矿热炉低压无功功率补偿技术之比较
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成都市中朋达电气有限公司关于矿热炉低压无功补偿作用的理解通过青海某高碳铬铁冶金公司1#矿热炉低压无功补偿的成功的增产降耗经验,对于矿热炉加装低压无功补偿红设备的有了较深入的理解和感受。
矿热炉安装低压无功补偿必须实现自动上料为前提。
理解1:矿热炉加装低压无功补偿对于矿热炉冶炼是一种极其重要的调节冶炼工况的技术手段,能够更好的稳定炉况,从而产生巨大的节能、增产的效果。
1.1低压补偿安装后,对于矿热炉的负荷调整来说,增加了一个极其重要手段,能有效的改善矿热炉的冶炼特性,配合操作工艺、炉料匹配变化等因素,产量提升和单耗下降是必然。
从青海某高碳铬铁冶金公司的生产报表分析,近两个月1#炉的炉况最为稳定,稳定连续时间最长,产量和单耗最好。
1.2低压补偿安装后短网电流显著下降,电压调高,损耗下降明显。
低压补偿投入运行后,运行电流降低20%-30%,大大提高短网与变压器利用率,减少线路和短网损耗,有利于炉变的稳定运行。
1.3 低压补偿节能原理低压短网侧大电流(几万安)、低电压的特征决定了电弧电流产生的大量无功主要以无功电流的形式体现在短网、变压器及供电网络上,从而造成这些电路中大量的无功损耗,无功功率严重占用变压器有效荷载,制约了变压器输送有功的能力,同时到导致三相功率不平衡。
这样,矿热炉的自然功率因数就比较低。
而在炉变低压侧针对短网无功消耗和三相不平衡现象而实施的动态、就地无功补偿,将使无功电流直接经低压电容器和电弧形成的回路流过,不再经过补偿点前的短网、变压器及供电网路,从而达到提高功率因数,增产、降耗的目的。
理解2:矿热炉加装低压无功补偿设备自身的稳定性是影响补偿效果重要因素。
2.1矿热炉加装低压无功补偿设备可靠性,包括可靠投切电容器、晶闸管冷却、实际补偿量、可靠的三相不平衡补偿(分相补偿)、设备自身的冷却效果。
2.2从目前青海省和宁夏调研结果得出,矿热炉加装低压无功补偿设备自身的稳定性是很多矿热炉企业安装低压无功补偿设备后,效果不理想、退出投运等主要因素、部分设备需要检修量大,造成炉况波动,使用效果不明显。
矿热炉低压无功补偿技术规范1.总则1.1 为了降低矿热炉短网的无功补偿损耗,促进矿热炉行业的节能,提高矿热炉炉变和短网电效率,充分发挥矿热炉低压无功补偿的节能效果。
2. 矿热炉低压无功补偿工作原理1 矿热炉低压无功补偿装置并联于短网末端,由低压交流滤波电容器、滤波电抗器组成LC滤波补偿回路进行分相就地补偿。
减少短网无功功率损耗,同时吸收因不平衡负载和电弧冶炼产生的谐波(以3、5次特征谐波为主),降低其三相的不平衡度,有效提高功率因数。
2.1 主回路由补偿短网、隔离开关、熔断器、接触器、低压交流滤波电容器、滤波电抗器等组成。
2.2控制系统由控制器、高压侧信号变送、控制指令信号、投切驱动单元、现场指令信号、界面信息控制及低压侧保护信号等组成。
3技术要求3.1 电压3.1.1 电容器电抗器两端工作电压不大于其额定电压。
3.1.2 电抗器两端工作电压和电容器两端工作电压之比(回路的实际电抗率)应符合表规定:3.1.2.1 针对3次谐波,实际电抗率应不小于12%。
3.1.2.2针对5次谐波,实际电抗率应不小于7%。
4.谐波矿热炉低压无功补偿装置不应该放大高压侧系统谐波,并符合GB/T14549的规定。
4.1 温度设备正常运行时,工作环境温度应不大于50℃,与环境温度相比,电容器的外表最高温升和电抗器的外面及其热点最高温升(B级绝缘)应符合:4.1.1 电容器外表最高温升≦10℃。
电抗器外表面最高温升≦20℃。
电抗器热点最高温升≦32℃。
5. 功率因数5.1 功率因数月平均值不低于0.90.5.2 滤波电容器应符合GB3983.1要求,两端运行电压应长期低于其额定电压的95%。
