矿热炉无功补偿及优化方案

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。

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。

矿热炉无功补偿及优化方案
郑元彬
【期刊名称】《铁合金》
【年(卷),期】2011(042)003
【摘要】矿热炉耗电巨大,功率因数较低,无功损耗大,通过对各类无功补偿技术的分析,阐明了低压短网直接补偿的方式节能增产效果最好,并对国内各类短网补偿的执行开关的优劣进行了对比分析,提出了组合式开关是解决涌流及过电压问题的最优方案,同时对低压侧短网补偿与工艺结合的其他问题进行了分析.
【总页数】3页(P25-27)
【作者】郑元彬
【作者单位】北京思能达节能电气股份有限公司,北京,中国,100000
【正文语种】中文
【中图分类】TF332.2
【相关文献】
1.110 kV矿热炉变压器第三线圈并联电容无功补偿装置的选择 [J], 王忠
2.矿热炉大容量低压无功补偿系统分析 [J], 栾春沂
3.锰企业矿热炉无功补偿装置节能改造及经济效益分析 [J], 秦铖
4.基于SVG的矿热炉无功补偿与电能质量改善 [J], 黄实批;
5.矿热炉低压无功补偿与矿热炉的经济运行 [J], 杨雷献;闫青林;杨佳雷
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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：≤2000m3.1.3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0.15g3.2系统运行条件3.2.1 变压器一次电压：35KV3.2.2最高运行电压：42KV3.2.3额定频率：50HZ3.2.4变压器二次电压：122-240V3.2.5电炉常用电压：180-240V3.2.6电容器组接线方式：3.2.7电容器电压：200V3.3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: 240V3.3.2.2 最高运行电压: 240V3.3.2.3 额定频率: 50HZ3.3.2.4 装置额定电流：4000kvar3.3.2.5 装置额定电流： A3.3.2.6 限流线圈安装位置：电源侧3.3.2.7 电容器额定相电电压：240V3.3.2.8 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：BKMJ0.2-10-13.3.3.2电容器额定电压：0.2kv3.3.3.3单台电容器额定容量：10kvar3.3.3.4介质：干式3.3.3.5额定电流： A3.3.3.6耐受涌流能力：300In(不超过1000次/每年)3.3.3.7额定频率：50HZ3.3.4电容器特点1、低压自愈式电容器型号：BKMJ。

浅谈煤矿供电系统无功补偿优化方案本文笔者首先针对煤矿供电系统当中的无功补偿的意义进行论述，并在基础上，以笔者亲身经历某煤矿供电系统作为例子，阐述了在该煤矿供电系统中，无功补偿的使用情况，最后针对无功补偿在此处煤矿供电系统中所使用的优化方案进行讲解。

标签：煤矿供电系统；无功补偿；优化方案0 引言自改革开放之后，我国各行业的科学技术水平都有了明显的提高，而在煤矿产业当中，机械化操作也正在逐步取代人工操作，但是由此带来的不便是大功率用电器的使用。

这些大功率用电器在使用的过程中，会和地面供电处之间产生大量的无功功率，这些无功功率会使得在进行井下运行的机械设备的供电无法得到充分的保障，从而影响机械在井下的生产作业。

针对这一现状，开展针对煤矿供电系统的无功补偿优化研究就显得很有必要。

1 在煤矿供电系统当中无功补偿的意义1.1 国家要求在我国出台的《全国供电办法》中明确提出：无功电力需要就地平衡，使用者需要在增加用电功率技术的前提之下，设计并使用相对应的无功补偿装置，并且要求无功补偿装置能够伴随井下作业机械在使用过程当中对电压变化进行及时有效的处理，并杜绝发生无功电力的倒送现象，对煤矿生产企业的用电功率进行有效的改善。

1.2 增强供电系统的功率因数，提升电能的有效使用率在煤矿的井下作业过程当中，所需要使用的机械设备和路面上的供电装置之间含有大量的重复无功功率。

在供电系统之中，这些无功功率会占有供电系统之中很大一部分容量。

但是在进行一定的无功功率补偿之后，就可以有效降低无功电流产生的无功功率，由此极大程度的提高了煤矿供电系统当中电能资源的有效使用率，并提升煤矿企业的经济效益。

1.3 对供电系统的电压起到稳定的作用在机械井下施工作业的过程之中，感性用电负荷会产生许多无功功率，并且这些感性负荷所做的功越大，无功功率就会产生越大的频率变化，致使供电系统中，电压会产生很大的波动。

