25000KV A矿热炉补偿装置
技术方案
中国陕西沃隆环境工程有限公司
2009年12月5日
25000KV A矿热炉补偿装置技术方案概述：
25000KV A矿热炉生产过程中长期存在功率因数较低、短网电压损失大，三相功率不平衡现象，使电炉变压器满负荷或超负荷运行，而且成品每吨耗电量较多，严重影响了生产经济效益。

针对这种情况采取在变压器低压侧短网与软铜缆的连接点上进行无功补偿，减小无功电流，可以提高功率因数，减少线损，提高二次电压，提高变压器的负载率。

由此可见，在低压侧进行无功补偿，可以有效、直接地减少供电系统存在的无功功率，改善和提高系统的电气参数和技术指标，达到增产增收的目的。

在炉变低压侧进行无功补偿，有如下特点：电流大，环境恶劣，存在一定三相不平衡，针对这一状况，采用如下设计方案。

1、产品遵循的主要标准
GB/T5576 低压无功功率动态补偿装置总技术条件
ZBK44001 低压无功功率自动补偿控制器
GB1497 低压电器基本标准
GB12747 自愈式低电压并联电容器
IEC831-1-1988 《额定电压660V以下交流电力系统用自愈式并联电容器》GB3983.2 《高压并联电容器》
SD205-07 《高压并联电容器技术条件》
GB50227-95 《并联电容器装置设计规范》
2、补偿方式
补偿方式采用低压补偿方式，低压采用0.2KV电容器,根据用户提供的技术参数,补偿总容量为12000KV AR,每相4000KV AR。

在矿热炉工作时，低压采用自动投切方式，对矿热炉自动补偿，保证矿热炉的功率因数保持在0.91左右，使硅锰炉处在最佳工作状态，提高产量，降低电耗。

3．1环境条件
3.1.1安装地点：户内
3.1.2海拔：≤2000m
3.1.3环境温度：-35℃/+45℃
3.1.4最大日温差：25℃
3.1.5环境湿度：月平均相对湿度不大于60%
日平均相对湿度不大于60%
3.1.6耐受地震能力：地震烈底：8度
水平0.25g
垂直0.15g
3.2系统运行条件
3.2.1 变压器一次电压：35KV
3.2.2最高运行电压：42KV
3.2.3额定频率：50HZ
3.2.4变压器二次电压：122-240V
3.2.5电炉常用电压：180-240V
3.2.6电容器组接线方式：
3.2.7电容器电压：200V
3.3设备主要参数
3.3.1设备型号：
DDGB0.2-4000（三套）
3.3.2并联电容器成套装置主要参数
3.3.2.1 装置额定电压: 240V
3.3.2.2 最高运行电压: 240V
3.3.2.3 额定频率: 50HZ
3.3.2.4 装置额定电流：4000kvar
3.3.2.5 装置额定电流： A
3.3.2.6 限流线圈安装位置：电源侧
3.3.2.7 电容器额定相电电压：240V
3.3.2.8 放电方式：内置放电电阻
3.3.2.9 装置投切开关型式：真空接触器
3.3.2.10 低压装置投切型式：自动投切
3.3.3低压并联电容器主要参数
3.3.3.1型号：BKMJ0.2-10-1
3.3.3.2电容器额定电压：0.2kv
3.3.3.3单台电容器额定容量：10kvar
3.3.3.4介质：干式
3.3.3.5额定电流： A
3.3.3.6耐受涌流能力：300In(不超过1000次/每年)
3.3.3.7额定频率：50HZ
3.3.4电容器特点
1、低压自愈式电容器型号：BKMJ。

2、采用进口膜制造。

3、内置放电电阻，放电时间小于5MIN。

4、银锌边缘加厚的梯形镀膜使电容器具有良好自愈性和电容稳定性。

5、独特的喷金工艺使电容器具有良好的耐涌流能力。

6、特殊设计的元件熔丝保护（专利）使击穿元件可靠地退出运行。

7、独特的浸渍工艺使电容器不但具有干式的结构而且具有油浸电容器的优点。

8、绝缘无毒的矿物颗粒填充物使电容器避免了爆炸燃烧和污染环境的可能。

3.3.5电容器投切开关主要参数
3.3.5.1型号：CKJ5-630/1140
3.3.5.2型式：真空接触器
3.3.5.3额定电压：1140v
3.3.5.4额定电流：630A
3.3.5.5开断电流：6000A
3.3.5.6寿命：机械寿命100万次
电气寿命60万次
3.3.6控制器
TX-VQC型矿热炉电压优化及无功补偿控制器是无功补偿控制系统的核心，嵌入安装在控制屏上。

