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1、第 1 页 共 4 页无功补偿兼滤波装置在铸造企业中的应用价值无功补偿兼滤波装置在铸造企业中的应用价值 于良中 佛山市顺德区光达电气科技有限公司 佛山 528300摘摘 要要 铸造企业是耗能大户，其中以中频炉耗电最多，同时也存在巨大的节能潜力。本文通过成功对某铸造企业中频炉进行节能改造的案例，说明了铸造企业对中频炉进行无功补偿和谐波治理具有较高经济效益，值得在铸造和其他使用中频炉的企业推广。中频炉增加无功补偿兼滤波装置不但对提高企业生产效率、设备可靠性有积极的作用，而且还有节省电能、环保等经济效益和社会效益。关键词关键词 铸造 中频炉 谐波治理 无功补偿 节能 1.前言铸造用中频炉具有维护方便
2、，操作简 单可靠，可准确地控制和调整金属液温度 与成分，熔炼速度快，成型铸件质量好， 而且其工作噪音和污染都较冲天炉小等特 点。因此在铸造领域里它比冲天炉应用更 广泛，越来越受到铸造企业的青睐。中频 炉熔炼金属时需要消耗大量电能，其节能 降耗也是一个受到企业和社会各方都关注 的问题。现在笔者结合对中频炉改善电能 质量的实际经验，阐述运用无功补偿兼滤 波装置进行节能降耗的效益。 2.企业供电系统简况 广东顺德陈村某大型球铁铸造公司， 该公司使用中频炉熔炼金属液，铸件年产 量为 5 万吨。该公司变压器总容量为 8650kVA； 5000kVA（10kV/0.75kV）专 用变压器一台，对应负荷为
3、12 吨中频炉； 3150kVA（10kV/0.75kV）专用变压器一台， 对应负荷为 5 吨中频炉和 15 吨中频保温炉； 500kVA（10kV/0.4kV）配电变压器一台， 对应负荷为厂用电。原设计 5000kVA、3150kVA 专用变没有采取无功 补偿措施，500kVA 配电变低压侧配置 300kvar 电容补偿柜。系统简图：（虚线框 内为新增设备）作者简介：于良中，男，1977-10，电气工 程师，主要从事动态无功补偿和谐波治理 的设计开发工作， ，电话：0757-26951481，13923247610。3.改造前供电系统主要问题 3.1 专用变压器噪声大，油温高，经常达 到 8
4、0，需外加风机散热。 3.2 中频炉工作时，500kVA 配电变压器也 出现噪音增大。无功补偿柜内的电容器经 常烧毁，其他低压设备经常出现不明原因 跳闸。 3.3 功率因数只有 0.73，达不到供电局 0.90 的要求，调整电费扣罚每月约 9 万元。4.原因分析 根据中频炉的固有特性，我们基本认 定这些问题是由中频炉电源的谐波引起。 中频炉电源产生的大量谐波直接注入到专 用变压器，造成变压器振动、损耗增加， 具体表现在噪音大、油温高。同时，部分 谐波通过 10kV 母线流入到 500kVA 的配电 变压器，并与低压侧的电容器发生谐振， 造成电容器经常烧毁，保护装置误动作。 中频炉功率因数低 0
5、.73，大量无功功 率由专用变压器提供，加重了变压器的负 担。由于配电变的电容器也经常烧毁，不 能正常运行，公司担心设备的安全，不敢 轻意投资中频炉补偿柜。造成公司整体功第 2 页 共 4 页率因数偏低，月调整电费高。 5.系统改造 根据就近补偿原则，我们于 2007 年 10 月初，在 2 台中频炉专用变压器的低压侧 安装了中频炉专用的 2 套无功补偿兼谐波 治理设备，型号为 MSF-2920/0.75 和 MSF- 2520/0.75。该装置投入运行后，不但从根 本上解决了上述电能质量问题，还收到很 好经济效益。经过 5 个多月的实际运行， 证明本次改造是成功的。 6.补偿兼滤波装置结构特
6、点 6.1 设计思路 企业的目标是设备安全和节省电费， 低的投资成本，滤波效果其次。因此设计 以无功补偿和设备可靠性经济性要求为首 要目标，谐波治理以五次谐波为主，其他 高次谐波不考虑。 6.2 滤波器全部投入时系统阻抗仿真结果 如下图：010020030040050060070080000.511.522.5、 、 、 (Hz) 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 (ohm) 6.3 关键元器件选取 6.3.1接触器：顶级高性能真空接触器 作为投切器件，其性能可靠，电寿命可达 60 万次，损耗小。 6.3.2滤波电容器：采用特殊制造的单 相滤波
