礦熱爐是一種高能耗高諧波的電冶煉爐，上海坤友電氣有限公司根據(jù)多年的工業(yè)爐工藝的了解，為礦熱爐的濾波補(bǔ)償提供豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有針對(duì)性的提出了一套諧波治理與節(jié)能方案，濾波通道的組合合理，無(wú)功補(bǔ)償，無(wú)頻繁投切，運(yùn)行穩(wěn)定，**，使用壽命長(zhǎng)，節(jié)能效果顯著。

一、前言

礦熱爐在使用中產(chǎn)生大量的諧波，導(dǎo)致電網(wǎng)中的諧波污染非常嚴(yán)重。礦熱爐一般由可控硅整流裝置提供直流電源?？煽毓枵餮b置會(huì)在交流側(cè)產(chǎn)生很大的無(wú)功功率和諧波電流，導(dǎo)致電壓、電流波形嚴(yán)重畸變，功率因數(shù)低，造成進(jìn)線電流大，變壓器利用率降低，能耗增加。諧波還會(huì)干擾拉晶控制系統(tǒng)，造成錯(cuò)位、斷晶、跳閘，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

礦熱爐是一種高能耗的電冶煉爐，具有電阻電弧爐的特性。其功率因數(shù)是由爐內(nèi)電弧及電阻R和電源回路中（包括變壓器、短網(wǎng)、集電環(huán)及電極）的電阻R和電抗X值的大小來(lái)決定。

COSΦ＝（R＋R）／電阻R電抗X值在礦熱爐運(yùn)行時(shí)，一般不變動(dòng)，它們?nèi)Q于短網(wǎng)和電極布置的設(shè)計(jì)和安裝。電阻R與運(yùn)行時(shí)短網(wǎng)上各載流部件的電流密度有關(guān)，變化較小，但電阻R卻是礦熱爐運(yùn)行時(shí)決定礦熱爐功率因數(shù)的主要因數(shù)。

由于礦熱爐比其它電冶煉爐的電阻弱，故其功率因數(shù)相應(yīng)地也降低些。除了一般小型礦熱爐的自然功率因數(shù)能達(dá)到0.9以上，而容量在10000KVA以上的中、大型礦熱爐的自然功率因數(shù)都在0.9以下，礦熱爐容量越大，功率因數(shù)越低。這是由于大容量礦熱爐的變壓器感性負(fù)載越大，短網(wǎng)越長(zhǎng)，電極插入爐料較深增加了短網(wǎng)的電抗，因而降低了礦熱爐的功率因數(shù)。

為了減少電網(wǎng)的損耗，提高供電質(zhì)量，供電局要求用電企業(yè)的功率因數(shù)要在0.9以上，否則要對(duì)用電企業(yè)處以高額罰款。同時(shí)功率因數(shù)偏低，也會(huì)降低礦熱爐的進(jìn)線電壓，影響電石的冶煉。故目前國(guó)內(nèi)外大容量礦熱爐都要加裝KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置，以提高礦熱爐的功率因數(shù)。

現(xiàn)在投運(yùn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置通常以補(bǔ)償裝置的接入點(diǎn)分為下列兩種方式：

1.補(bǔ)償裝置接入礦熱爐變壓器高壓側(cè)，稱(chēng)高壓補(bǔ)償；

2.補(bǔ)償裝置接入礦熱爐變壓器低壓側(cè)，稱(chēng)低壓補(bǔ)償；

二、無(wú)功補(bǔ)償裝置

1.高壓補(bǔ)償

礦熱爐變壓器高壓側(cè)電壓一般為10KV、35KV、或110KV。高壓補(bǔ)償又分兩種：一種是直接將補(bǔ)償裝置接于高壓側(cè)；另一種是通過(guò)補(bǔ)償變壓器接于高壓側(cè)。用相應(yīng)電壓等級(jí)的補(bǔ)償裝置（包括電力電容器、開(kāi)關(guān)、電抗器、避雷器、保護(hù)等成套設(shè)備，下同），直接接入礦熱爐變壓器高壓側(cè)（補(bǔ)償裝置接在礦熱爐變壓器進(jìn)線端），也可以直接在變電站中，單獨(dú)或集中補(bǔ)償。其特點(diǎn)是：

1）設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少；

2）補(bǔ)償裝置出現(xiàn)故障時(shí)電流不通過(guò)礦熱爐變壓器；

3）補(bǔ)償裝置不受礦熱爐變壓器接線變換及礦熱爐其它方面變化的影響。

2.低壓補(bǔ)償

2.1原理

低壓補(bǔ)償是利用現(xiàn)代控制技術(shù)和短網(wǎng)技術(shù)將大容量、大電流的超低壓電力電容接入礦熱爐的二次側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。該裝置不僅是無(wú)功功率補(bǔ)償原理的*好體現(xiàn)，還可以使礦熱爐的功率因數(shù)在較高值運(yùn)行，降低短網(wǎng)和一次側(cè)的無(wú)功消耗，消除3次、5次、7次諧波。調(diào)平三相功率，提高變壓器的輸出能力?？刂频闹攸c(diǎn)使三相功率不平衡度下降，達(dá)到三相功率相等。使坩鍋擴(kuò)大、熱量集中，提高爐面溫度，使反應(yīng)加快，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量、降耗和增產(chǎn)的目的。

