礦熱爐是生產(chǎn)鎳鐵,、鉻鐵、錳鐵,、電石,、鎂錳等領域的重要生產(chǎn)設備，耗能巨大,，其電能的成本約占到全部成本的70%以上,，從國家的發(fā)展方面來看，我國“十二五”規(guī)劃的目標中明確提出對能耗的要求定量指標是全國單位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)能耗約占全國總能耗的11%,，屬于能耗大戶,。從礦熱爐本身結構來看，他屬于大電流設備,，其電流主要流向是由：爐用變壓器→短網(wǎng)(銅排→軟電纜→導電銅管)→電極,，而且由于現(xiàn)實安裝中空間有限，所以三項短網(wǎng)不可能做到大小和形狀完全一樣,，而當大量無功電流流過大小和形狀不一的短網(wǎng)時,，更會加劇三項的不平衡，從而影響冶煉的效果。

從以上可以看出,，提高功率因數(shù),、平衡三項功率是礦熱爐行業(yè)不可避免需要解決的問題，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)，那么無功補償這是一種較為簡單解決問題的方法,，根據(jù)無功補償接入點的不同,，無功補償分為高壓補償和低壓補償兩種形式。

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

圖1 無功補償?shù)刃щ娐穲D

因為功率因數(shù)為：

圖1為無功補償的等效電路圖：總電流為I=Ic+IL電流的矢量圖為

圖2 無功補償后的相位圖

由圖2可知Θ1為補償前的功率因數(shù)夾角,，Θ2為補償后的功率因數(shù)夾角,，但并聯(lián)電容后U?與I的夾角變?yōu)棣?，即cosΘ增大,，功率因數(shù)增加,。無功補償裝置的容量可由以下公式計算得到：

式(1)中，Q:需要補償?shù)臒o功容量;cosΘ1：補償前的功率因數(shù);cosΘ2：補償后的功率因數(shù);P:有功功率,。

高壓側無功補償是將補償裝置直接并聯(lián)在變壓器的高壓一側,。由圖3可知，這里電容器采用的式三角形聯(lián)結,，為了防止電容器擊穿引起相間短路,，所以三角形聯(lián)結的各邊均連接有高壓熔斷器保護。

圖3  高壓補償原理圖

礦熱爐系統(tǒng)運行時會產(chǎn)生諧波,，諧波對系統(tǒng)的運行會產(chǎn)生很大的影響,，低壓側的諧波在經(jīng)過變壓器后衰減將會很大，所以諧波對補償裝置影響很小,，補償裝置系統(tǒng)的可靠性較高,。由于是在高壓側加裝了電容裝置電流I1減少，由于減少的是無功電流,，保證了變壓側的穩(wěn)定性,，提高了功率因數(shù)，但是負載側的功率因素仍然不變,。國家供電部門明確規(guī)定功率因數(shù)低于0.9的要對企業(yè)進行罰款,，功率因數(shù)越低，罰款越高,，,，所以高壓側無功補償可以有效地規(guī)避供電部門的罰款,，但是變壓器的輸出功率并沒有因此得到提高。所以其對提高礦熱爐的生產(chǎn)產(chǎn)量和短網(wǎng)三項平衡問題并沒有任何幫助,。

低壓無功補償采用低壓電容器,，組成電容器組，每項并接一組,，進行分相補償,，再通過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,。

圖4 礦熱爐低壓分相補償

礦熱爐的無功消耗主要是變壓器和短網(wǎng)上,，相對于高壓側補償,，低壓側補償是通過補償裝置實現(xiàn)感性負荷所需的無功功率由容性負荷無功功率補償,，使功率因數(shù)角減小，達到提高功率因素的目的,，這樣也會大大降低變壓器和短網(wǎng)中的無功損耗,，而提高變壓器的輸出能力，達到增產(chǎn)的目的,。同時低壓補償也可以使低壓側的電流減少,，對于新建的礦熱爐，減少了設備的容量,，節(jié)省了成本,。圖4是礦熱爐低壓分相補償原理圖由于礦熱爐三相短網(wǎng)布置的不平衡，導致電極之間產(chǎn)生很大的溫度差,，不利于爐內(nèi)還原反應的順利進行,，低壓無功補償是分相進行的補償，可以調(diào)節(jié)風險補償?shù)娜萘?，使三相電極的電壓盡量保持一致,，平衡三相，減少三相不平衡的問題,，利于礦熱爐的生產(chǎn),。

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

2)高壓側無功補償保證高壓側電壓相對穩(wěn)定,，電容的安全性可以得到保證，而且方案簡單,，投資較少,，容易操作,。

3)低壓側無功補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題,，改善產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻：

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[2]馬忠義,，劉家鼎,，劉惠民.礦熱爐在低壓側無功補償增產(chǎn)剖析

[[3]胡中俠.鐵合金礦熱爐集中補償方式解析