30000KVA电石炉低压补偿技术资料Word文档格式.docx
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补偿量
不可调节
可调节
低压补偿通过初步平衡、提高三相电极向炉膛的输入功率,从而达到提高产量、
质量和降低电耗的目的，为企业在兼顾功率因数、谐波达标的基础上,进行节能
技术改造提供了一个新的思路和途径。
【提高冶炼有效输入功率】
针对电弧冶炼而言，无功的产生主要是由电弧电流引起的，将补偿点前移至短
网，就地补偿短网的大量无功消耗，提高变压器的出力，增加冶炼有效输入功
率。
COSθ1：
改善前的功率因数
COSθ2：
改善后的功率因数
由于提高了变压器的载荷能力，变压器向炉膛输入的功率将会增大，为提高日
产创造了必要条件。
对一些不能运行在炉变额定档位的炉子来说,更加具有促进
和改善作用。
【不平衡补偿，改善三相的强、弱相状况】
由于三相短网差异，三相不同的电压降就导致了强、弱相现象的形成。
从理论
上来讲，料的熔化功率是与电极电压和料比电阻成函数关系可以表示为P=U2/R。
从这一基本点出发，在三相短网与电极之间某一基本相等点，采取单相并联的
方式进行无功补偿，综合调节各相补偿容量，使三相电极的横向矢量电压基本一致，均衡三相吃料，改善三相的强、弱相状况，使电极作业面积扩大，达到
增产、降耗目的。
在低压侧实施等量补偿是目前常用的工程方法，其设计思想是在该相补偿容量
内再依据补偿点的运行电压水平调节补偿容量。
Qc=Qe（Uc/Ue）2Uc—电容器端电压Ic—电容器电流
Ic=Qc/UcQc--电容器实际容量Qe--电容器额定容量
由于补偿点的电压不同,而电容器的额定电压相同,因此各相实际的补偿容量是
不一致的（受电容器电压的钳制）。
因此三相等量的高压无功补偿表现为三相补偿电流不等，而三相等量的低压补
偿则表现为约1/3的补偿容量处于备用状态。
基于此,西安环冶公司引入了不平衡补偿概念。
即综合考虑到炉变调压及网路电压变化，根据各相补偿点的实际电压数据，量
体裁衣，合理设计各单相补偿容量，使电容器在安全、接近额定容量运行。
在三相短网补偿点的运行电压水平基本一致的情况下，取消备用容量，从而节
约投资成本、缩短回收期。
【降低高次谐波值，减小变压器及网路附加损耗】
变压器励磁需要3次谐波，同时电弧冶炼时不平衡负载会产生3次谐波，如不
对此加以限制和吸收，无论对冶炼设备还是补偿装置，都会产生不利的影响。
所有矿热炉的炉变，其二次侧绕组均为三角形接法，二次侧的3次谐波电流在
三个绕组之间流动，并不反应到一次侧。
因此在一次侧无法测出二次侧3次谐
波含量。
如需在二次侧进行补偿，就不能忽视3次谐波的存在，不论一次侧是否检出。
为抑制或吸收n次以上谐波，应使L-C调谐频率小于或等于n×
50Hz。
Un=In（nXL-Xc/n）→0UnIn--谐波电压、电流XLXc--感抗、容抗
针对3、5次谐波，我们在装置中将L-C调谐频率分别设计为134Hz、189Hz，以
吸收3、5次谐波。
因此低压补偿加装14%电抗率的电抗器是非常必要的，这是关系到设备能否长效运行的关键。
【提高功率因数】
矿热炉的无功消耗主要在变压器和短网上，实施低压无功补偿，就地降低了补
偿高压线路、变压器和短网的损耗，相比高压补偿而言,低压无功就地补偿装置
在低压侧提供了很大的无功电流，使功率因数的改善对用户更加有实际意义。
I--视在电流IP--有功电流Iq--无功电流
【低压补偿技术面临的三大问题】
近年来，由于生产厂家对节能降耗的重视，低压补偿技术得到了极大的推广。
但总体来说，一般的低压补偿设备主要存在以下三个方面的问题：
①忽视系统谐波对电容器的危害，不装电抗器或用线路铜排绕几个圈充当电抗
器会直接导致了设备寿命大大缩短。
②忽视现场灰尘和高温对设备的影响，将电容器柜体直接安装于高尘、高温环
境中，其结果是经过短时间后接触器动、静触头无法良好吸合而打弧烧损，
电容器在高温和谐波作用下快速衰减直至完全失去效能。
③由于无法准确设计出电容器的额定电压，导致电容器超压运行或达不到设计
补偿容量，导致电容器长期超载运行而损坏或达不到设计指标。
【惺惺惜惺惺x公司低压补偿技术优势】
■唯一提出并实施三相不平衡补偿。
■唯一针对谐波和满足冶炼调档需要而加装14%电抗器。
■唯一实现管对管补偿方式。
【xxxx公司低压补偿设备特点】
■将传统一体式熔断器改为隔离开关与熔断器直接螺栓连接的方式，杜绝一体
式熔断器卡环与熔断体导电部分虚接打弧而逐渐烧损。
传统方式现采用方式
■采用机械自保持式真空接触器。
永磁自保持机械自保持