这种波动轻则可能导致井下的机械设备无法进行正常的工作，重则可能对井下的接卸设备产生严重的破坏，并产生安全隐患。

3万3硅铁矿热炉无功补偿方案2019年10月3日工程概况XXX有限责任公司拟建设2*33000kVA硅铁矿热炉，每台矿热炉均由三台11000kVA的单相矿热炉变压器供电，矿热炉变压器一次电压为110kV。

由于每台矿热炉自然功率因数较低约为0.70左右，为提高矿热炉功率因数需在矿热炉侧设置无功补偿装置。

硅铁矿热炉负荷一般不会产生冲击负荷，故引起的电压波动是很小的;根据目前已生产的硅铁矿热炉的实际运行情况，单台矿热炉生产时其正常电压不平衡度一般在2%以下，短时可能达到4%左右，但多台矿热炉同时生产的正常电压不平衡度一般可控制在1%以下;硅铁矿热炉生产时会产生少量的高次谐波，主要以二、三次谐波为主，但由于其随机性比较大，目前无法计算，且无相关测量数据。

根据以往经验及国内类似工程均无超标现象。

为了更好的治理谐波污染，考虑在矿热炉主车间侧设置并联电容补偿滤波装置，用于提高功率因数并尽可能滤除特征谐波。

2补偿方式由于矿热炉负荷的功率因数较低，为了提高功率因数，需在矿热炉变压器侧连接相应的无功补偿设备，通常采用如下几种补偿方式解决。

*高压并联电容补偿装置该装置将高压并联电容并接于矿热炉变压器的高压端，优点是如参数选择合理其在补偿感性无功功率的同时还具有消除谐波的功能，能够解决因功率因数低而被加收电费利率调整费的问题，且对矿热炉本身运行参数没影响。

但因本项目矿热炉变一次电压采用的是110kV，目前阶段110kV电容器造价较高，运行维护较复杂，且现有设备无法实现动态可调补偿，故不可取。

*中压并联电容补偿装置该装置将补偿电容并接于矿热炉变压器三次侧抽头的中压侧，通常采用10kV电压等级，同高压补偿装置一样，优点是参数选择合理的话在补偿感性无功功率的同时还具有消除谐波的功能，能够解决因功率因数低而被加收电费利率调整费的问题。