此技術(shù)屬于將原來(lái)成熟的就地補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到礦熱爐的二次低壓側(cè)，由電容器產(chǎn)生的無(wú)功功率，通過(guò)短線路，一部分通過(guò)礦熱爐變壓器由系統(tǒng)吸收，另一部分補(bǔ)償?shù)V熱爐變壓器，短網(wǎng)和電極的無(wú)功損失，增加了輸入礦熱爐的有功功率。同時(shí)采用了分相補(bǔ)償，使礦熱爐內(nèi)三相電極上的有功功率相等，達(dá)到提高功率因數(shù)，減小三相功率不平衡和改善生產(chǎn)指標(biāo)的效果。采用低壓就地補(bǔ)償／濾波技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

1、低壓補(bǔ)償可以提高變壓器、大電流線路利用率，增加冶煉有效輸入，

2、改善三相不平衡。

3、降低高次諧波值。

4、減小變壓器及網(wǎng)路附加損耗，可以消除力調(diào)電費(fèi)，節(jié)能降耗。

5、提高礦熱爐變壓器有功出力，從而提高產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。

三、工程實(shí)例分析

上海坤友電氣有限公司現(xiàn)以在鐵合金廠安裝一套KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置，安裝了KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置效果是明顯的。不但實(shí)現(xiàn)了高壓補(bǔ)償提高進(jìn)線電壓的、電網(wǎng)功率因數(shù)的目標(biāo)，而且增加了輸入礦熱爐內(nèi)的有功功率，達(dá)到了礦熱爐節(jié)能降耗增加產(chǎn)量的、降低生產(chǎn)成本目的，對(duì)提高礦熱爐經(jīng)濟(jì)效益起到實(shí)質(zhì)性作用。根據(jù)分析多臺(tái)安裝KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置，礦熱爐的生產(chǎn)指標(biāo)得出：在KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置投用后，電爐變前的功率因數(shù)能達(dá)到0.90以上，有些甚至達(dá)到0.94，礦熱爐的功率因數(shù)也能有很大的提高。在使一次電流電流降低15A左右的同時(shí)，有功功率可提高3000KW左右，節(jié)能降耗3％以上，增產(chǎn)10％以上，使礦熱爐的運(yùn)行參數(shù)和消耗指標(biāo)得到很大的改善。

根據(jù)該礦熱爐用戶所傳的數(shù)據(jù)，和上海坤友電氣有限公司多年來(lái)在此行業(yè)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，所確定的補(bǔ)償方案如下：

有3臺(tái)10000KVA的單相電爐變壓器，根據(jù)礦熱爐的工作特性和客戶提供的測(cè)量數(shù)據(jù)，功率因數(shù)按0.78計(jì)算，預(yù)計(jì)安裝后功率因數(shù)達(dá)到0.98計(jì)算，10000KVA的電爐變壓器補(bǔ)償容量為6000KVAR；諧波電壓總畸變率（％）及5次諧波含有率（％）均超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)礦熱爐電流變化較快，建議安裝上海坤友電氣有限公司生產(chǎn)的KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置，能夠快速跟蹤投切，達(dá)到理想的補(bǔ)償效果。

*終確定安裝目前市場(chǎng)上先進(jìn)的上海坤友電氣有限公司生產(chǎn)的KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置；即可解決電爐系統(tǒng)的諧波污染嚴(yán)重及功率因數(shù)低的問(wèn)題。

3.1KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置功效

通過(guò)抑制和吸收諧波、杜絕諧振的發(fā)生、減少損耗、清潔電網(wǎng)、改善系統(tǒng)用電環(huán)境。

1、不會(huì)出現(xiàn)諧振爆炸現(xiàn)象；。

2、降低配電網(wǎng)的功率損耗、增加電網(wǎng)輸電能力、提高設(shè)備利用率；

3、降低用電設(shè)備（電機(jī)）的能耗，改善運(yùn)行條件；

4、保護(hù)設(shè)備、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、減少維修費(fèi)用；

5、節(jié)約電能，提高功率因數(shù)，功率因數(shù)達(dá)到0.92以上；

6、改善電壓質(zhì)量，保證設(shè)備正常運(yùn)行；。

7、諧波控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

3.2效益分析

電爐變壓器低壓側(cè)通過(guò)上上海坤友電氣有限公司的KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置，功率因數(shù)由原來(lái)的0.78左右提高到0.98，這樣會(huì)使電爐原來(lái)的負(fù)荷電流大幅度的下降，會(huì)減少大量的線路損耗，為企業(yè)創(chuàng)造大量的經(jīng)濟(jì)效益，以下從幾個(gè)方面說(shuō)明產(chǎn)生的效益。

1）降低變壓器的占有率：

通過(guò)安裝KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置可降低變壓器的占有率，擴(kuò)充變壓器容量，充分發(fā)揮投資效率，減輕變壓器長(zhǎng)期長(zhǎng)期超負(fù)荷的負(fù)擔(dān)，為企業(yè)創(chuàng)造了較大的效益。

電爐變壓器的容量為30000KVA，實(shí)際運(yùn)行容量為：30000×115％＝34500，低壓側(cè)安裝動(dòng)態(tài)濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置前功率因數(shù)為0.78左右，安裝后功率因數(shù)達(dá)到0.98以上。

安裝KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置后變壓器的電流下降，從而爐變壓器容量的占有率也下降，減輕了變壓器的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)了變壓器的使用壽命，減少了日常維護(hù)費(fèi)用。

2）電爐變壓器通過(guò)安裝上海坤友電氣有限公司的KYLB-KR礦熱爐短網(wǎng)低壓無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理裝置后線路中的無(wú)功電流大大減少，從而大大減少%E