內(nèi)蒙古昌鑫化工礦熱爐專(zhuān)用低壓短網(wǎng)補(bǔ)償
一、 項(xiàng)目概況
昌鑫化工由 110kV 專(zhuān)線供電，目前由紅昌Ⅰ#專(zhuān)線供電，在此 110KV線 路 上 掛 載 1# 、 2# 爐 變 及 其 電 石 爐 （ 容 量 分 別 為 31500kVA 和33000kVA），以及一臺(tái)額定容量為 3150kVA 的變壓器。其中2#爐目前還沒(méi)有運(yùn)行，屬于新建設(shè)備，本項(xiàng)目則針對(duì)2#電石爐進(jìn)行短網(wǎng)低壓補(bǔ)償。
昌鑫化工公司接于單相變壓器下的電石爐設(shè)備，均為感性負(fù)荷，在沒(méi)有做補(bǔ)償之前功率因數(shù)較低，均未達(dá)到《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》的要求。
二、 方案設(shè)計(jì)
對(duì)于礦熱爐項(xiàng)目，為提高功率因數(shù)，目前大多采用并聯(lián)電容器方式進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。在電石生產(chǎn)行業(yè)根據(jù)爐用變壓器的特點(diǎn)，采用電容器高壓、中壓補(bǔ)償，爐前低壓補(bǔ)償三種方式。其中最高效最先進(jìn)的為低壓短網(wǎng)補(bǔ)償。
礦熱爐二次低壓短網(wǎng)補(bǔ)償是屬于將成熟的就地補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到礦熱爐的二次低壓側(cè)，利用現(xiàn)代控制技術(shù)和短網(wǎng)技術(shù)將大容量、大電流的超低壓電力電容器組接入礦熱爐二次側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。大量無(wú)功電流將直接經(jīng)低壓電容器回路流轉(zhuǎn)，從而不再經(jīng)過(guò)補(bǔ)償點(diǎn)前的短網(wǎng)、變壓器及供電網(wǎng)路，在提高功率因數(shù)的同時(shí)，提高變壓器的有功輸出率，降低變壓器、短網(wǎng)的無(wú)功消耗。 該裝置不僅是就地補(bǔ)償原理的最好體現(xiàn)，還可以使電石礦熱爐的功率因數(shù)在 0.92 以上運(yùn)行、降低短網(wǎng)和一次側(cè)的無(wú)功消耗、抑制 3 次、5 次、7次諧波、調(diào)平三相功率、提高變壓器的輸出能力。控制的設(shè)計(jì)重點(diǎn)采用分相動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，使三相功率不平衡度下降，達(dá)到三相功率相等，使電石爐的功率中心和爐膛中心相重合，使鉗鍋擴(kuò)大，熱量集中，提高爐面溫度，使反應(yīng)加快，達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量，降耗和增產(chǎn)的目的。
系統(tǒng)有效補(bǔ)償容量的確定：根據(jù)分相不等容量就地補(bǔ)償這一總的原則，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)以及后期改造計(jì)劃，計(jì)算欲改造之電容補(bǔ)償柜容量，，將功率因數(shù)從 0.74 提高到 0.95，則計(jì)算如下：
Qc＝33000×1.2×0.74×（0.9089－0.3952）＝15053kvar。
由于電石爐的電氣系統(tǒng)和短網(wǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)的特殊性和不確定性，按照上述計(jì)算方法，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)假設(shè) 2#電石爐超負(fù)荷運(yùn)行 1.2倍，未做補(bǔ)償前功率因數(shù) 0.74，則系統(tǒng)的有效補(bǔ)償容量 15053kvar（從原始功率因數(shù) 0.74 提高到目標(biāo)功率因數(shù) 0.93）。
裝置安裝容量：2#電石爐變壓器額定輸出電壓主要分為三檔：140V、193V、240V，則低壓補(bǔ)償裝置額定電壓按 250V 取值為宜，則安裝容量為 25000kvar，取整定值 25200kvar，每個(gè)電極安裝容量為 8400kvar。因此實(shí)際補(bǔ)償容量15053kvar 的容量不會(huì)對(duì)礦熱爐系統(tǒng)過(guò)補(bǔ)償而導(dǎo)致無(wú)功倒送。結(jié)合昌鑫化工有限公司電爐變的情況，建議：無(wú)功補(bǔ)償降低的是接入點(diǎn)前的線路無(wú)功損耗，根據(jù)這一原理，針對(duì)電石爐低壓短網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償，使補(bǔ)償點(diǎn)上連接的無(wú)功補(bǔ)償裝置既能盡可能多的補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功，同時(shí)要兼顧短網(wǎng)的合理接入，減少冶煉環(huán)境及操作維護(hù)等不利因素帶來(lái)的影響。 因此補(bǔ)償連接點(diǎn)選在短網(wǎng)末端的軟連接點(diǎn)上。電容柜安裝在三樓樓面。
三、 投運(yùn)時(shí)間
本項(xiàng)目于2011年10月開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)制作、安裝和調(diào)試，于2012年1月投運(yùn)。
四、 運(yùn)行效果
本項(xiàng)目應(yīng)用低壓短網(wǎng)自動(dòng)控制補(bǔ)償投運(yùn)后，達(dá)到的主要效能如下：
1. 噸產(chǎn)品平均降低電耗 3％--5%；在保證2#電石爐同等生產(chǎn)工藝、操作及產(chǎn)品原料基礎(chǔ)上降低約4%；
2. 在一次電流減小的同時(shí)提高有功功率，增加產(chǎn)量 8%--10％；按照昌鑫化工廠單臺(tái)爐子當(dāng)前月均日產(chǎn)量，在電石爐同等生產(chǎn)工藝、操作及產(chǎn)品原料基礎(chǔ)上增加了 10%的產(chǎn)量。
3. 提高功率因數(shù)大于等于 0.92，月功率因數(shù)罰款改變?yōu)樵陋?jiǎng)勵(lì)；
4. 消除了冶煉系統(tǒng)電流諧波和三相功率不平衡，優(yōu)化了冶煉系統(tǒng)電能質(zhì)量；
5. 提高了產(chǎn)品合格率；
6. 增大了爐前變壓器出力和過(guò)負(fù)荷能力。電石爐功率因數(shù)從 0.7 補(bǔ)償?shù)?nbsp;0.95，則變壓器的使用裕度提高了35%
五、現(xiàn)場(chǎng)照片