5.3 滤波电抗器应符合GB10229要求,两端运行电压应长期低于其额定电压的95%。
5.4 接触器其支路投切涌流应不大于额定电流的2倍,在现场供电电压波动、磁场或其它干扰时应可靠投切,不能产生跳动和误动。
5.5 隔离开关其额定电流选取不低于该支路最大运行电流的1.3倍。
矿热炉功率因数的补偿方案一、补偿的方式矿热炉电炉的功率因数补偿大致有三种。
即高压补偿、中压补偿和低压补偿。
1、高压补偿可以解决供电局对用电功率因数的最基本要求,但解决不了电炉变压器的出力问题。
随着电炉的容量越来越大,供电的电压也越来越高。
这样就给高压补偿也带来了一些困难。
2、低压补偿可以解决电炉变压器的出力问题,但低压补偿的电流几万安培,设备庞大,施工也比较困难,设备运行时,大量的接触器频繁动作,设备的故障率及设备维护量都很大。
3、所谓的中压补偿,即利用变压器的中压10KV线圈做补偿。
中压补偿分两种:一种是中压并联补偿,一种是中压串联补偿。
1)中压并联补偿的作用与高压补偿差不多,中压并联补偿主要是解决电炉变压器的高压侧电压太高不好补偿的问题,即采用中压并联补偿。
这种补偿同样解决不了电炉变压器低压线圈的出力问题。
2)中压串联补偿的作用与低压补偿差不多,他可以解决电炉变压器的出力问题,当然,功率因数也可以补偿到0.92以上。
它也存在着补偿投入后容升电压比并联补偿要高的问题。
但可以通过调低有载开关档位的办法解决。
二、中钢吉电矿热炉功率因的补偿方案中钢吉电矿热炉一般采用中压串联补偿,实施串联补偿后功率因数达到0.9~0.92以上。
同样入炉功率也达到了0.9~0.92以上。
1、中压串联补偿的主要设备:1)10KV的电容器约为变压器额定容量的80%左右。
2)6个电感线圈。
3)3个高压柜:1个开关柜;1个PT柜;1个过压保护柜。
4)1个补偿操作控制台(包括一台电脑及PLC)。
2、电炉变压器根据串联补偿的需要,要对电炉变压器中压线圈的容量作相应的调整。
调整后的变压器的重量大约增加10%3、中压串联补偿的设备布置中压串联补偿的设备可布置在压放平台上,用10KV电缆与电炉变压器连接。
(比低压补偿的连接要简单的多)三、中压串联补偿的投入与运行中压串联补偿的设备在开炉时,暂时不投入运行。
当负荷稳定后即可把中压串联补偿的设备投入运行。
1. 无功补偿的原理电能质量的优劣,主要表现在其波功率因数的高低、系统电压的稳定性、谐波无功含量的大小等。
1.1视在功率、无功功率、有功功率之间的关系。
有功功率和无功功率都是视在功率一部分,它们之间的关系为: 22Q P S +=之所以产生这种关系,与之后提及的功率因数有关。
1.2功率因数图1图1 α图2图1为感性负载的等效电路,图2为感性负载的矢量图。
当电源输出电压U 变化时,根据视在功率、有功功率、无功功率的关系,我们知道:SP IU U I I I COS R R ===α 式中可以看到:在一定条件下,COS α与有功功率成正比;由于COS α直接反应出交流电源或变压器的输出功率(S )的利用效率,所以我们把COS α称为功率因数,功率因数就是有功功率P 和视在功率S 的比值。
1.3谐波及其对供配电系统的危害谐波是指电网中非基波(中国电网为50Hz )的其它(>1的整数倍)频率的电流或电压。
谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比,谐波亦属于无功类别。
谐波是供电系统中的公害,由于谐波电流的趋肤效应,可造成供配电线路,用电设备发热,使电气设备、电动机产生机械振荡。
干扰自动化控制设备误动作而不能正常运行。
电网中谐波量过大,可引起电网振荡,造成电网颠覆的严重事故。
2. 提高功率因数的意义在供用电系统的负载中,就其性质来说,理想的负载为纯阻性,其功率因数为1,但实际的用电负载,多属感性负载,其功率因数通常小于1。
