矿热炉无功补偿装置
说 明 书
矿热炉补偿装置使用说明书
目 录
一、产品概述 ......................................................................................................... 3
1、用途 ............................................................................................................ 3 2、适用范围 .................................................................................................... 3 3、产品规格型号及含义 ................................................................................ 3 二、装置使用环境条件 ......................................................................................... 3 三、结构特征及工作原理 ..................................................................................... 4
1、补偿方案确定 ............................................................................................ 4 2、不同电压等级补偿装置特点 .................................................................... 4 3、自动控制理论 ............................................................................................ 5 4、手动控制方式的确定 ................................................................................ 7 5、装置的保护方式 ........................................................................................ 7 四、技术特征 ......................................................................................................... 8 五、结构特征 ......................................................................................................... 9 六、安装与调试 ................................................................................................... 11
1、货物现场验收 .......................................................................................... 11 2、装置现场安装条件与技术要求 .............................................................. 11 3、安装程序和注意事项 .............................................................................. 11 4、设备调试检查 .......................................................................................... 12 七、使用维护注意事项 ....................................................................................... 13 八、订货须知 ....................................................................................................... 13
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一、产品概述 1、用途
矿热炉无功补偿装置主要用于提高高能耗电弧冶炼设备的功率因数、降低短网损耗、抑制及滤除矿热炉冶炼过程产生的特征谐波，达到节约能源、提高设备利用率、降低生产成本的和提高产量目的。 2、适用范围
适用于生产各类铁合金、电石及黄磷等产品冶炼设备的进线处高压补偿及滤波装置、炉用变压器补偿绕组补偿及炉前短网补偿。采用工业计算机控制，可实现高、中、低压补偿装置自动及手动补偿功能。 3、产品规格型号及含义
二、装置使用环境条件
1、安装地点的海拔高度不超过2500m，超过此海拔时供需双方协商确定。
2、周围环境温度：户内-5℃～+50℃；户外-25℃～+55℃；