在入炉功率相同的情况下，并联电容补偿装置投运后，矿热炉变压器高、中压线圈电流减少，低压电流不变，可降低变压器的负载损耗，但入炉功率变化不大，产量不会增加。

无功补偿装置的运行策略与优化无功补偿装置是电力系统中的重要设备，用于补偿电网中的无功功率，提高电能的传输效率和稳定性。

本文将探讨无功补偿装置的运行策略与优化方法，以提高电力系统的运行效率和经济性。

一、无功补偿装置的作用及原理无功补偿装置是通过控制电容器和电抗器的接入和退出，调节电网中的无功功率，以维持电压的稳定、减小线路电流和节约能源。

其原理是利用补偿装置的无功功率与电网中的无功功率相消的特性，达到无功功率的平衡。

二、无功补偿装置的运行策略1. 电压稳定策略无功补偿装置应根据电网的电压波动情况，采用相应的控制策略。

当电网电压过低时，应通过增加电容器的接入来提高电压；当电网电压过高时，应通过增加电抗器的接入来降低电压。

2. 功率因数控制策略无功补偿装置可以通过控制电容器和电抗器的接入和退出来调节功率因数。

当功率因数较低时，应适当增加电容器的接入；当功率因数较高时，应适当增加电抗器的接入。

通过实时监测功率因数，并根据设定值进行调节，可以保持电力系统的功率因数在合理的范围内。

3. 调度策略无功补偿装置的调度策略应考虑电力系统的负荷变化以及电网的无功功率需求。

根据电力系统的负荷曲线和无功功率曲线，合理安排无功补偿装置的接入和退出，以满足电网的无功功率需求。

三、无功补偿装置的优化方法1. 装置参数的优化无功补偿装置的电容器和电抗器的容量应根据电力系统的负荷情况和无功功率需求进行优化选择。

通过对电力系统的负荷和无功功率进行周期性分析和统计，可以确定最优的装置参数，以提高电力系统的运行效率和经济性。

2. 控制策略的优化无功补偿装置的控制策略需要根据电力系统的特点进行优化。

可以采用先进的算法和控制技术，如模糊控制、神经网络控制等，以提高无功补偿装置的控制精度和响应速度。

同时，结合实时监测数据和预测模型，优化控制策略，使其更加适应电网的运行状态。

3. 运行和维护策略的优化无功补偿装置的运行和维护策略应结合实际情况进行优化。

矿热炉无功补偿的几个问题和解决方案矿热炉的供电系统主要是由电炉变压器及短网铜管组成，变压器及短网是一个在大电流状态下工作的系统，其最大电流可达数十万安培。

矿热炉的功率因数低，绝大多数的矿热炉的自然功率因数都在0.7~0.80 之间，三相电极形成的电弧需要从系统吸收大量的无功功率，因此会给电炉的运行带来如下问题。

1) 由于矿热炉长期工作在超载状态，大量无功功率流经电网，降低了电网的电压水平，造成供电系统电压的不稳定，不利于电网的经济运行。

2) 大量无功电流流经变压器和短网，大大降低了变压器的有功出力。

同时也增大了变压器的损耗，降低了变压器及短网输送有功功率的能力，导致单位电耗增加，产能下降。

3) 量无功电流流经变压器和短网，会使导体温升有较大幅度的增加，这一方面使导体的电抗增大而致损耗增加。

另一方面，温升还会加速短网的结垢、锈蚀，从而降低短网的使用寿命。

此外，温升还会加速变压器的绝缘老化，使变压器的寿命降低。

4) 矿热炉工作时，大量的无功电流流经布置长短不等的短网，会加剧三相功率的不平衡，功率的不平衡会导致电炉的功率中心与炉膛中心不重合，这会降低坩埚区的容量，使矿热炉达不到设计产量，电耗指标变坏。

从以上几点分析可以看出，对矿热炉进行无功补偿，从而提高功率因数、平衡三相功率，对矿热炉的降耗节能具有极其重要的意义。

常见矿热炉无功补偿方案的分析根据补偿装置和变压器的位置进行划分，目前较常见的补偿方式有高压侧补偿与低压侧补偿两种。

下面我们对这两种补偿方式做一具体分析，针对矿热炉而言，无功的产生主要是由电弧电流引起的。

如在电炉变压器的高压侧进行无功补偿，对改善高压侧的供电状况，提高功率因数是明显的。

但对于降低短网的无功损耗，提高变压器的出力，提高产能却没有任何帮助。

如在低压侧进行补偿，那么大量的无功功率将直接由补偿电容器提供，无功电流直接经低压补偿电容和电弧形成回路。

而不再经过补偿点前的短网、变压器及高压供电回路，在提高功率因数的同时，降低了变压器及短网的无功消耗，还可提高电炉变压器的有功功率输出，从而提高电炉的产能，提高产品的质量，降低单位电耗，降低原料的消耗等。

矿热炉的低补、中补、高补是什么你清楚吗？如何选择？矿热炉是一种高能耗设备，它的电能消耗支出费用占生产成本很大的比重。

在企业面临能源需求持续高涨、国内电价不断提升的严峻形势下，对矿热炉实行无功补偿，提高用电功率因数，最大可能的提高产量、降低单位耗电量，最大限度挖掘设备的潜力，对利用矿热炉来进行生产的企业来讲，具有相当重要的现实意义和经济效益1。

矿热炉电气系统主要由电炉变压器、短网、电极和熔池四部分组成。

交流电流分别由三根电极导入炉内，电流经电极与电极间的炉料在电极下方产生电弧和炉料电阻的焦尔热、及在电弧高温作用下，炉料产生化学反应生成各种化合物，比如硅铁、电石、金属硅等。

电炉变压器、短网部分是感性负载，需耗掉大量的无功功率，而无功损耗又减少有功，不仅影响产品的质量与产量，并且使电炉变压器的使用效率降低，产品能耗升高。

如果在电极和短网之间通过并联电容器组对无功进行补偿，就可以提高功率因数，减小线损，提高电极对地电压，从而达到节能减耗的目的。

根据电工理论：式中：λ为功率因数;R为矿热炉电阻，Ω;X为矿热炉电抗，Ω。

电阻包括四个部分：变压器电阻、短网电阻、炉料电阻和熔池电阻。

电抗包括三方面：变压器电抗、设备电抗和炉内电抗。

要提高cosλ，一要提高电阻R，但如果提高变压器电阻、短网电阻，只能使导体发热，损失的功率增加，使电效率降低，因此，这两部分要尽量降低，所以要提高只能从工艺上采取措施来提高熔池电阻和矿热炉炉料电阻;二是要降低炉子电抗，占主导地位的矿热炉变压器二次侧电流回路中，设备的电抗值占总电抗值的60%～70%，因此矿热炉变压器的电抗应尽可能低。