简单地说,在用电企业,功率因数的提高,能有效地降低供电系统的无功损耗,使供电系统的容量得到充分利用,减少线路电流和功率损失。
3.提高功率因数的办法提高功率因数的方法常用的是无功补偿法,亦即采用可以向系统提供无功功率的装置来补偿用电设备所需的无功功率,减少从供电系统中无功的吸取量,提高用电系统的功率因数。
一般都采用电力电容器来补偿用电设备需要的无功功率,这就称为电容无功补偿法(在此不对其原理一一叙述)。
科技成果——矿热炉低压动态无功补偿技术适用范围铁合金、电石等高耗能行业成果简介该技术根据电炉冶炼系统无功功率和谐波电流的实际问题和特点,提出科学、先进的技术解决方案,使得电炉冶炼系统在冶炼过程中交流母排、电炉装置等部分需要的无功功率,不需要经过低压交流侧通过交流母排、变压器、供电网络流转后和一次侧电网或高压侧的无功补偿装置交换;通过动态实时综合控制,使无功功率大部分的交换发生在电炉低压交流侧无功功率补偿装置中,达到动态实时补偿无功功率的目的,减小无功电流和总电流,能有效动态地控制电炉冶炼系统的无功功率,减小无功消耗。
同时,电炉冶炼装置等产生的5次、7次、11次、13次、17次等谐波电流,通过静止无功功率发生器(SVG),利用可控的大功率半导体器件向交流母排注入与谐波电流幅值相等、相位相反的电流,使交流母排上的总谐波电流为零并使无功功率趋于无限小。
电炉变压器产生的谐波电流不经过交流母排和电炉变压器流转,大幅度缩短了流转路径、减小了谐波电流幅值和总电流,能有效动态地控制冶炼系统的谐波电流,使得谐波产生的消耗大幅度减小。
总之,通过连接在低压交流侧无功补偿和静止无功功率发生器(SVG)的作用,有效降低了无功功率和谐波电流的流转路径和交换幅值,并通过减小三相功率不平衡,解决企业电耗高、效率低的问题。
主要技术指标1、补偿系统进入自动投切模式后,功率因数最高可达到0.98;2、补偿系统投入前后三相有功率的偏差小于单项平均功率的5%,即系统三相功率不≤5%;3、超标谐波电压与谐波电流均不超过国家标准;4、补偿系统进入自动投切模式后功率有功功率增加16%以上;5、补偿系统进入自动投切模式后无功功率减小40%以上。
投资规模25000kVA矿热电炉投资额350万元,12500kVA矿鼎电炉投资额150万元。
项目节电量按25000kVA矿热电炉冶炼75硅铁计算540万-1440万kWh/a。
高、中、低压多种无功补偿方式在矿热炉上的应用对比本文对在电炉变压器高、中、低压侧三种不同位臵接入补偿装臵进行了应用对比。
本文也对传统电容及SVG(SVC)等新技术在电炉无功补偿上的应用进行了对比。
最后,本文对目前最先进实用的补偿技术——云南新迈科技有限公司“矿热炉低压电容动态无功自动补偿节能增产系统”进行了描述。
电炉的无功损失电炉的固有特性(感性无功需求)决定了供电系统功率因数下降,其无功输送挤占了系统有功输送能力,导致供电系统效率降低、设备出力不足、带负载能力下降。
如果由供电局供电线路提供电炉所需无功,至少有以下损失:(1)若要使终端设备(电炉炉内)有功达到设计负荷,必须增大供电系统设备(变压器等)的容量,产生设备购臵损失,也可认为是设备生产能力损失;(2)无功电流增加了线损,增大了电压降,迫使电炉低压大电流生产,增加了能耗;(3)若功率因数低于0.9,则供电局将向企业征收额外的功率因数调整电费。
电炉无功补偿装臵好的补偿装臵必须满足电炉工况特性及使用环境需要:(1)大范围的负荷(无功)动态波动,波动范围可能达到额定负荷的70%以上;(2)较大的三相不平衡负荷波动,波动的三相负荷不平衡度可能超过30%,电锌炉等甚至可以达到80%以上;(3)一次侧电压波动,一次侧电压等级越低波动越大,35kV波动范围至±5kV;(4)工作环境存在导电性、腐蚀性粉尘,温度较高;一、高、中压电容补偿只能在一定范围内满足功率因数的要求为满足供电局对功率因数的要求,传统做法是在炉变一次(高压)侧或者三次(中压)侧进行10kV及以上电压等级的电容补偿。