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3、相对温度：安装运行周围环境相对湿度不超过90%； 4、环境条件：安装场所应符合电气设备安全运行要求； 5、安装场所无剧烈振动及颠簸，安装倾斜度不大于5°； 6、装置能承受地震烈度为8度的作用不损坏。
三、结构特征及工作原理
1、补偿方案确定
根据用户的不同情况，确定补偿方式。
1）根据用户的实际接线情况，考虑补偿及滤波方案的经济性确定采用高、中、低压补偿；
2）根据提高炉用变压器的利用率、保证三相电极电压，提高设备利用率角度，确定不同电压等级的补偿容量，同时结合补偿装置的安装成本及用户的实际需求确定高、中、低压补偿容量的分配。 2、不同电压等级补偿装置特点 1）低压补偿特点
①可采用三相不等量补偿，使三相补偿点的运行电压保持一致，均衡三相电极运行电压。
②可串接电抗率，对电弧电流产生的高次谐波有抑制吸收作用。 ③可提高矿热炉功率因数0.90以上，降低短网损耗，节能效果好。
④可提高炉用变压器的利用率，达5～10%。
⑤补偿装置可集中布置在电炉变压器的周围，占地面积较小。
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⑥可装设隔温防尘板房优化装置的运行环境。 2）中压补偿的特点
①对具10kV补偿绕组的炉用变压器可实现中压补偿。 ②中压补偿无功电流流经整个短网及矿用变压器的二次绕组，较二次侧低压补偿节能效果差，短网损耗较大，节能效果不明显。
③在提高相同的功率因数情况下，设备安装成本较低压补偿要低许多。
④由于电压高，无功补偿装置的额定电流小，补偿装置可远离矿热炉体，环境温度低，设备损坏率低。
⑤中压集中补偿起不到三相补偿的目的。 3）高压补偿的特点
①只提高关口处的功率因数，对高压线路进行补偿，不提高炉用变压器的利用率。
②对几台炉子共用一个母线用户，可实现集中补偿及滤波的功效，大大降低补偿成本。
③若加在母线进线处供电线路中，会使线路中的谐波流入滤波回路中，易造成设备的过流损坏。 3、自动控制理论
1）高、中、低压结合补偿原理图：
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2）控制理论
①高、低压结合控制理论：首先根据1、2#采样数据中的二次侧分相电压值的高低、功率因数的大小，判定先投高、中压侧补偿装置。再投低压侧补偿装置。
低压侧投切，主要以二次电压均衡做为分相补偿投切的依据。若此时检测到的2#无功功率达不到功率因数的上、下限值，控制中心发出命令，投入低压补偿装置，实现分相不等容补偿或三相共补。在三相共补时，考虑到同时投入对电网产生的冲击大于分组投切涌流的影响，因此采用分相延时投入，三相同时切除的控制方式。
由于矿热炉运行工况复杂，在重新开炉和加炉料这两个阶段，有一次较大幅度的电流变化过程，即电流先快速上升，而后下降到某一个值，再缓慢升至所需工作电流的过程，增加一个控制延时，以10s
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后的检测条件判定是否投入电容器。切除电容器时，采用延时切除，循环检测，信号不发生变化时，再进行切除电容器操作。
低压电容器的投切依据还要综合考虑电容器的残压值、电容器温度及环境温度、矿热炉工作时的电流晃动等因素。
②针对矿热炉高、中、低压补偿的特点，设置实时综合监测控制高压(中压)补偿、短网低压滤波补偿平台用电信息、谐波水平评估、电能优化装置运行情况、环境温度等的系统参数。采用总线技术实现对下位机的监测控制，选用研祥的EC5-1714CLDNA和PPC-1502 15寸LCD平板电脑作为控制显示记录载体，实现四遥功能。
③WB1831BX5负荷控制交流电路参数含谐波采集模块
采用高速DSP和MCU控制器,高速采集三相电压和三相电流,可采集电压、电流、功率、功率因素、有功电度、无功电度、计算各相谐波电压、各相谐波电流。模块在失电后能在终端可以保存数据3年以上。采用卡装式结构，安装、拆卸方便，被测信号、输出信号、电源之间互相隔离。
4、手动控制方式的确定
①对于高压补偿装置，用户自备断路器，高压设备通过隔离开关与高压电网断开，根据用户的功率因数高低，确定是否投入补偿装置，一次整组或分组投入高压补偿装置。
②对于矿热炉中、低压补偿装置，可采用集中手动投切的方案，结合单片机控制理论，实行手动与自动结合的方式，进行补偿。 5、装置的保护方式
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1) 电流速断保护； 2）过电流保护； 3）欠电压保护； 4）过电压保护；
5）对于矿热炉高压补偿装置，单台电容器采用熔断器保护；电容器组采用开口三角保护、电压差动保护、中性点电流不平衡保护等。
6）为了可靠防止误操作，确保人身与设备安全，装置装有电气闭锁与机械闭锁，保证设备安全运行。
7）具有智能温控、烟雾保护器。
四、技术特征
1、额定工作电压
低压补偿：电压100～300V；
中压补偿：通常相电压10kV,随炉用变压器调节绕组电压决定； 高压补偿：10、35、110、220 kV； 2、额定工作电流
低压补偿：电流可达上万安培；
3、矿热炉补偿装置可满足炉用变压器不同档位工作电压要求； 4、对于矿热炉低压补偿装置可实现三相及分相不等容补偿； 5、补偿后进线关口处功率因数可达0.9以上，或达到用户要求功率因数值；
6、低压分相补偿可减少三相电极电压不平衡，提高矿热炉冶炼效率。
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7、采用可编程控制器（PLC）对各类输入输出信号集中控制，实现系统的自动化。根据冶炼工艺特点，采用合理的控制投切理论，保证补偿装置的安全可靠运行。 五、结构特征
