礦熱爐兩種補(bǔ)償方式的利弊分析

謝廣超

摘要：礦熱爐是一種耗能巨大的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，電能占到全部成本的70%以上，且當(dāng)前的礦熱爐功率因數(shù)地下，絕大多數(shù)的自然功率因素均在0.7-0.8之間。同時(shí)由于其三相電極之間電壓很難控制平衡，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)溫度不均勻，影響產(chǎn)品質(zhì)量等問(wèn)題，由于此行業(yè)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家相對(duì)較多，耗電嚴(yán)重，而其產(chǎn)品又是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)及世界工業(yè)不可缺少的。所以本文分析了礦熱爐加裝無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾裕⑶曳謩e對(duì)兩種常見(jiàn)的無(wú)功補(bǔ)償方式進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：礦熱爐；無(wú)功補(bǔ)償；功率因數(shù)

中圖分類號(hào)：TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）08-0240-02

1概述

礦熱爐是生產(chǎn)鎳鐵、鉻鐵、錳鐵、電石、鎂錳等領(lǐng)域的重要生產(chǎn)設(shè)備，耗能巨大，其電能的成本約占到全部成本的70%以上，從國(guó)家的發(fā)展方面來(lái)看，我國(guó)“十二五”規(guī)劃的目標(biāo)中明確提出對(duì)能耗的要求定量指標(biāo)是全國(guó)單位GDP能耗需要降低16%，節(jié)能是科技發(fā)展的首位，且以節(jié)約為優(yōu)先原則，而冶金行業(yè)能耗約占全國(guó)總能耗的11%，屬于能耗大戶。從礦熱爐本身結(jié)構(gòu)來(lái)看，他屬于大電流設(shè)備，其電流主要流向是由：爐用變壓器短網(wǎng)（銅排軟電纜導(dǎo)電銅管）電極，而且由于現(xiàn)實(shí)安裝中空間有限，所以三項(xiàng)短網(wǎng)不可能做到大小和形狀完全一樣，而當(dāng)大量無(wú)功電流流過(guò)大小和形狀不一的短網(wǎng)時(shí)，更會(huì)加劇三項(xiàng)的不平衡，從而影響冶煉的效果。

從以上可以看出，提高功率因數(shù)、平衡三項(xiàng)功率是礦熱爐行業(yè)不可避免需要解決的問(wèn)題，而且礦熱爐一旦建成，礦熱爐本身的電氣參數(shù)就固定下來(lái)了，如果在盡量不改變礦熱爐工藝的前提下高功率因數(shù)，那么無(wú)功補(bǔ)償這是一種較為簡(jiǎn)單解決問(wèn)題的方法，根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償接入點(diǎn)的不同，無(wú)功補(bǔ)償分為高壓補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償兩種形式。

2無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

無(wú)功補(bǔ)償是指把有容性負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同意電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換，這樣感性負(fù)載所需要的無(wú)功功率可由容性負(fù)載輸出的無(wú)功功率補(bǔ)償。

3高壓無(wú)功補(bǔ)償

高壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償是將補(bǔ)償裝置直接并聯(lián)在變壓器的高壓一側(cè)。由圖3可知，這里電容器

采用的式三角形聯(lián)結(jié)，為了防止電容器擊穿引起相間短路，所以三角形聯(lián)結(jié)的各邊均連接有高壓熔斷器保護(hù)。

礦熱爐系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波，諧波對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生很大的影響，低壓側(cè)的諧波在經(jīng)過(guò)變壓器后衰減將會(huì)很大，所以諧波對(duì)補(bǔ)償裝置影響很小，補(bǔ)償裝置系統(tǒng)的可靠性較高。由于是在高壓側(cè)加裝了電容裝置電流I₁減少，由于減少的是無(wú)功電流，保證了變壓側(cè)的穩(wěn)定性，提高了功率因數(shù)，但是負(fù)載側(cè)的功率因素仍然不變。國(guó)家供電部門明確規(guī)定功率因數(shù)低于0.9的要對(duì)企業(yè)進(jìn)行罰款，功率因數(shù)越低，罰款越高，，所以高壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償可以有效地規(guī)避供電部門的罰款，但是變壓器的輸出功率并沒(méi)有因此得到提高。。所以其對(duì)提高礦熱爐的生產(chǎn)產(chǎn)量和短網(wǎng)三項(xiàng)平衡問(wèn)題并沒(méi)有任何幫助。

4低壓無(wú)功補(bǔ)償

低壓無(wú)功補(bǔ)償采用低壓電容器，組成電容器組，每項(xiàng)并接一組，進(jìn)行分相補(bǔ)償，再通過(guò)銅管將所有電容并聯(lián)在一起，然后連接在礦熱爐的水冷電纜上。

礦熱爐的無(wú)功消耗主要是變壓器和短網(wǎng)上，相對(duì)于高壓側(cè)補(bǔ)償，低壓側(cè)補(bǔ)償是通過(guò)補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)感性負(fù)荷所需的無(wú)功功率由容性負(fù)荷無(wú)功功率補(bǔ)償，使功率因數(shù)角減小，達(dá)到提高功率因素的目的，這樣也會(huì)大大降低變壓器和短網(wǎng)中的無(wú)功損耗，而提高變壓器的輸出能力，達(dá)到增產(chǎn)的目的。同時(shí)低壓補(bǔ)償也可以使低壓側(cè)的電流減少，對(duì)于新建的礦熱爐，減少了設(shè)備的容量，節(jié)省了成本。圖4是礦熱爐低壓分相補(bǔ)償原理圖由于礦熱爐三相短網(wǎng)布置的不平衡，導(dǎo)致電極之間產(chǎn)生很大的溫度差，不利于爐內(nèi)還原反應(yīng)的順利進(jìn)行，低壓無(wú)功補(bǔ)償是分相進(jìn)行的補(bǔ)償，可以調(diào)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償?shù)娜萘浚谷嚯姌O的電壓盡量保持一致，平衡三相，減少三相不平衡的問(wèn)題，利于礦熱爐的生產(chǎn)。

5總結(jié)

1）高壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償對(duì)改善供電狀況和提高運(yùn)行功率因數(shù)效果明顯，但是對(duì)降低短網(wǎng)的武功消耗，提高產(chǎn)量，提高變壓器輸出能力沒(méi)有任何幫助，僅僅是規(guī)避了供電局的罰款。

2）高壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償保證高壓側(cè)電壓相對(duì)穩(wěn)定，電容的安全性可以得到保證，而且方案簡(jiǎn)單，投資較少，容易操作。

3）低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償可以提高變壓器的有功輸出和使用效率，并且降低變壓器和短網(wǎng)的損耗，改善三相不平衡的問(wèn)題，改善產(chǎn)品質(zhì)量。