一、實施低壓無功補償的原因

對電力供電網(wǎng)進行無功補償可以提高功率因數(shù)，降低供電網(wǎng)路的無功損耗損，提高供電質(zhì)量，具有極大的經(jīng)濟效益。目前國內(nèi)一部分礦熱爐在35KV側(cè)或10KV和110KV側(cè)進行了一定容量的無功補償，以使礦熱礦運行的功率因數(shù)提高至供電職能部門規(guī)定的指標(biāo)以上，避免因功率因數(shù)較低而被罰款，但這種補償方式在應(yīng)用于礦熱爐無功補償時只能提高礦熱爐電量計量點的功率因數(shù)，對提高產(chǎn)量和降低能耗意義不大，無功補償的性能和效益還存一定缺陷。

針對礦熱爐而言，系統(tǒng)無功主要是由電弧和短網(wǎng)引起的，而短網(wǎng)的大電流特征決定了無功的消耗將絕大部份以無功電流的形式體現(xiàn)在短網(wǎng)上，另一方短網(wǎng)到達電極所產(chǎn)生的壓降必然不同，在冶煉上就存在我們通常所說的強、弱相之分，就在冶煉上形成爐膛中心，熱力中心和功率中心相互錯位，這不僅增加了工藝操作的難度，因三個中心的不統(tǒng)一使熔池擴大受到一定的限制，爐膛利用率難以提高；還由于高壓或中壓補償只是補償變壓器前供電線路的無功損耗，對改善高壓側(cè)的供電狀況、提高運行功率因數(shù)是有好處的，效果也是明顯的。但由于它的接入點決定了高壓或中壓補償不能降低低側(cè)短網(wǎng)上大量的無功損耗，對改善因三相短網(wǎng)布置造成的三相不平穩(wěn)狀況更是無能為力的。

基于礦熱爐短網(wǎng)布置的不平穩(wěn)性及其短網(wǎng)上大量的無功損耗，以及在爐變高壓側(cè)或中壓側(cè)實施無功補償的局限性，我們可以得出以下兩點推斷：

將補償接入點選擇在靠近短網(wǎng)與電極連接處對低壓短網(wǎng)進行無功補償，具有極大的節(jié)能潛力。

由于短網(wǎng)布置的不平衡性，在對低壓側(cè)短網(wǎng)實施分相可調(diào)補償后，應(yīng)可以改變目前的強弱相狀況，使三相功率基本平衡。

二、無功補償的本質(zhì)

在電力電網(wǎng)中由于有貯能元件的存在（一般情況為電動機和變壓器的線圈），便形成無功電流在電源與該元件之間隨電壓的波動而進行充放電。無功補償就是用性質(zhì)完全相反的儲能元件與該元件并聯(lián)，使這一充放過程在兩個貯能元件之間進行，縮短無功電流的路徑，從而達到減少無功損耗，降低線路壓降的目的，所以在一般情況下，無功補償按照就近補償?shù)脑瓌t來考慮。

基于降低礦熱爐短網(wǎng)上無功電流和平衡三相功率兩方面考慮，我們根據(jù)礦熱爐三電極及短網(wǎng)的布局，將無功補償接入點向電極靠近，將補償點選在短網(wǎng)與電極連接處，進一步縮短無功電流流經(jīng)的路徑，把短網(wǎng)與爐變二次側(cè)因無功電流往返引起的損耗降下來。同相間跳線處的連接匯流銅板上，以*大限度地降低短網(wǎng)無功損耗。

我們對在一定參數(shù)下，對一定容量的礦熱爐實施低壓補償依據(jù)以下公式進行了理論計算。依據(jù)礦熱爐18000KVA的容量，0.86的功率因數(shù)，當(dāng)實施二次低壓補償時提高到0.92運行，經(jīng)過計算得出：

（1）變壓器增容量ΔSB＝1200KVA，增容率為6％。

（2）短網(wǎng)線損降低ΔΔP1％＝7.6％。

即：將無功轉(zhuǎn)化后，在原來基礎(chǔ)上有功功率增長率為7.6％。

三、系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)礦熱爐三相電極運行特點，在設(shè)計上我們采取了三相不等量就地分相補償，調(diào)平三相功率的方案，系統(tǒng)特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

將補償?shù)慕尤朦c選擇在短網(wǎng)相間跳線處的連接匯流銅板上，以*大限度地降低短網(wǎng)無功損耗。

在補償方式上，我們采取了分相就地補償即三相補償圍繞各自的接入點，分開就近布置，以降低補償短網(wǎng)上的線路無功補償容量損耗，同時節(jié)省用戶在補償短網(wǎng)上的投資。

為達到將三相功率調(diào)平的目的，我們將每相補償容量分為靜態(tài)和動態(tài)補償兩大部分，三相靜態(tài)補償直接同時投入，將三相功率基本拉平，在此基礎(chǔ)上，動態(tài)補償控制系統(tǒng)采集系統(tǒng)相關(guān)信號，依據(jù)我們內(nèi)置的算法，達到將三相功率*后調(diào)平的目的。

在達到調(diào)平三相功率目的的基礎(chǔ)上，為保障整體設(shè)備的使用壽命，尤其是其中的關(guān)鍵部件——電容器的平均使用壽命，在控制上我們采取了“先進先出”的原則，即每一*小基本單元的投入或切除的必要條件是：該單元前一相鄰單元己投入或己切除。這樣可保證動態(tài)部分的每一*小單元在使用時間上均大致相等，從而保證了整體設(shè)備的使用壽命。

為降低投切電容器時的沖擊電流，在每一*小單元投切時，我們采取了相應(yīng)的限流措施，以將其投切峰值電流限制在電容器對沖擊電流能承受的范圍之內(nèi)，以延長電容器的使用壽命。

1。運行結(jié)果

通過對204＃爐（6300KVA）電爐低壓補償項目的實施，經(jīng)過三個月的連續(xù)運行測出如下運行參數(shù)。（生產(chǎn)FEMN65SI17）

（1）變壓器增容量增加，增容率為8％。

（2）短網(wǎng)線損降低將無功轉(zhuǎn)化后，在原來基礎(chǔ)上有功功率增長率為9％。

（3）在這套裝置投入一月后，從實際運行來看，6300KVA電爐指標(biāo)較之低壓補償裝置投運前，產(chǎn)量提高了8％，節(jié)電率達到5.5％，效果是顯著的。

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