7、电容器，其主要绝缘材料采用国外 品牌。滤波电容器使用寿命长，损耗小， 可长期（一般 46 年）在谐波较大的环境 下使用（一般电容器在谐波负荷下的寿命， 只有 0.11.5 年） 。 6.3.3滤波电抗器：采用低损耗的铁心 滤波电抗器，电抗器正常运行温升不超过 35K，真正做到“绿色节能” 。装置整体损 耗保证小于总容量的 1。6.3.4每个支路都有三级过流保护，系 统安全可靠性高。 6.4 具有超限报警和保护闭锁功能，报警 限值可由用户设定。 6.5 具有手动控制和自动控制两种工作方 式，便于调试。 7.改造前后电气参数测试结果改造前电源功率因数改造后电源功率因数改造前系统电压改造后系统电压第
8、 3 页 共 4 页改造前系统电流波形改造后系统电流波形8.改造后的综合效益 8.1 装置的运行情况 该无功补偿兼滤波装置可自动跟踪调 节各个支路的投切，开启后无须人员操作。 2007 年 10 月初投运，当月功率因数由 073 提高到 091。之后的每个月的功率 因数都是 0.97。 8.2产生的经济效益 8.2.1功率因数提高，节约力调电费： 装置投入后功率因数提高至 097，力率调 整电费由罚 8.5变为奖 0.75，一正一负 相差 9.25，月节省调整电费约 10 万元。 2007年9月10月11月12月有功电量1548240136632020665201512000无功电量14583
9、60627240490560352200功率因数0.730.910.970.97调整系数8.50%-0.15%-0.75%-0.75%力率电费89629-1464-10575-7857实缴电费1190232101513714610251084794节约电费/-84414-130427-969028.2.2 增容降损 功率因数由 0.73 提高至 0.97，变压器 的平均负荷电流减小 25（cos1/cos20.73/0.97） ，相当于变压器运行容量降低了 25（2000kVA） ； 变压器铜损减少：1-（0.73/0.97）243；变压器温度降到 65左右；每月节省电量 40kWx43%x1
10、2 小时 x30 天 6192kW.h/月（40kW2 台变压器的合计 铜耗，每天工作 12 小时） 。此项节约电费： 3800 元/月。 8.2.3 提高生产效率 无功补偿兼滤波装置投入后，电压稳 定了，缩短了熔炼时间， （也减少了热能既 电能损失） ，提高了生产效率。 8.2.4 提高设备运行可靠性，延长设备使用 寿命。 无功补偿兼滤波装置投入后，负荷无 功电流、谐波电流减少，设备的发热、损 耗降低，振动减少。谐波电流减小 70， 单独谐波损耗节约的电费每月将近 4000 元。系统内各元件损坏率降低、设备绝缘 老化减缓，故障率下降，延长设备寿命， 因而提高了公司整体用电的安全性。 8.2.
11、5 供电系统效益 无功功率的减少，不仅节约企业自身 的电费开支，还减少了电网的线损和对上 一级变压器容量的占用。谐波污染的减少， 降低了对通讯、自动控制装置、电能计量 和继电器保护的干扰，提高了电网的安全 性能。 8.3 企业综合投资收益 此铸造企业新增的 2 套中频炉专用的 无功补偿兼滤波装置，全部投资为 132 万 元。实际平均月节约电费 10 万元以上，一 年就收回了投资成本。 9.结论 综上所述，中频炉增加无功补偿兼滤 波装置具有很高的效益，其兼顾了无功补 偿又有滤波功能，具有提高生产效率，提 高设备可靠性，节省电能等优点。企业正 常生产，该投资一般 12 年即收回。因此， 有必要在铸造行业推广使用。 中频炉谐波非常大，又有一些不确定 因素。设备生产企业的系统设计仿真的水 平和元器件的选择对于设备的质量来说非 常重要。例如有些厂家采用普通的电容器第 4 页 共 4 页和电抗器做此类设备，设备寿命短、自身 损耗高，维护成本也非常高。所以，采购 此类产品时一定要选技术实力较强的企业。