机械自保持式和永磁自保持式真空接触器比较
机械自保持式
永磁自保持式
投、切
机械自保，动作稳定
不太稳定，一旦永磁体吸入1.5mm的铁屑，将无法吸合
真空泡更换
可单独更换，能降低维护成本
只能整体更换，维护成本较大。
自保机构
永不失效
永磁体局部高温情况下极易失效
大多数投切采用电容器专用接触器由于其显著的缺陷在此不再赘述。
■采用14%电抗率电抗器
每台电抗器均经过严酷检测，绕
组分层结构可以使铁芯及绕组
得以良好冷却，保证元件长期在
60℃环境下稳定运行。
降低分、合闸时的冲击电流
如电抗率为14%，则分、合闸时的冲击电流约为额定
电流的3.67倍
抑制及吸收3、5次谐波保护电容器长效运行。
同时
由于加大了电抗率（国内标准为12%），更加适应矿
热炉冶炼经常调档的需要。
■采用自愈式锌、银镀膜电容器，自愈率更低
于0.5%，质量更好。
内置放电电阻，三分钟将电容器残留电压
放电至30V以下。
■更注重工艺改进
电抗器和补偿柜分开布置，降低因电抗器发热对补偿柜的影响每个功能室均设
置有独立风道，温度检测，风机降温、备用等功能。
为利于长期运行及防止震动，所有大电流线路采用镀锡铜排螺栓连接方式，并
加防松螺母，以保证大电流线路的安全运行。
为防止涡流，所有金属结构如补偿柜、电抗器柜、控制柜等均做了隔磁处理，
即所有金属结构在必要的地方均采用了隔磁材料。
■恪守相关电气规范，便于检修、维护
所有控制线均压接专用接线鼻子，专业打号机打印线号、元件编号、电缆编号
等，配置规范电气设备相关警示牌，以便于维护。
遵守国家相关电气接地规范，电气工作接地、保护接地严格分开，保证设备运
行及维护人员安全。
■遵守国家关于容性负载的相关规定：
即容性负载的载流体的载流量须为其额
定电流的1.3～2.5倍
xx公司具体采用倍数
序号
名称
倍数
理由
1
隔离开关
3
仅作隔离之用，为保证不发热，超范围选取
2
熔断器
为保证不发热，同时起到保护作用，居中选取
真空接触器
1.8-2
为保证不发热，偏大选取
4
载流体（铜排）
2.5
为保证不发热，最大选取
■设立明确警告标志
【低压补偿系统简介】
系统由三大部分组成
■主回路部分
①补偿短网：
负荷进线
②隔离开关：
作检修、维护隔离用
③gG级快速熔断器：
作电容器过载及短路保护用
④真空接触器：
控制电容器的接通和断开
⑤电抗器：
与电容器组成调谐回路，限制和吸收谐波
■控制及检测部分：
①可编程系统：
控制系统核心，控制补偿单元的投切、风机运行及与触摸屏通
讯。
②电压互感器：
测量单相补偿回路运行电压，依此计算电容器的安全运行水平，
当运行电压超过额定值时，该补偿单元自动退出运行。
③谐波监测器：
作为冶炼系统谐波监测用
④触摸屏监控画面：
监控系统所有的数字及模拟信号
监控画面
1-1：
表示1#室1#风机投入运行，其他以此类推。
ax3：
表示ax相G3柜投入运行，其他以此类推。
1：
表示某柜的1#真空接触器闭合，其他以此类推。
2：
表示某柜的2#真空接触器闭合，其他以此类推。
123：
显示某相补偿短网的电压值，其他以此类推。
12.3：
显示2#功能室的温度，如超限，则“2#”闪烁。
其他以此类推。
2#
■空气冷却系统
每个功能室均有独立的空气冷却系统，当该室的温度高于45℃时，备用风机启
动，当该室的温度持续高于60℃三十秒时，系统发出指令信号，逐步切除该室
的补偿单元，保证系统安全，同时系统报警。
30000KVA电石炉低压补偿初步设计方案
按超载20%计算，将功率因数从0.70提高到0.92或以上，需要补偿14973KVar
1、设计补偿容量----------------16065KVar
2、单相电容器参数--------------340V35A
3、电容器数量------------------1350只
4、补偿单元补偿量--------------535.5KVar
5、补偿单元数量----------------30个
6、单相补偿单元数量------------每相10个
7、单相补偿容量----------------5355KVar
8、单相额定（最大）补偿电流----15KA
9、电抗率----------------------14%
10、电抗器组参数----------------3×
（525A、47.6V）
11、电抗器组数量----------------30组
12、补偿短网铜管----------------Φ100×
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