特点是:1.高、中压补偿采用的是10kV以上电压等级的电容器,必须用高压(真空或六氟化硫)断路器进行电容投切或者随电炉一起投切。
电容(分组)投切采用人工控制,目前不能实现动态投切、自动控制,也就不能实现电容补偿量随负载波动的动态补偿。
高压补偿在电炉负荷波动较大时经常处于欠补和过补状态,而在过补状态下的无功倒送是供电局严格禁止的。
煤矿供配电设计中的无功补偿方式比较论文导读:电网的无功补偿从补偿的目的来看,可以分为系统补偿和负荷补偿。
将接触器投切电容器(MCC)、接触器投切电抗器(MCR)、自饱和电抗器(SR)、晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管投切电抗器(TSR)、晶闸管控制电抗器(TCR)七种都列为静止型无功补偿器(SVC)设备。
关键词:无功补偿,谐波治理,TCR1前言煤矿供配电系统中应用了很多电力电子装置,这些装置构成了整流电路、逆变电路、直流斩波电路等。
发表论文,TCR。
在这些装置运行的过程中,产生了大量的谐波,对供电系统的电能质量造成了危害。
此外,在煤矿井下供配电系统中还存在大量的感性负荷,如三相异步电动机和变压器,这些感性负荷在配电系统中消耗大量的无功功率来维持电机所需的励磁电流和励磁转矩,降低了系统的功率因数,造成线路电压损失加大和电能损耗增加。
解决这些问题的方法就是进行无功功率补偿,即在系统中采用固定安装或自动投切方式接入并联电容器等容性设备,这些设备可以补偿感性负荷所消耗的部分无功功率,减少无功功率潮流在电网中的流动,从而降低线路电能损耗,提高系统功率因数,改善电网运行条件。
2无功补偿的作用降低电压损失,改善电压质量。
影响电网电压损失的因素有四个:线路有功功率,无功功率,电阻和电抗。
按照它们之间的物理关系,采用补偿电容器提高功率因数后,电压损失减少。
减少线路和变压器损耗。
线路功率损耗与功率因数成反比,功率因数越高, 线路功率损耗越小。
变压器损耗中,铁损与负荷无关,铜损与负荷率的平方成反比。
当输出功率恒定时功率因数越高,变压器铜损越小。
减少用电费用。
发表论文,TCR。
按照功率因数调整电费的规定,随着功率因数的提高,电费将降低;另外,提高功率因数,电耗减少,也将减少电费。
3无功补偿方式比较电网的无功补偿从补偿的目的来看,可以分为系统补偿和负荷补偿。
系统补偿为了提高输电网的传输容量,改善电网的稳定性;负荷补偿为了提高系统的功率因数和供电质量,减少线损等。
低压无功补偿装置技术对比目前国内低压无功补偿装置的主要技术种类有:接触器投切、复合开关投切、SVG、TSVC,因接触器投切的技术已被淘汰,下面将主要就后三种技术的区别及使用特点进行介绍:1.低压复合开关投切电容器组低压复合开关是最新一代低压无功补偿装置中电容器的投切开关,是一种智能化的环保节能型控制执行部件,针对可控硅和交流接触器在低压无功补偿应用方面存在的先天不足而精心研制开发的最新科技成果。
传统的可控硅投切电容器组为无触点投切开关,具备投切速度快,可实现过零投切,投切涌流少,投切时无火花产生,后期维护少等特点。
但是可控硅为半导体原件,运行时发热量大,对设备散热有较高的要求。
接触器作为传统的电容器投切装置,设备简单,投资小。
但是因为接触器自身的的特点,经过一段时间的运行后,接触器就需要进行维护,更换。
个别情况下还容易出现接触器触头黏合的情况。
且接触器自身的投切速度较慢,投切涌流大,不适合复合频繁变化的环境下使用。
复合开关的基本工作原理是将可控硅开关与磁保持继电器并接,实现电压过零导通和电流过零切断,使复合开关在接通和断开的瞬间具有可控硅开关过零投切的优点,而在正常接通期间又具有接触器开关无功耗的优点。