在矿热炉工艺参数和设备参数已定的情况下，要有效提高系统的功率因数，最有效的办法就是增加电力电容器进行无功补偿。

对矿热炉来说，无功补偿有三种方式，即高压补偿、中压补偿和低压补偿。

高压补偿是在矿热炉变压器一次侧接入并联10kV电容器组进行功率因数补偿，它能降低供电线路电能损失，减少线路压降，满足供电部门对功率因数要求225。

无功补偿装置的运行效果评估与优化无功补偿装置是电力系统中用来补偿无功功率的重要设备，其运行效果的评估和优化对于电力系统的稳定运行和优化运行起着至关重要的作用。

本文将对无功补偿装置的运行效果评估和优化进行讨论，并提出相应的解决方案。

一、无功补偿装置的运行效果评估无功补偿装置主要用于调整电力系统的功率因数，提高电力系统的功率因数，减少传输损耗和提高电力系统的稳定性。

因此，无功补偿装置的运行效果评估需要从以下几个方面进行考虑：1. 无功补偿装置的功率因数调整效果评估：无功补偿装置通过补偿电力系统中的无功功率，使功率因数接近于1。

在评估功率因数调整效果时，需要考虑无功补偿装置对电网谐波的滤波效果以及对电网电压的调节效果。

2. 无功补偿装置对电力系统电压调节的效果评估：电力系统中的电压波动会对电气设备的正常运行和寿命产生影响。

因此，评估无功补偿装置对电力系统电压调节的效果十分重要。

评估电压调节效果时需要考虑无功补偿装置对电网电压的稳定性和调节速度的影响。

3. 无功补偿装置对电力系统传输损耗的影响评估：无功补偿装置的作用是通过补偿电力系统中的无功功率，降低电力系统的传输损耗。

评估无功补偿装置对电力系统传输损耗的影响时需要考虑无功补偿装置的容量和运行方式对传输损耗的影响。

二、无功补偿装置的运行效果优化针对评估结果，可以采取一系列措施来优化无功补偿装置的运行效果，具体包括以下几个方面：1. 选择适当的无功补偿装置容量和类型：根据评估结果，选择合适的无功补偿装置容量和类型。

对于大型电力系统，可以选择静态无功补偿装置；对于小型电力系统，可以选择动态无功补偿装置。

2. 优化无功补偿装置的位置布置：根据评估结果，优化无功补偿装置的位置布置。

合理布置无功补偿装置可以降低传输损耗，提高电力系统的稳定性。

3. 优化无功补偿装置的控制策略：通过优化无功补偿装置的控制策略，可以提高其对电力系统功率因数调整和电压调节的效果。

控制策略可以考虑使用智能化的算法来实现自适应调节。

矿热炉（电炉）低压无功补偿及经济运行控制技术方法一、总则：恒电压设备的铁损、铜损、机械损、杂散损构成的额定工况，电效率越高、节能效果越大，即功率因数的高低决定节电率。

而矿热负载的铁损、铜损、杂散损、热损构成的非额定工况，是由矿热装备终端的电能利用率和炉前操作管理的有效利用率组成，此处的功率因数是起降损增功作用，是以熔池里面的热效率高低决定节电率。

一方面，要合理的提高电炉用电功率因数，使电效率相应提高，另一方面的几何参数、炉料、设备等条件约束，电效率不会是越高就越好、也代表不了热效率，关键在于用电功率因数是否与炉内参数同步操作优化。

二、电炉电压情况与使用环境条件要求：从上图测得的波形可见，电弧的非线性电阻，受炉膛的温度、压力、料层构成电化或电冶过程，电极在増根料层内以马蹄形或白炽灯状埋弧所产生的谐和波，其电压畸变率约占1.1%或2.7%或6%不等，谐波电流分量约占13%~35%不等。