TX-VQC采用DSP信号处理器，模块化插板设计，工作过程为TX-VQC通过采集变压器一次侧电压、电流及二次侧短网与软缆连接点处电压信号，由DSP高速数字信号处理器计算出所有电气参数。

系统根据这些参数经过程序特殊处理，输出三相电容器控制指令，通过中间接触器将控制指令分别传送到位于电容器柜中的触发控制单元，控制真空接触器的分合。

电容器采用分组方式控制，根据每相需要的补偿容量进行补偿，这种补偿方式不仅能够提高功率因数，提高变压器有功出力，还能够平衡三相功率，降低三相不平衡度。

控制方式：
a.采用分布式控制系统，共分二层：
第一层是控制装置；
第二层是触发控制单元。

b.采用低压真空接触器作为控制元件，在电压过零时控制。

c.采用三相不平衡算法为控制依据，既补偿无功，又可使三相平衡。

控制器置于控制柜内，控制柜安放在操作室中，便于操作与观察，控制器参数可任意设定。

控制柜具有各种保护功能，如温度保护，真空接触器状态及故障保护等。

考虑到各种因数三相实际需要补偿的无功容量为12000Kvar
电容器每台的额定容量是10Kvar，可计算出三相需要的电容器的个数是：N=1200（台）。

每相用400台电容
总补偿容量为：Q实际=10Kva r×1200=12000Kvar
3.4柜体数量及安放位置
控制柜：数量1台，安放在操作室，与原操作台横向对接，便于操作工人生产操作。

电容器柜：数量27台，分3组每组9台，即每相补偿柜9台，补偿柜安装在电热炉周围平台上。

每相长约9000X宽1000X高2500，安装在电炉平台上，与每相对应，每相总重约5吨。

3.5操作过电压的防治
电容器回路并联氧化锌避雷器，能够抑制操作过电压。

4、投运后效果预测
4.1功率因数提高到Cosφ=0.91左右。

4.2抬高变压器二次运行电压。

△U=（P·R+Q·X L）/U
此外△U是电压损失；P是有功；R是变压器的电阻；Q是无功；X L是变压器的感抗；U是原电压。

在变压器系统中，R远远小于X L，所以上述公式可近似为：
△U= Q·X L / U
因此，系统中△U和Q近似成正比。

即无功越大，电压损失越大。

4.3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。

=（ -1）×100%
COS φ1 改善前的功率因数
COS φ2 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，低压无功就地补偿可以使其在炉变低压侧的无功平衡后达到额定运行状态，其改善后的产量和单耗指标更为可观。

如：此时30000KV A 电炉变压器此时在额定容量1.2倍下运行，假设此时电压为203V ，S=30000X1.2=36000KV A ，cos φ=0.78，补偿前，P=28000KW ，补偿后，功率因数能达到0.91以上，有功为P=32760KW ，电炉变压器的有功输出增加4760KW ，每小时输出增加4760度，此时电压也会增高，改善后的产量和单耗指标将非常可观。

3.4 成套设备性能特点及一般要求
3.4.1 并联电容器装置的一般要求
3.4.1.1 电容偏差
a 电容器允许偏差为装置额定电容的0 ~ +5%
b 电容器组任两相最大与最小电容之比不超过1.05
3.4.1.2 绝缘水平
P2-P1 P1 COS φ2 COS φ1
a 工频耐受电压3000v(方均根值)1min
3.4.1.3过负荷能力
a 稳态过电流
装置在1.3In 下连续运行(稳态电压不超过1.1Un),对电容正偏差为+5%的电容器,该电流可达1.38In。

b 稳态过电压
装置连续运行电压为1.05Un, 1.1Un 下长期运行。

装置能将投入电容器组时产生的涌流限制在额定电流的50倍以下。

c 暂态过电压
装置采用无重击穿真空接触器，极间过电压不超过2√2Un。

3.4.1.5安全要求
放电电阻直接并接于电容器两端，放电性能能满足脱开电源后5M内将电容器组上的剩余电压峰值降至50V。

4、保护要求：
①单台电容器有外熔丝。

②电容器成套装置中温度保护，温度检测。

③电流，电压批示。

④电容器运行实际状态显示。

⑤电容器是否损坏检测。

5、低压成套设备包括：
设备供货表
总容量12000KV AR，内含以下元器件：
以上技术参数及型号仅供参考。

价格：235万元。