其实现方法是:投入时是在电压过零瞬间可控硅先过零触发,稳定后再将磁保持继电器吸合导通;而切出时是先将磁保持继电器断开,可控硅延时过零断开,从而实现电流过零切除。
该产品与交流接触器、可控硅或固态继电器等开关元件相比较有较大的技术优势。
主要优点是接到外部控制信号后,通过逻辑判断,自动寻找最佳投入(切除)点;保证过零投切,无涌流;触点不烧结;能耗小;无谐波注入;避免了电容器运行时投入可控硅持续发热的问题,又避免了接触投切触点容易烧结,后期维护量大的问题。
具有极高效低耗,环保节能,尤其是在涌流和安全可靠性方面性能大大提高。
但是该产品在运行时因为要通过频繁的投切电容器组,来改变电容器的补偿量,无法设计滤波支路来有效的抑制谐波(滤波支路的误投与误切容易造成谐振,引起谐波放大)。
矿热炉低压无功功率补偿技术之比较---低压直连电容器无功功率补偿和低压升压无功功率补偿更容易谐波没有数据分析低压升压补偿对于系统的安全不利。
究其根源,仅在于补偿电流极大、致使其与变压器之间只能固接连接。
由此,变压器的后续系统中将始终具有极大的电容,连接的线路中又具有较大的电感、即补偿短网的感抗。
当变压器分、合闸时,由于过渡过程中高频分量的激励,该电容内部的电场与该电感周围的磁场之间将交替进行能量交换,从而产生典型的L-C振荡。
又由于所带电容远大于常规情况下的杂散电容和对地电容,易知其共振频率将远低于常规情况下的数值,从而该频率的过渡电压则将可有极高的幅值。
若分、合闸的瞬间恰值某一相的相位过零,则相应的过电压将极可能超过标准允许的水平;若如此,将有可能危及到系统的安全、尤其是将严重威胁到变压器的安全。
1、关于低压补偿在实际项目中,常有采用低压补偿的倾向;但笔者认为其具有如下缺陷。
⑴低压补偿所涉及的造价偏高;其理由如下。
理由之一,是其电流颇大;为此就须采用补偿短网,从而须有相应的成本。
理由之二,是电容器组的额定电压难以与其实际运行电压相符;为能够充分补偿,则装机容量将随电压的平方成正比地增大,从而将使购置成本增大。
理由之三,是补偿短网中所消耗的无功容量颇大;为弥补该部分无功消耗,则将致使电容的装机容量进一步增加、购置成本也将随之增加。
理由之四,是低压补偿电容的生产厂家较少,从而其竞争不够充分,利润水平也将随之增加。
并且,产品质量、技术进步等方面也可能因缺乏竞争的驱动,使得损耗、可靠性及寿命等各相关的技术指标难以不断答:矿热炉低压补偿(以下简称低补)的造价较之高补或中补要高,一般在150-250元/KVar。
①硬件成本高是主要原因。
除上述理由一、二外,因低补装臵离炉膛越近补偿效果越好,势必造成其工作环境温度高,粉尘大,所以,低补装臵必须有良好的降温除尘措施,所采用的元器件也必须要求耐温防尘等级较高。
②系统结构复杂是另一原因。
由于低补均采用计算机控制的自动控制,以实现动态补偿,所以,其控制系统技术难度大,开发成本高,而高补或中补极少采用动态补偿,基本没有控制系统。
但动态补偿一直是无功功率补偿追求技术进步的重要手段,只有动态补偿才有可能实现无功补偿效能的最大化,才能动态跟踪无功功率的变化,而矿热炉的无功功率是变化的。
至于低补中因电压问题追加的补偿量,这是由于电容器的特性决定的,是必须的,这与普通电气设备的额定值与实际值不相等,且额定值一定是大于实际值的是同样的道理,并非补偿短网消耗的无功颇大所致。
由于低补补偿电流一般为电极电流的20%左右,其消耗的无功较之电极无功要少得多;另外,低补短网每相大都只需单根铜管,进出共两根铜管,自然形成了逆并结构,能有效减少无功消耗。
因此,在进行低补补偿容量设计时,无须专门增加容量。
一般保持10%左右的补偿余量是出于控制富裕容量的考虑,以备电炉参数波动、电容器容量自然衰减,同时满足低补装臵自身消耗之用。
