硅锰电炉电容补偿方式的探讨与应用.doc

硅锰电炉电容补偿方式的探讨与应用工业技术2012年5月(上)l科技创新与应用硅锰电炉电容补偿方式的探讨与应用姚军(中信锦州金属股份有限公司,辽宁锦州l21005)摘要:文章介绍了造成硅锰电炉运行功率因数降低的原因,并系统的阐述了解决方式及在30000KVA硅锰电炉上的应用效果对比.关键词:硅锰电炉;高压补偿;中压补偿;低压补偿;纵向补偿硅锰电炉作为一种消耗大量电能的工业电炉,自身的变压器,短网,电极,炉料等构成的低压大电流电路,回路存在固有的系统电感.在高达数万安培电流的作用下,产生大量的无功功率.其结果造成电炉运行功率因数降低(一般在0.60.85之间),在低功率因数状态下运行的变压器输出电压降低,入炉功率下降,增加输电线路压降,损耗增加,电炉变压器效率下降,出力不足,有功功率下降,从而影响电炉产量.为此,不少单位为提高产量,采取加大入炉功率的措施,其结果往往是产量有所上升,但变压器过负荷,使得变压器温度升高,损耗增大,单耗增加.直接影响变压器使用寿命.另外电炉长时间在低功率因数状态下运行,供电部门向用户征收额外的功率因数罚款以弥补其输电损失.为解决矿热炉上述一系列问题,可采用电容补偿的途径,一般采用以下几种方式来解决:1高压并联电容补偿该装置将补偿电容器并接于电炉变压器的高压端.优点是在补偿感性无功功率的同时还具有消除谐波的功能,能够解决因功率因数低而被加收电费力率调整费的问题.但对电炉本身的运行参数没有大的影响,如电炉本身的功率因数,入炉功率,产量等经济技术指标基本没有发生变化.补偿装置通常安装在变电所进行补偿,作用于所有并联设备.根据负荷变化可实现15级分段补偿.这种装置运行可靠,故障率低,维护容易,技术简单成熟.因其只能解决功率因数问题,对其他运行指标帮助不大,故投入回报较低.AX高压并联电容补偿中压并联电窖补偿2中压并联电容补偿该装置将补偿电容并接于电炉变压器的中压侧.就地安装在电炉变压器附近,一般电炉变压器的中压电压选择6KV,10KV或35KV等电压等级以便于中压并联电容补偿.同高压电容补偿一样,优点是在补偿感性无功功率的同时还具有消除谐波的功能,能够解决因功率因数低而被加收电费力率调整费的问题.在入炉功率相同的情况下,并联电容补偿装置投运后,电炉变压器高,中压线圈电流减少,低压电流不变,因而变压器的负载损耗降低.但因变压器的负载损耗低压线圈占很大比例,因而此时的变压器总负载损耗下降幅度不是很大,因补偿前后低压线圈电流没有改变,因而人炉功率变化不大,产量也随之变化不大.因高压电流减少,低压电压略有上升但幅值不大.综上所述,中压并联电容补偿与高压端并联补偿有很多相似之处,各种经济技术指标区别不大.二者主要区别是补偿前后的高压和中压电流发生变化,但因电炉的主要电感来自于低压线圈和短网,因而高,中压因线圈电流减少,对整体无功功率减少幅度非常有限.中压并联电容补偿和高压并联电容补偿投运后的另一个副作用是过补时系统电压升高,这个副作用有时起到积极作用,有时起到不好的作用.当供电电压低于供电系统额定电压时,能够弥补供电电压低的问题,有利于设备工作.但当供电电压高于系统额定电压时,就有可能使系统电压异常升高,威胁其它用户设备的使用安全.3低压并联电容补偿该装置将补偿电容器并接于矿热炉低压短网上,就地安装在电炉变压器附近.电容器的投切用接触器控制.低压侧无功电流经并联电容器无功交换后,绝大部分不再流经变压器,变压器的运行功率因数提高,在电炉相同的产量下流经电炉变压器的一次电流,二次电流显着降低,变压器温度下降明显.在变压器运行容量不变的情况下,入炉功率大大增加,人炉电压也同步上升明显,功率因数明显上升,大大增加了变压器的使用效率,电炉变压器的出力显着改善,电炉增产作用明显.同时也解决了因功率因数低而被加收电费力率调正费的问题,投入回报相对较高.另一方面,低压并联电容补偿装置具有相当的技术,工程复杂性.电炉在各种负荷条件下补偿电容的投切控制需一整套动态自动控制系统来实现.因而这种补偿装置一般较复杂,投切控制组件多,易损件较多,维修量大,给维护带来困难.另外,若补偿电容器的额定电压与实际工作电压不符,也对实际补偿容量产生较大影响,造成补偿后功率因数提高不明显.实际补偿容量=电容器额定容量UCe式中:U一电容器实际工作电压;Uee一电容器额定电压如我公司一台电压等级为66KV容量为30000KVA硅锰电炉,低压并联补偿电容器总容量20160千乏,电容器额定电压250V,变压器二次运行电压为213V,则补偿电容器在全部投运时实际的补偿总容量为:实际补偿总容量=2016o丢=14634千乏低压并联电容朴偿中压纵向电容朴偿4中压纵向补偿此种补偿方式是将电容器串接于电炉变压器中压绕组上,流经电容器的电流和负荷电流在相位上相同.当负荷电流为0时,电容补偿容量为O;当负荷电流增大时,电容补偿容量亦随之增大.因而本装置具有自动调节补偿电容容量的功能,省去了繁杂的补偿电容调节控制系统,因而从根本上彻底解决了矿热炉电容补偿过补偿或欠补偿的问题,从而大大提高了系统的可靠性及稳定性,补偿后的功率因数高且稳定,在变压器运行容量不变的情况下,人炉功率大大增加,人炉电压也同步上升明显,大大增加了变压器的使用效率,电炉变压器的出力显着改善,电炉增产作用明显.同时也解决了因功率因数低而被加收电费力率调正费的问题,投入回报相对较高.采用中压纵向补偿归纳有如下优点:补偿电容串接在变压器的中压绕组上,补偿容量随负荷自动无级调整,从根本上解决了过补偿或欠补偿的问题,运行稳定可靠.补偿电容无调节元件,设备使用寿命大大延长.补偿装置采用自然冷却.降低能耗.设备安装容易,维护简单,元器件故障率极低.使用寿命在20年以上.采用计算机控制及监测,操作简单易懂.大幅度提高入炉电压和入炉功率,提高产量.大幅提高矿热炉运行功率因数,一般运行功率因数在0.92-0.94左右,运行稳定.工艺控制性能好,电炉运行参数平稳,能直接显示电极电流,有利于工艺控制.我公司有两台电压等级为66KV容量30000KVA硅锰电炉采用上述中压纵向补偿,2011年4月20日纵补使用.功率因数由原0.76提高到0.94,电极电压经现场实测为A相增加32V,B相电压增加35V,C相电压增加31V.纵向电容补偿装置由隔离开关,电容器柜,高压开关柜,火花间隙