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1、矿热电炉低压补偿装置的 优化设计与研究 五矿（湖南）铁合金有限责任公司 作者：孟凡湘,主 要 内 容,前言 电炉参数与低补的关系 谐波处理 元器件选择 结束语,2,利用电力电容器作为电力无功补偿装置，在理论上和电力行业的应用中已经是非常成熟的技术，但作为矿热电炉的低压无功补偿 (以下简称低补）的应用，是在本世纪初开始偿试，早期是利用电力系统使用技术应用在矿热电炉的低压无功补偿中，主要是应用在已有电炉的加装，由于使用条件和场合的不同，效果并不理想，主要体现在：1、补偿装置投入使用后，与电炉不配套。2、设备可靠性比电力行业应用相差较多。随着技术的进步，并通过不断的摸索和总结，矿热炉低补技术取得了一
2、定的成功,与低补容量相关的电炉参数主要有：极心圆、电极直径、炉膛直径、炉膛深度、常用电压、电炉变压器二次电压等。 1、对于已安装投入使用的电炉，可否采用低补技术提高电炉功率因数，可按如下步骤核算： 首先确定预期增加的电炉功率Pj，实际计算时可按电炉功率因数的提高进行计算;,在确定溶池率后，对电极直径进行核算，具体计算按F.V.安德瑞计算方法： d2=0.65147*(Pe+Pj)1/2/1/2 式中：d2-理论电极直径cm； Pe-电炉额定功率KW； Pj-电炉原额定功率KW； -电极截面功率密度KW/cm2； K1=d2/d1 式中：d1-电炉电极直径cm；,如K值计算在以1.05以下时，进
3、行以下核算： D2=2.9*d2 式中：D2-电炉理论极心圆cm； K2=D2/D1 其中：D1-电炉极心圆cm；,如K2值计算在以1.1以上时，不建议增加低补装置，原因是电炉极心圆过小，不利于电极下插。 根据所选用电极糊性质，核算确定电极能运行的最大运行电流比低补增加后的长期运行电流要小。 对电炉大电流导电系统的导电能力进行核对。,对于新设计电炉，应把低补装置作为电炉整体的一部分，而不是配套设备。 新设计电炉低补提高的电炉功率因数不要考虑能达到0.9以上，而应该根据电炉的大小和自然功率因数确定，特别是对30MVA以上电炉，采用低补技术使功率因数超出一定值时，其性价比和运行可靠性将下降。不足达
4、到0.9的部分，由高压补偿提高，满足电力部门的规定。,矿热电炉在生产过程中是否会产生谐波并危及电网，已经有很多文献作出了结论：埋弧矿热电炉正常生产时，注入电网的各次谐波成份均能国家标准电能质量 公用电网谐波（GB/T14519-93）的要求，但当电炉生不正常时，有不一定的谐波有超标现象。 谐波处理装置主要设备就是与电容容量相配套的电抗器。按电力部门的计算，处理三次谐波的电抗器感抗值为电容器容抗值的12-14%，处理五次谐波的电抗器感抗值为电容器容抗值的6-7%。,国内现投入使用的低补装置大部分加装了谐波处理装置，并且是按处理三次以上谐波进行配置，其配置的电抗器容量与电力部门的计算基本相同。 由
5、于电抗器在运行过程中本身是一个发热体，低补装置内部发热的大部分由它产生，其强制冷却装置也是因它而设置。 其实低补装置的导电部分也是大电流系统，应根装置的布置和导电体连接的位置，首先计算低补装置导电体的电抗值。,如采用水冷铜管为导体，计算方法可采用以下公式进行简化计算： L=(u0/n)*(2lnd0/gi+c) 式中：L-组合导体电感； Uo-空气导磁率； n-导电铜管数量； d0-导电铜管间距； gi-导电铜管几何间距； C-常数，根据铜管数量确定。,通过多台补偿装置的现场测量，电感测量值与计算值误差可满足工程计算需要。 然后进行导体感抗与低补电容容抗进行比值计算，合理的应用导体感抗与低补电
6、容容抗比值，使其值在6%以上。,下图是某30MVA电炉运行时，其中一分相低补装置电压的测量情况：,从测量情况可以看出，因导体感抗就已经与谐波处理所需感抗接近或相同。 对于处理三次谐波有特殊要求时，在设计阶段可以调整组合导体内的间距，调整感抗。 因此对于矿热低补装置，只要合理设计大电导体的感抗，就无需设置谐波滤波电抗器，也能满足谐波处理的要求，也使电容器的容量最大化补电炉一，而不是装置内与电抗器的内耗，同时也降低了装置对冷却系统的要求。,低补装置用到的主要元器件为电容器和控制电容器的接触器。 电容器主要有两种散热介质，液态和固态。 液态电容器具有散热效果好、体积小、可靠性高的优点。但存在有可燃性
7、的不足。 固态电容器相对散热效果较差、体积大、可靠性差，但不存在有可燃性。,建议采用通用型号的固态介质电容器，它一般内装多个自愈式电容芯，由于没可燃的风险，当某个电容芯完全损坏或短路障时，只要保护装置未启动，电容器还可继续运行，也不会对装置和电炉运行造成影响。 现低补装置普采用真空接触器控制电容器投切。但对于接触器的选择大不相同，有的自行研发大电流多极型，有的生产单极小电流型，其实在现有技术条件下，真空接触器是对大容性电流投切最好选择，某16.5MVA电炉采用早期通用型号CKJ5型，使用多年，其年故障率不到2%，而因投切过程中引弧而产生粘接的故障还只发生一次。真空接触器建议使用专业厂家生产的通用型号可满足使用要求。,低补装置必须电炉持技术参数相合，才能使该装置成为电炉本体的一部分,结束语,矿热电炉的低补装置主要元器件可以采用通用型号,通过优化设计，可以使低补装置的大电流导体部分的感抗与谐波的滤波电抗相近或相同，取消滤波电抗器,谢谢！,
