综上可见：依据无功补偿的原则，哪里需要哪里补，根据变压器自身的铁损、铜损及其容量，根据流转于短网、电极等处大量的无功功率，动态分相补偿足量的低压补偿为最佳的补偿方式。五、选择低压无功补偿对电石炉的影响：（一）短网电压在补偿后明显提高，便于电极适度深插，特别有利于在埋弧状态下扩大熔池体积，提高熔池温度，能够在增加产能的同时减少热耗散。（二）提高产能、产量，降低炉变自身损耗率和电炉能量损失率，降低产品单耗。（三）低压补偿分相补偿于短网末端，充分实现就地补偿原则。采用动态分相补偿，可平衡三相电极功率，减少热能在电极间流转的消耗。六、电石炉低压补偿选型：（一）补偿电容量的正确选择，是获得良好补偿效果的重要环节，具体选择时，可考虑如下几个因素：（1）供电变压器的空载无功补偿一般可选变压器总容量3%的并联电容器作为固定补偿，以补偿变压器的空载无功损耗。（2）确定多路补偿的容量梯度了解用电负荷的最大值、最小值、负荷的波动情况，根据具体情况以确定电容器的投切步长和分组路数，做到对无功变化的精确跟踪。（3）平衡补偿、分相补偿、复合补偿的选择确定三相负荷的不平衡程度，必要时需进行现场测量，以确定采用三相平衡补偿还是采用复合补偿方式。当三相严重不平衡时，最好选用适当容量的分相补偿。（4）确定补偿电容器的总容量测量自然功率因数，确定目标功率因数，根据两者之差确定所需要的无功补偿总容量。若已知：有功功率P，自然功率因数，目标功率因数。则所需补偿的电容器总容量为TOC\o"1-5"\h\z1DC0S2DCOSQ=P-二］IVcos2^-1VCOS2^-1I1127根据变压器超负荷运行时1.2倍计算，还有根据电容器在额定的电压下可以达到额定输出量电容器在使用过程中因为自身损耗综合以上三点我公司对补偿量要求为变压器额定功率补偿的1.6倍计算。Q=12660KvarX1.6=20256Kvar，因此我公司30000KVA电石炉在补偿20256Kvar可满足需求。二）补偿点的选择（1）对于高压供电系统，在变电站35千伏母线上装设集中补偿方式的并联电容器组，只能增大变压器与35千伏母线之间及上一级电压等级线路的功率因数，对变压器低压侧的功率因数值不能改变，短网上各配电变压器所提供的无□COS功功率仍需从这里送出，各送出线路上的线损不能降低。所以对于高压供电系统的无功补偿，最好选择随线路上配电变压器装设低压无功补偿装置，进行分散补偿方式。这种方式易于根据无功负荷需要选择补偿容量，具有“哪里缺在哪里补，缺多少补多少”，同时还能把一级电压等级的线路线损降低一部分的特点。电炉低压电容补偿装置，能够降低变压器一次及二次电流，提高二次电压及一次侧功率因数，将三相功率不平衡保持在稳定炉况条件下，炉内熔池热区扩大、冷区缩小，减小冶炼的断孤时间、缩小死区，提高冶炼强度及反应效率，增加产量、提高质量，降低电单耗，有效降低产品的单位成本。

电石炉低压短网动态无功补偿装置参数序号元件名称参数名称技术参数主要硬件设备技术性能1电容器类型自愈式低压并联电容器额定电压250VAC允许工作电压1.1倍额定电压额定容量26kVAR数量273只总容量1500kVAR允许工作电流1.43倍额定电流耐压极间2.15倍额定电压10秒，极-壳3000V60秒损耗角正切值tga^0.001自放电特性断电后5分钟之内电压低于30V制造商苏容、西容、桂容感抗与电容器匹配2电容器柜结构及分断能力不低于GGD3（GGD3—承载热稳定电流（1秒）有效值50千安；峰值105千安；最大额定电流3150安。）柜内架构材质304不锈钢冷却方式自然风冷尺寸（宽X高X长）1100X2200X1000mm数量12面3熔断器额定电流125A分断能力500V120kA数量273套

制造商德力西等国内大厂4接触器类型电容切换专用接触器额定电流、电压125A380VAC控制电压220VAC瞬态限流功能有电寿命10万次（120次/小时）数量288只5互感器、电流表变比800/5精度等级0.5数量144套6PLC柜尺寸（宽X高X长）1000X2200X600mm防护等级IP42冷却、照明方式强制风冷、自带照明7PLC运算速度N0.05us存储器容量^512k数字量输入^310数字量输出^146模拟量输入^24点模拟量转换精度^13位模拟量输入隔离单独一对一配置四线制隔离器数字量输出隔离输出点一对一配置中继隔离通讯接口Profibus-DP制造商西门子等8触摸屏尺寸^10.4寸LCD类型彩色TFT面板防护等级IP66控制变量显示数@048通讯接口工业以太网制造商与PLC同•制造商

9中间继电器额定电流12A控制电压DC24V或AC220V10信号隔离器输出类型4-20mA供电电源DC24V隔离类型三端口隔离11电源类型24V开关电源输入电压176-550VAC输出电压DC24V输出电流^15A12电量采集仪一次侧分相电参量实时采集并能显示各相功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、电压、电流、谐波电压、谐波电流等一次侧三相电采集实时采集并能显示累计有功电度、累计无功电度、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、电压、电流、谐波电压、谐波电流等13补偿短网铜材材质T2铜管尺寸70X10mm铜管联接方式同心对焊电容器与补偿短网间导体25mm2阻燃电缆补偿短网与电炉短网联接方式螺栓连接绝缘处理外露导体全部用云母带、保护扎带包裹，涂装环氧树脂及绝缘漆钢材生产商洛铜、辽铜等国内一级大厂控制系统主要功能14触摸屏状态参数功率因数显示各相及总体参数视在功率、有功功显示各相机总体参数

率、无功功率电度显示有功及无功电度电压、频率、电流分相显示炉变一次侧、二次侧、以及补偿系统参数接触器状态实时动态显示每只接触器投切状态，并显示各分相投用接触器数量及总量温度显示补