针对竞争少,利润高,技术进步慢的问题,考虑到任何一项新产品,新技术上市初期价格均较高,主要原因是技术开发商承担了巨大的开发成本,同是承担较大的市场风险,这是符合市场惯例的。
但是,我公司矿热炉低压补偿已经过了近7年的市场运行,近年每年均有20-30台套进入市场,基本实现了批量生产,成本已有较大幅度降低,公司出于占领市场的考虑,已较大幅度地压缩了利润比例,故,目前本装臵的利润已控制在相对合理而偏低的水平。
至于技术进步问题,我公司自产品上市以来,已作了至少3次以上重大改进。
当然,低压补偿是基于并联电容器的无功补偿技术,其根基是不能改变的(我公司正在研制非电容器进行无功补偿的新技术,不日即可面市)。
反观高压补偿和中压补偿技术,面市已有近80年,但其至今仍然使用并联电容器的静态无功补偿技术,其技术升级速度难以用大来⑵答:该问题中所阐述的根源是高压和中压补偿才有的固有问题,也是高压中压补偿运行中常见问题,对于包含高中压补偿在内的静态补偿不能在失压时自动断开电容器的补偿系统,确实存在以上问题。
我公司早已采用全部动态补偿,低压补偿系统在变压器分合闸时会自动断开电容器,因而避免了上述风险,同时在电炉系统稳定运行后才再投入电容器。
另一方面,高压补偿和中压补偿采用了全投全切的方式,在投切的瞬间电流变化剧烈,并会产生浪涌电流、操作过电压和开关虚断重燃现象,严重影响系统安全运行。
而低压补偿采用大电流分小电流,在同样容量下浪涌电流、操作过电压、开关虚断重燃现象比高中压补偿小了“大电流分小电流步长”的倍数,对系统安全是一种有效保护。
在我公司已安装运行的近100台低补装臵中,从未因上述原因造成不安全事故。
⑶低压补偿时电容器的寿命较差。
究其原因,是其电压过低,从而其绝缘的相关要求将远低于散热的相关要求;其结果,将使内部的散热能力降低,并出现运行中严重的热积累、绝缘老化速度加快、部分绝缘失效等连锁反应。
其表现,则是不太长的期限内易于出现补偿容量下降;而该现象似乎并不少见。
答:高温和谐波是电容器的天敌,其将明显降低电容器的使用寿命。
我公司现在使用的电容器是由我公司与西安电容器研究所联合研制的矿热炉低压补偿专用超低压自愈干式电容器,采用德国进口基膜,银锌覆膜,内臵压力切断防爆装臵,自愈性好。
其各项技术参数已按照使用环境的要求作了大幅度提升,设计寿命为10年。
在我公司已安装运行的早期案例中,部分已正常运行5年以上,损坏率不到4%,其容量未见有明显下降,设备仍然工作正常。
当然,电容器容量自然衰减是不可避免的,这是国际上电容器技术的难题,不是低压补偿电容器单独存在的问题,高压补偿和中压补偿电容器也存在同样的问题。
⑷低压补偿时难以调整运行容量;显而易见,其原因在于不能对其运行电压进行调整,而只能通过增减电容器来实现;而即便部分电容的电流也将会极大,例如600 kVA/0.2 kV时就将达3 kA。
由此,则现有的各种开关将难以满足;或须用若干开关,则又将导致相关部分过于烦杂。
其结果,将使得输入端的功率因数难以控制,从而不能确保其常处于合理范围之内。
当系统的自然功率因数较高时,还可能被迫将电容器组退出运行。
答:用调整电容器电压来实现增减运行容量不是唯一调整容量的手段,基于计算机与PLC完全可以实现现增减运行容量、可瞬时调整补偿容量的动态补偿技术,完全实现了一次侧和二次侧稳定功率因数的目标。
部分电容器组退出运行,这是电容器动态补偿的必要手段,其结果与调整电压实现动态补偿是相同的,并没有文中所述的种种弊端。
高中压补偿时采用全投全切更是难以调整运行容量,在外线电压高时发出无功大电压低时出力明显不足,当外线电压高出合理范围时电容器退出运行,而低压补偿采用了大容量分小容量投切,当外线电压高出合理范围时电容器仍能依据功率因数控制投入,满足系统功率因数要求。
⑸也有补偿变压器升压后接电容器组的方式。