因此，矿热低补应对炉内主要特征谐波频率和高幅值谐波应采取必要的滤波补偿回路及隔离增补了对这些不具备规律性，无法事先预知的电质变量须设监测项目。

在相补能有效地解决无功功率不平衡的同时，宜利用电抗器接电容器的电感、容抗串联，可以在相间转移有功电流的基本原理，适当搭配有利调整三相不平衡有功电流，不但能有效的减少炉变铜铁损，而且可以多减点炉变至短网的线路损耗，还可以解决谐波的干扰源影响电压、电流信号正弦波中产生负波及引起炉内碳氧化物含量的失衡。

低补装置一般设在炉膛周边，补偿铜管都尽可能接到短网终端的附近。

烟气侵蚀、烟灰积聚，热源辐射、长期微振等，对装置的内部电气元件要求很高，现行的电气行业标准，按矿热炉工况要求是有跨行业差异，与矿热炉电流需要的电容器，要具备耐热、抗流、防涡流等的功能尚缺。

低补主要是用电容器的无功换入炉有功，能解决低压绕组超载、增大熔池功率兼消流、实现炉变经济运行，是在现有技术条件背景下，原理成熟可靠，配套见效最快的选择。

基于SVG矿热炉（电弧炉）无功补偿与电能质量改善措施及方法一、总则对于矿热炉来说，电能质量直接影响电力的安全性和稳定性。

一般测量矿热炉电能质量的基本指标包括电压和频率两种类型，还有其他相关指标，如谐波、三相电压对称性等。

一旦这些显示器异常，它将直接导致矿热炉电容器和电缆线路的故障和损坏、保护装置的故障，以及增加变压器谐振。

在研究矿热炉运行的同时，不仅要考虑负荷的分布，还要考虑无功功率和有功功率的最佳分布以及矿热炉电能质量的相关指标。

检查改变电能质量指标的原因，采取各种措施解决根据各种情况，确保矿热炉运行的安全性和稳定性，确保持续供电。

二、基于SVG无功补偿概述1.1 电无功补偿概念：在矿热炉中，电气设备一方面消耗有功功率，另一方面消耗无功功率。

设备的电磁部件在建立磁场时消耗的电能。

在供电期间，电容器消耗一定量的电能以建立电场，该电场也在无功功率范围内。

电气元件的结构特性的差异决定了电流是超前还是滞后。

当电流在电容元件上工作时，电流滞后，并且当电流作用于电感元件时，电流流动并且电容电流与电感器电流的方向相反。

如果电容器和电感元件存在于同一电路系统中，则电路中的无功功率将被抵消。

因此，偏移特性可用于在电路的同步补偿器中产生负无功功率，或者可设计合理的电容与电感比，由整个电路产生的无功功率和由电抗产生的电流功率相互抵消。

无功功率补偿进一步改善了矿热炉的当前电能质量。

1.2 电无功补偿的作用：电能无功补偿具有降低矿热炉电能损耗，降低电压损耗，降低传输电流，保证电热炉稳定一致的电能的作用。

最大限度地降低电力传输中的无功功率，增加电网中的有功功率，补偿无功功率，提高性能功率因数。

此外，无功功率的补偿还可以降低电力生产成本并节省矿热炉的容量。

随着功率因数的增加，网络中有功功率的比例增加，线损减小，从而提高了矿热炉的性能质量。

因此，矿热炉中无功功率的补偿不仅可以提高电能质量，还可以提高经济性。

1.3 电能无功补偿原理：（1）改善自然功率因数。

3*10000KVA硅锰炉低压短网补偿方案概述矿热炉是高耗能的产业。

其生产过程中电力消耗约占其成本的60％～65％. 矿热炉的无功损耗主要来自线路、变压器、短网、电极、闸瓦、炉料等。

由于炉料的性质、品质不同，冶炼过程中还会产生不同的高次谐波。

矿热炉的原始功率因数一般都比较低（多数在0.7左右），如不进行有效的无功损耗补偿，除要受到供电部门的高额罚款外，变压器的有功出力也上不去，使企业产量受到限制。

进行高压侧补偿，可以对线路损耗、变压器损耗进行有效的补偿，但却不能对变压器低压侧的电极、闸瓦、炉料等损耗进行有效补偿，且无法调整电极三相有功不平衡。

变压器的有功出力还会受到大的限制。

进行低压短网侧补偿，将补偿设备就近一对一直接对接在短网电极上，补偿效果好，变压器有功出力提升大，损耗降低多，对三相电极的不平衡起到相当的改善，是近年来倡导的最优的矿热炉补偿方式。