1、对于高、中压补偿装置，一般采用框架式结构，也可采用柜式结构。根据用户要求决定是否配置断路器。对于高压补偿装置由于兼有提高其它用电负荷功率因数的作用，故可按要求进行分组自动或手动投切。
对于开放式矿热炉，由于空气中存在大量导电尘埃，建议采用户内安装方式。
2、对于低压补偿装置，由于工作环境存在大量导电尘埃和热量，且装置就近装于矿热炉电极周围，装置采用柜式结构，或箱式结构，也可装于封闭空间。
1）对于开放式矿热炉，根据炉用变压器结构为三相或是单相结构，采用分相不等容补偿或三相共补方式，每相柜体放于电极的上方，补偿装置电器件装于同一箱式柜体中，配备良好的散热降温装置；防尘、隔热效果好。
或是用户自建封闭空间，安装补偿装置，配有良好的散热降温装置。
2）对于半封闭式及全封闭式炉子，建议采用柜式结构。设备安装环境封闭无尘埃，且炉体温度对补偿装置影响小。
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3、对于低压补偿装置，由于装置额定电流达上万安培，故采用铜管做为导电母线，且通有冷却循环水。
4、对于PLC控制的自动投切装置，采用的控制屏安装于矿热炉控制室中，可实现电压、功率因数、无功功率及现场环境相结合的控制策略。当现场环境条件合格的情况下首先满足二次侧电压的合格，并根据当前的无功功率进行择优投切电容器组。
控制软件主要功能如下：
1）控制参数及保护参数可现场设置，并可采用手动或自动控制。 2）SOE事件数据记录及显示，并可根据需要导出数据。 3）软件主界面如下图：
同时设置谐波监测功能、电容器电流装面显示。
为方便用户多台炉子运行情况，此软件中还设有2号炉监测界
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面，此界面用于显示出2号炉的各项电参数及谐波含量。
具体操作方式详见《矿热炉软件说明书》
5、对于单片机控制补偿装置，控制单元及手动投切可装于矿热炉控制室中的操作台上，可实现本控制系统采用电压、功率因数、无功功率及现场环境相结合的控制策略。也可方便用户手动进行投切操作。
六、安装与调试 1、货物现场验收
货到现场后，用户应及时按装箱清单清点设备，并进行外观检查，准备无误后，确认回执。分高、中、低压产品分别堆放。 2、装置现场安装条件与技术要求
1）装置安装基础已按设计要求敷设完备，且校平基础，保证设备按基础图纸要求布置。
2）装置的安装技术要求符合《GBJ147电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》及GB50254电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》有关规定。 3、安装程序和注意事项
1）高、中、低压设备可视现场安装人员情况，组织分别施工；对于现场组装设备，施工过程注意设备按要求安装各一次电器件，防止接线错误，安装过程可试现场情况，组织施工。
2）施工原则：先安装设备的一次部分，就位后，再接电源进线，
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及二次回路控制信号进线。
3）装置必须由专业队伍承担，由客户负责装置的外部接线（含一、二次回路）与产品现场验收。
4）在装置安装施工过程中，由客户负责施工安全的组织措施和技术措施，确保人身与设备安全。
5）装置安装定位后，要将一次线及二次线的所有紧固件检查、紧固，防止运输过程紧固件松懈，保证导体可靠连接。 6）补偿装置外壳上装有接地螺栓，应保证可靠接地。 7）由用户组织做好验收试验。 4、设备调试检查 1）运行前检查：
①检查所有设备安装是否完好，一次、二次接线紧固。且设备上无遗忘的工具及紧固件。
②设备安装现场应保证清洁、整齐，接地开关打开，临时接地线拆除。
③将设备门关好上锁，防止任何人接近带电部分。
2）对于自动控制设备，检查控制器及保护单元的保护整定值准备无误。
3）在主一次线路断开的情况下，接通控制回路电源，检查控制回路可靠动作。
4）接通主开关电源，进行试投运，
5）根据现场矿热炉工艺状况，调试高、中、低压补偿装置投入
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切除量，特别是对于低压炉前补偿装置，要多次观测装置随设备自动运行状况，及控制投切的上、下限值，保证装置可靠投切。 七、使用维护注意事项
1、补偿装置外壳要确保接地可靠良好；
2、断电后，接触装置内部设备时，要先断开总电源，再用接地棒对电容器两极充分短路放电后，再进行维护。
3、必须由经培训合格的电气人员进行该产品的操作、维护和检修。 4、装置应定期进行维护清扫，断路器、接触器和电容器应定期进行维护。保证设备表面清洁。 八、订货须知
1、客户订货时，需提供参数：
1）详尽的补偿方式及补偿容量的技术要求 2）供电系统参数：
①炉变进线侧短路容量 ②是否已装有补偿装置 ③功率因数 ④日平均有功功率
3）矿热炉短网的接线形式，及短网长度。
4）矿热炉形式，如开放式、半开放式及封闭式炉体。 5）矿热炉用变压器有关参数。
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①给出炉用变压器相数 ②变压器容量及长期过负荷倍数 ③是否有10kV补偿绕组 ④炉变进线侧短路容量
⑤有载调压范围及各抽头电压值及炉变常用电压档位 ⑥三相电极的接线方式及短网长度 ⑦变压器短路阻抗
2、若采用炉前低压补偿，原短网采用循环水冷却，补偿装置也需备有冷却水循环管道。
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