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HL-TSVC-G矿热炉动态无功补偿成套装置
发布时间:2013/8/16 9:49:03 阅读:3735次 【字体:

应用概述



      矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉,亦称还原电炉或矿热电炉,电极一端埋入料层,在料层内形成电弧并利用料层自身的电阻发热加热物料常用于冶炼铁合金,熔炼冰镍、冰铜,以及生产电石(碳化钙)等。它主要用于还原冶炼矿石,碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁,锰、铁,铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金,是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。
      由于矿热炉低压侧工作电压低,且功率巨大,常规的矿热炉负荷功率在一万千伏安以上,大功率的矿热炉可达三万 - 八万千伏安容量,低压侧工作电压在二百伏左右,工作电流达十万安以上,如此巨大的电流,微小的电参数的改变都将对炉子的工作状况产生巨大的影响。
      由于矿热炉低压电流巨大,目前均采用走水铜管作为低压侧短网结构形式,短网的感抗决定了矿热炉的功率因数较低,一般在0.8~0.85左右,因此较低的功率因数带来了如下的问题:
(1)被加收巨额无功罚款:由于矿热炉功率较大,年耗电量上亿度,在我们的调查中有些企业每月被加收几十万的无功罚款。
(2)损耗巨大:由于短网电流巨大,因此低功率因数带来很大的无功损耗,增加了企业的产品单耗,生产成本增大。
(3)影响变压器出力和供电质量:由于功率因数较低,因此导致变压器出力不足,变压器不能输出额定功率,冶炼效率低。功率因数较低也带来了电压的不稳定和降低,导致炉子工况变差。
      由于矿热炉的实际结构,矿热炉为开口三角负载,并且在冶炼中根据人眼观察和经验采用手动调节电极深度,同时在人工堆料时也产生不均衡堆料的现象,因此三个冶炼电极存在不平衡现象,导致冶炼效率降低,炉况恶化。
      为了改变矿热炉功率因数较低,被罚款的现象,目前通行的做法是在变压器高压侧进行无功补偿,但是高压侧补偿具有如下弊病:
(1)仅能提高高压侧的功率因数,降低高压线损,由于矿热炉的无功主要是低压侧产生,因此不能补偿低压侧无功,不能降低变压器损耗和短网损耗。
(2)由于高压补偿是三相共补,因此不能改善低压侧三相电极不平衡度,无法改善炉况,提高冶炼效率。
(3)由于矿热炉,在不同的冶炼时间段负荷变化较大,高压补偿不能实时跟踪负荷变动。根据矿热炉的结构特性以及工作特性,下图反映了矿热炉的能量传输线路上的损耗比例,可见,矿热炉的损耗主要是在低压端产生的。


 
产品概述


 
      因此目前也有部分单位采取了低压端进行无功补偿的措施,在短网端进行补偿能够大幅提高短网端的功率因数,降低电耗,针对炉变低压侧短网的大量无功消耗和不平衡性,在矿热炉低压侧针对短网无功消耗和其布置长度不一致导致的三相不平衡现象而实施的无功就地补偿,无论在提高功率因数、吸收谐波,还是在增产、降耗上,都有着高压补偿无法比拟的优势。但是由于传统的补偿投切技术(如采用交流接触器投切)投切开关数量多,成本较高,同时由于工作环境恶劣,因此寿命受到极大的影响,也有采用晶闸管作为投切元件,但是由于晶闸管自身有损耗,且控制复杂,需要额外冷却,虽然投切性能良好,但是在使用中由于触发问题时常发生烧毁击穿的现象。根据调查统计目前已有的采用传统方式投切的低压补偿使用寿命很难超过一年,给企业带来很大的维护量,投资回收周期加长,由于后续维护费用高,综合效益不佳。
     

    华力电器紧跟科技发展,结合自身在电能质量方面深厚的技术沉淀,针对铁合金企业、电石企业、钢铁企业等高能耗企业研发出了专用的矿热炉低压动态补偿装置。该装置采用自主专利产品:大功率同步开关作为电容投切元件(ZL201220067032.X,采用具有专利技术的控制技术,能够完美解决目前矿热炉等高能耗企业的无功补偿的难题,具有如下的特点:


(1)响应速度快,最短投切时间≤5秒。
(2)采用专利技术控制,投入无涌流,切除无过电压。
(2)特殊控制方式,达到了分相不平衡补偿,根据三相电极不同功率因数,分相补偿,能够有效降低三相不平衡度,提高冶炼效果,有效增产降耗。
(3)补偿容量大,结构紧凑,采用多重保护措施,保证了设备的高可靠性,我们给用户提供两年的质保承诺,充分解除用户的后顾之忧。
(4)投切可靠性高,投切开关无故障投切次数高达到上百万次,是普通开关寿命的几十倍。由于采用同步大功率专利开关投切电容器,抗冲击性好,可


       以达到数十倍的过电流冲击而无损坏。
(5)补偿效果优异,具有很高的投入产出比,一般用户在一年或更多一点时间即可收回投资.


(6)采用专利技术的同步投切开关,自身无损耗,全密闭结构,具有优良的抗污染能力,在矿热炉恶劣的工作环境下也能保证工作寿命。

7)采用高性能控制芯片对三相电学参数统一计算,分相补偿,能有效降低三相不平衡。



表示电费、功率因数计量点     图中环路表示无功流动路径

技术参数
*补偿装置生产主要依据:并联电容器装置设计规范  GB50227-95
*额定电压:100V~330V
*基波频率:50Hz
*控制物理量:功率因数COSΦ;无功功率Q
*投切响应时间:最小5秒
*无功补偿容量:500Kvar~20000Kvar
*工作制:连续工作
*结构形式:箱式
*环境温度:户内型-5℃~+70℃
*相对湿度:日平均不大于95%,月平均不大于90%(户内),不凝露
*投切方式:分相、分级、循环、开关投切
*补偿方式:分相分级补偿


结构形式
*结构采用柜式;
*电容器组接线采用:单相自动补偿;
*投切开关无自身损耗;空气自冷。
*与短网的连接母线采用水冷铜管,安全可靠,节能省材;
*根据客户需求,可增加后台控制功能。

矿热炉低压动态补偿装置结构示意图


主线路结构
下图标示的为一个补偿柜的主线路结构示意图,整套装置由多个相同的柜构成


 
注:由于节电与增产牵涉诸如原料、原料配比、操作工艺、以及电网供电参数等多个不可控因素,因此前述预期指标仅作为参考,不作为验收指标,验收标准为高压侧功率因数≥0.92,根据以往经验,低压动态补偿的投资,客户在12~16个月左右可以收回


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