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礦熱爐無功補償
發布時間:2012-11-27        瀏覽次數:386        返回列表

               礦熱爐短網補償與諧波治理

1.1 礦熱爐工作原理
礦熱爐是一種耗電量巨大的工業電爐,又稱電弧電爐或電阻電爐。主要由爐殼,爐蓋、爐襯、
短網,水冷系統,排煙系統,除塵系統,電極殼,電極壓放及升降系統,上下料系統,把持器,燒穿器,液壓系統,礦熱爐變壓器及各種電氣設備等組成。它主要用于還原冶煉礦石,碳質還原劑及溶劑等原料。主要生產電石、黃磷、硅、錳鐵、鉻鐵、鎢鐵合金等產品,是冶金業中
重要工業原料。礦熱爐是一種陸續加料,間歇式出渣,連續作業的工業電爐。其工作特點是采用碳質或鎂質耐火材料作爐襯,使用自培電極,電極插入爐料進行埋弧操作,利用電弧的能量及電流通過爐料而產生能量來加熱爐料,爐料在高溫作用下產生化學反應生成各種化合物如硅鐵、電石、單晶硅等等工業原料。
1.2 礦熱爐的工作特性
根據礦熱爐的結構特點以及工作特點,礦熱爐的系統電抗的70%是由短網系統產生的,而短網是一個大電流工作的系統,最大電流可以達到上萬安培,因此短網的性能決定了礦熱爐的性能,正是由于這個原因,因此礦熱爐的自然功率因數很難達到0.85以上,絕大多數的爐子的自然功率因數都在0.7~0.8之間,較低的功率因數不僅使變壓器的效率下降,消耗大量的無用功,不僅如此,某些礦熱爐(如工業硅爐)工作時,由于電弧延時發弧,電弧電阻的非線性和電弧游動等因素,使得電弧電流變化很不規則。使得電弧爐電流不僅數值發生畸變和大幅脈動,而且還產生大量諧波,尤其以3、5、7、次含量較大,如不對此加以限制和吸收,無論對冶煉設備還是補償裝置,都會產生不利的影響。電力部門對功率因數低和諧波超標都要加收額外的電力罰款。因此提高短網的功率因數,治理諧波污染,提高電能質量,降低電網損耗是企業節能降耗,提高冶煉效率的最有效手段。
1.3 礦熱爐對其他設備的影響
由于礦熱爐工作時功率因數低并且具有較大的諧波含量,對電氣設備的影響主要有以下三點:
1.3.1 低功率因數運行損耗大
低功率因數負載從系統吸收大量無功功率,大大增加了系統的線損和變壓器的損耗。由于礦熱爐長期處于過負荷狀態,使電網長時間高負荷(輸送無功成份含量大)運行,降低了電網的電壓水
平,造成了系統電壓的不穩定,不利于電網運行的經濟性;由于短網感抗較大,使得流經礦熱爐的電流大部分屬無功成份,大大降低了變壓器的有功出力,同時也增大了變壓器的損耗,單位耗電量加大,產能下降,產品合格率也受到很大程度上的影響;上萬安培的大電流流經短網,損耗更是高不可估,導體溫升有較大幅度升高,更容易使導體受到腐蝕,使企業成本抬高。
1.3.2 諧波對供電變壓器的影響
諧波電流不但引起變壓器繞組附加損耗,也引起外殼、外層硅鋼片和某些緊固件發熱,并且有可能引起局部的嚴重過熱。諧波使變壓器噪聲增大,諧波源造成的流經變壓器的諧波電流在諧振條件下可能損害變壓器。
1.3.3 諧波對并聯補償電容器的影響
諧波會引起電容器局部放電,加速電容器介質老化,縮短使用壽命。在一定條件下諧波極易與無功補償電容器組引起諧振或諧波放大,從而導致電容器因過負荷或過電壓而損壞。
 
二、礦熱爐無功補償與諧波治理技術的歷史和現狀
      到目前為止,為了提高礦熱爐的功率因數,國內大部分廠家采用兩種補償方式,如圖所示


 
針對礦熱爐而言,無功的產生主要是由電弧電流引起,如在爐變高壓側實施無功補償,補償對改善高壓側的供電狀況,提高運行功率因數的效果是明顯的,但對于降低低壓側短網的無功損耗、提高變壓器出力、提高產品合格率、抑制諧波卻無能為力;如在低壓側進行補償,那么大量的無功電流將直接經低壓電容器和電弧形成的回路流過,而不再經過補償點前的短網、變壓器及供電網路,在提高功率因數的同時,可提高變壓器的有功輸出率,降低變壓器、短網的無功消耗,這一點在圖1、圖2中表現得很清楚。此時,就地補償了短網的無功消耗,無功電流不流經變壓器等,在提高功率因數的同時,減少了變壓器、短網的損耗;另外也提高了變壓器的有功出力,變壓器向爐膛輸入的功率將會增大,從而提高產品產量、質量,降低單位電耗、原料消耗。
可見電容器組并接于短網終端的補償方式效果遠勝高壓補償,經濟性很明顯,在技術上也沒有多少困難。但至今卻一直沒有在礦熱爐上得到推廣。主要有下面幾個原因:
(1)造價高。由于礦熱爐變二次電壓通常在100V左右,補償容量大,因此電容器、電抗器、投切開關等的數量很多,加之以前的油浸式電容器體積很大,價格太高,而自愈式電容器又不太成熟,因而難以推廣。
(2)控制方式落后。傳統的接觸器投切電容器,因合閘涌流大,操作過電壓高,接觸器、電容器極容易損壞,使用壽命短,維護工作量大,安全系數低。
(3)設計經驗缺乏。以前由礦熱爐不相關的企業或開關柜廠家生產,他們對補償裝置的特殊性認識不足,設備未配置濾波電抗器,不能有效抑制諧波,且保護不完善,導致設備損壞率太高。
(4)低壓補償裝置安裝后,改變了礦熱爐變實際運行參數,給用戶生產操作人員帶來操作不便,容易誤導操作人員。
 

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