但该方式不仅造价更高,尤其难以准确计算补偿短网的阻抗或相应的电压升,从而难以与实际的系统参数相匹配。
可以猜测,采用该方式的项目中鲜有实际效果令人满意者。
答:在补偿变压器升压后接电容器组的方式实际上是串联电抗器加电容器的补偿方式,由于盲目加入电抗器实际效果确实不佳。
但低压电容直连在短网上方案避免了上述弊端,取得了较好效果。
2、关于高压补偿⑴高压补偿时仅能提高电网下载容量的功率因数;自变压器的输入端起,后续部分只能是自然功率因数,从而将对系统的最大功率构成严重的制约。
⑵常见的高压补偿基本仅用于35 kV时。
无论电网电压如何,高压补偿时只能通过增减电容器来实现补偿容量的调整,是其最主要的不足之处。
⑶当110 kV时,高压补偿的技术要求、相关配置、整体造价和运行风险均颇高;而实际项目中也较少见到采用110 kV的高压补偿者。
答:目前市面上电炉变压器高压补偿极少在110KV进行补偿,这类补偿方式不是本文主流补偿技术,在此不再讨论。
无论低压补偿、高压补偿还是中压补偿,均无法改变补偿点后的功率因数,这不是高压补偿单独存在的,中压补偿也不可避免的存在。
但是高压补偿目前主流仍采用静态补偿技术,难以跟踪系统变化实现自动补偿,确实是其一大缺陷。
3、中压补偿方式的比较优势与高低压补偿方式比较,应该说中压补偿具有较为明显的优势。
⑴中压补偿在技术、配置和运行经验等各方面均相当成熟,显然在极大范围内具有长期成功运行的业绩;因此,其使用无任何悬念。
⑵在经过充分的市场竞争的条件下,可以认为其造价和相关的性能指标均已经达到了的颇为合理范围;因此,其购置成本和运行成本最低。
⑶由于中压补偿时的电压常为10 kV,其电流大小适中、由普通开关即易于实现电容器组的投切,从而能避免变压器带颇大电容负载情况下的分、合闸,进而避免由此所致的可能的过电压冲击。
⑷中压补偿时,其电压将来自主变压器,故易于事先设置调整补偿电压的功能。
如此,通过较多且颇为合适的不同电压档位的调整,即能够对实际的运行容量进行必要的调整;若采用有载调压,其调整将极为方便。
这样,输入端的功率因数将能方便地被控制在合适的范围。
由上述,建议对中压补偿的可能性适当加以考虑。
为避免变压器带颇大电容负载情况下的分、合闸,进而避免由此所致的可能的过电压冲击,以求能进一步确保变压器及系统的安全,则当分、合闸之前应预先将补偿电容全部退出;待变压器分、合闸完毕再将电容投入运行。
此点务请予以充分的注意。
答:技术难度较低、造价较低的确是中压补偿的优势。
但其使用需要一个关键的条件:变压器在设计制造时必须预留中压补偿绕组,即第三绕组。
一旦变压器制造完成,是不能有后期增加第三绕组进行中压补偿的。
这实际上增加了变压器的制造成本,亦即变压器购买时已提前支付了中压补偿的部分费用,所以,中压补偿的费用应包括变压器制造时增加的这部分费用,其价格比较优势并不明显。
并且变压器中加入第三绕组明显加大了变压器的阻抗,在某一些要求变压器高阻抗的冶炼炉上是可行的,但对绝大部分要求低阻抗的矿热炉显然是增加了电源阻抗和炉阻不匹配的程度,对矿热炉冶炼电耗有所增加。
三种补偿方式比较补偿目的:就补偿目的,高压补偿和中压补偿,唯一的目的就是提高网侧功率因数,满足电网对用户功率因数的要求,避免力率罚款。
高、中压补偿点总是在电炉变压器之前,经过补偿虽然提高了高压侧的功率因数,满足了电网对功率因数的要求,但其由于不能提高电炉变压器及负载的功率因数,大量无功仍要在变压器上交换,继续占用变压器的有效容量,所以,高压补偿无法提高变压器的出力,故不能实现增产。
但低压补偿除了能够提高功率因数外,由于负载的大量无功经低压补偿电容器进行交换,从而一再经过变压器,因此变压器可以向电极输送更多的有功,以达到增产的目的;同时,低压补偿还可以调整三相功率不平衡,减少线电流,显著优化电炉参数,提高冶炼效率,从而降低单耗,实现节电。