文档介绍：1
电弧炉无功补偿及谐波治理
北京鼎英科技有限公司电能质量部
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内容提纲

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一、什么是矿热炉
矿热炉(电弧炉):另称——电弧电炉、电阻电炉、还原电炉、矿热电炉。它的电极埋在炉料中,炉料受电弧和炉料自身通过电流而产生的电阻热量的联合加热。
用途:冶炼铁合金(见铁合金电炉)
熔炼冰镍、冰铜(见镍、铜)
生产电石(碳化钙)等。
它主要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁,锰铁,铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金,是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。
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矿热炉系统
移动杆
人造石墨电极棒
水冷式电缆
炉变压器
电极操作机构
熔铁液
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矿热炉组成
矿热炉结构:由炉体、电源、控制设备及冷却系统、电极升降系统、液压系统、上下料系统、把持器等附属设备所组成。
炉体:包括炉壳、炉盖、炉衬、电极、电机升降机构等。电源设备包括断路器、互感器、电弧炉变压器及短网。短网是指电弧炉变压器二次端子到电极一段电路的统称。
电炉的短网:由导电母线和电极组成,导电母线用铜质材料制成。
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二、矿热炉负载特性
1)变压器
变压器一次侧35KV~110KV,输出电压较低,一般为几十伏,最多几百伏,而输出电流则很大,往往达几万安培。
2)功率因数低
由于矿热炉工业供电系统短网的存在,,~。
3)三相不平衡
由于三相矿热炉变压器的大电流短网在长度上各相有很大差异,使三相阻抗严重不平衡,造成电能转移和各相的电流和功率不均衡现象。而三相不同的电压降导致了强、弱相现象的形成。强、弱相现象的存在使得3个电极周围的温度有所差别,极心圆(3个电极中心确定的圆)内单位面积上的温度相差很大,不利于还原反应的顺利进行。
4)谐波污染严重
类似矿热电炉的实测情况, 主要以 3、4、 5 次谐波为主,可能达到基波的 4%左右,其它次数谐波正常情况下都比较低。
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三、矿热炉的节能降耗方案
1)优化短网设计
(1)总体布置方案和结构合理, 使其阻抗绝对值尽可能小
(2)对于大容量电炉的短网必须严格按经济电流密度、集肤效应系数和邻近效应系数组成的增阻系数选择导体的材料及截面,以提高短网电效率;
(3)尽量使三相短网阻抗值匹配相等或接近,使其三相负荷分配均衡,克服生产中的强弱相的出现,提高电炉效率;
(4)大容量电炉比中、小容量电炉短网更应防止铁磁体对导电回路的影响。短网周围铁磁体越少越好,应采取隔磁措施或采取非铁磁材料;
(5)短网电流大小相等、相位相反的导电体应邻近交叉、靠近排列,以利于电磁互感补偿自感,达到降低合成阻抗、提高短网效率;
(6)尽量缩短短网长度,以减少电能损耗
2)无功补偿及谐波治理
矿热电炉的电能质量、效率问题主要表现在无功、三相不平衡和谐波等方面。补偿装置的功能有两项:一是补偿无功提高功率因数; 二是吸收负荷产生的谐波电流避免谐波污染电网。
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矿热炉的节能降耗方案
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四、矿热炉无功补偿解决方案
方案一:一次侧高压补偿
补偿方式:1、SVC动态无功补偿 2、手动投切调谐补偿之路
35KV电网侧加装高压补偿装置,达到提高功率因数和改善运行参数的目的,是成熟技术,它可以降低一次供电网路损耗,提高功率因数,最适合于变压器与供电局的计量点距离遥远。但对解决矿热炉能耗高和产量低的问题是无能为力的。
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矿热炉无功补偿解决方案
方案二:二次侧低压短网补偿
分相、分级、循环、自动控制投切与补偿;铜管连接,水冷电缆。