低压无功补偿可以有效解决矿热炉的高无功运行状态，提高功率因数和改善矿热炉的运行工况，增加炉变有功输出，提高产量改善产品品质，降低产品单位损耗。

1系统存在的问题通过我们对贵公司矿热炉运行情况的了解及以往运行数据分析，发现贵公司矿热炉系统存在以下问题：1低压侧功率因数低，根据现场功率因数表及统计数据显示，功率因数大概在0.8左右，远远低于国家标准0.9的要求。

2矿热炉在运行过程中存在明显的三相不平衡；1.1功率因数低的危害1、增加供电设备容量：无功功率的增加，会导致电流和视在功率的增加，从而使变压器及其他电气设备容量和导线容量增加；2、设备及线路损耗增加：无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备、线路和短网损耗增加；3、使线路及变压器的电压降增大：矿热炉属于冲击性无功功率负载，致使工作电压剧烈波动，从而使供电质量严重降低。

1.2 三相不平衡的危害1、变压器的三相负荷不平衡，不仅使负荷较大的一相绕组过热导致变压器寿命缩短，而且还会由于磁路不平衡，大量漏磁通过箱壁、夹件等，使变压器严重发热，造成附加损耗；2、三相不平衡，导致变压器利用率降低；3、三相不平衡，引起电网和短网损耗增加。

矿热炉及低压无功补偿一、矿热炉1、概述：矿热炉是电阻电弧炉的统称。

它主要用于还原冶炼矿石，用碳素材料作还原剂。

主要生产铁合金、电石、黄磷。

其工作特点是采用碳质或镁质、高铝质耐火材料作炉衬，大多数使用自焙碳素电极，根据产品生产特性也有采用石墨电极、再生碳素电极的矿热炉，如工业硅、黄磷、钛渣等。

电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧能量和电流通过炉料产生的电阻热来供给矿石还原反应所需能量来冶炼矿石，陆续加料，间歇出炉，连续作业。

2、矿热炉主要类别（1）铁合金炉常见铁合金炉主要分为铬系、硅系、锰系。

铬铁合金炉有高碳铬铁、中碳铬铁、微碳铬铁；硅系合金炉有硅铁、工业硅、硅铬、硅锰、硅钙、硅钡钙、铝硅等；锰系合金炉有高碳锰铁、中碳锰铁、低碳锰铁等。

还有钨铁炉、碳化硼炉、炼钢电弧炉等。

以各种合金矿、稀释剂和焦碳为原料。

（2）电石炉用石灰、焦碳、兰碳、无烟煤为原料。

（3）黄磷炉以磷矿、焦碳或兰碳为原料。

以上是按产品性质对矿热炉进行分类，还可以按炉体结构进行分类，按结构可分为密闭炉、内燃炉、开放炉。

密闭炉就是在炉体上部装设一个密封炉盖，炉气通过炉盖上的烟道进入炉气净化装置，炉气净化后可进行深加工或作为其它工业燃料用。

这是目前最经济的炉型，也是国家鼓励大力发展的炉型，现在新建电石炉都属于密闭炉。

内燃炉就是在炉体上部安装一个矮烟罩，在矮烟罩四周设置有六到九个小方孔作为观察炉况、加料、维护料面的通道，炉气在炉面上燃烧后再从烟道排走。

炉气一般用于烘干原料。

这种炉型在铁合金生产上最多，属于国家逐步淘汰的炉型。

开放炉在炉体上部没有矮烟罩，只是在炉体的上方设置了一个大的集烟罩，集烟罩距离炉体上部一米左右，炉面高温、粉尘十分严重，操作环境很差，这种炉型在我国已基本淘汰。

按矿热炉使用电源性质还可分为三相交流工频矿热炉、低频矿热炉和直流矿热炉。

其中低频和直流矿热炉自然功率因素都能达到0.9以上，这是矿热炉的一个发展趋势。

3、矿热炉系统结构矿热炉生产系统由炉体、烟罩、变压器、短网、电极把持器、压放装置、液压系统、电极升降系统、冷却水系统、出炉系统、原料给料和配料及原料预处理系统、炉气净化装置、产品包装及储存系统、高低压电气系统等。