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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/,年第期总第期铁合金州矿热炉工业供电系统电能质量分析文求实罗隆福“陈光忠童泽湖南信息职业技术学院长沙中国湖南大学电气与信息工程学院长沙中国湖南机电职业技术学院长沙中国摘要基于对某金属硅生产企业矿热炉工业供电系统所开展的诸如谐波、功率因数以及三相电压平衡性等电能质量方面的现场测试,结合相关的理论分析,揭示了 目前铁合金工业生产供电系统所存在的主要电能质量问题,并提出了相应的改善电能质量的技术改进方案。研究成果对于现代铁合金
2、生产企业实施节能降耗具有一定的理论指导意义与实践参考价值。关健词矿热炉电能质量供电系统谐波节能中圈分类号吓文献标识码文章编号一一一,邵,盯,即,盯,械花,卯,一鳍,卿,即四飞,叫叮即卿一玉一即,即,卿一前言在冶金工业中,电炉用来熔炼优质合金钢、铁合金等在机械工业中,电炉用于铸钢和铸铁的熔炼等川。众多类型的电炉中,铁合金矿热炉是一种耗电量很大的电炉,其电能消耗支出的费用占生产成本相当大的比重一”。因此,如何在维持或者进一步提高生产效率的前提下,最大程度地节能降耗,成为现代铁合金生产企业非常重视的一个实际课题。铁合金矿热炉由于工业生产的需要,在二次低压侧短网工作的同时,消耗了大量的无功功率,并且带
3、来了相当大的不平衡电流。在反馈至高压电网侧时,必然会给整个供电系统带来诸如功率因数低、三相 电压不平衡以及谐波含量大等种种电能质量 问题。因此,研究实际生产中铁合金矿热炉供电系统的电能质量问题,并以此为依据,有的放矢地指导实施,适当地采用谐波抑制与无功补偿策略,对提高整个矿热炉供电系统的运行效率,实现最大程度的节能降耗具有十分重要的意义。针对某金属硅生产企业的工业供电系统进行电作者简介收稿日期文求实女,年月出生,年毕业于湖南大学电力系统及其 自动化专业,硕士,副教授。现从事电学工程自动化、工矿供用电系统及自动化方面的教学与科研工作。一一 1994-2010 China Academic Jou
4、rnal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/铁合金年能质量方面的现场测试,并结合理论分析揭示目前铁合金矿热炉供电系统所普遍存在的主要电能质量问题,在此基础上提出相应的铁合金矿热炉工业供电系统节能降耗方面的技术改造方案。矿热炉供电系统主电气设备接线方案及负载特性主电气设备接线湖南某金属硅生产企业的矿热炉工业供电系统一次主电气设备的接线方案如图所示。器总则和电石炉变压器技术参数和要求进行生产安装的。现以其中的矿热炉变压器为例,分析其接线方案及其负载特性。图给出了矿热炉变压器的接线原理图。由图可知,该三相矿热炉变压器的高压侧采
5、用普通的型接线,而其低压侧每相出线端分别与一个电极相联结。由变压器低压侧出线端至电极的燃弧端点形成一个短网系统。该系统主要包括变压器二次出线端铜排、补偿器、短网母线铜排或铜管、软联电缆、电极夹头、电极等。短网系统是高载能动负荷电路,具有低电压、大电流的特点,短网布线复杂,电气参数之间相互关联。据测算,矿热炉系统电抗的是由短网产生。短网电阻虽然比较小,但在强大的电流通过时,仍会产生较大的电能损耗。图矿热炉变压器接线原理圈圈某矿热炉供电系统一次电气设备接线图明即沈由图可知,该供电系统主要由三大部分组成电网侧接人台并联运行的矿热炉变压器,并且台变压器的一次侧电压均有载可调在每台矿热炉变压器的二次低压
6、侧出线端均并联对次和次谐波具有一定滤波作用的固定并联电容器形式的无功补偿装置,该无功补偿装置在矿热炉作业过程中,视功率因数的变化而进行手动投切台用于金属硅冶炼的三相矿热炉,为并联运行,视产量的多少可选择台、台或台进行连续式作业。主供电变压器接线方案由现场调研可知,图所示的套可独立或并联运行的矿热炉供电系统,其所选用的矿热炉变压器均是按照 目前矿热炉变压器的标准矿热炉变压负载特性与电能质量问题密切相关的矿热炉工业供电系统负载特性主要包括以下三点功率因数低。由于矿热炉工业供电系统短网的存在,使得矿热炉 的自然功率因数很难达到以上,绝大多数矿热炉 的自然功率因数都在一之间。较低的功率因数消耗了大量的
7、无用功,使得矿热炉供电系统的运行效率下降,并且,功率因数低也常常会被电力部门加收额外的电力罚款。三相不平衡。由于三相矿热炉变压器的大电流短网在长度上各相有很大差异,使三相阻抗严重不平衡,造成电能转移和各相的电流和功率不均衡现象。而三相不同的电压降导致了强、弱相现象的形成。强、弱相现象的存在使得个电极周围的温度有所差别,极心圆个电极中心确定的圆内单位面积上的温度相差很大,不利于还原反应的顺利进行。谐波污染严重。由于电极负载的非线性作用,导致高次谐波的产生,这些高次谐波电流在由矿热炉变压器的二次低压侧馈人至高压网侧时,会在变压器内部产生附加损耗,发热、振动与噪音,严重 1994-2010 Chin
8、a Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/第期文求实等矿热炉工业供电系统电能质分析影响矿热炉变压器的工作性能、运行效率和使用寿命。并且,在馈人至高压网侧后,对电网也会产生较为严重的谐波污染。裹谐波与功率因傲侧试结果测量项目工况工况,一飞电能质现场测试与结果分析一只气曰,卫伟、咤甘弓月呼,且现对图所示的矿热炉工业供电系统进行电能质量的现场测试。测试点为套矿热炉系统的进线母线汇合处 测试装置采用三相三线制接线测量方法为三瓦计法测试的主要内容为稳态时的交流电压、电流、三相功率、功率因数、谐波电压、
9、谐波电流,以及暂态投人低压侧无功补偿装置时对电网电压与电流的有效值变化。测试工况分工况和工况两种。其中,工况为毋一俘矿热炉系统均未投人矿热炉变压器低压侧的无功补偿装置工况为一矿热炉系统均投人矿热炉变压器低压侧的无功补偿装置。电能质,测试图和图分别给出了工况和工况时电网侧的电压与电流现场测试波形。测试所得的与电能质量相关的主要数据如表所示。功率因数相电压畸变率一相电流畸变率一相电压次谐波有效值相电压次谐波有效值相电压次谐波有效值相电压次谐波有效值相电压次谐波有效值相电压次谐波有效值相电流次谐波有效值相电流次谐波有效值相电流次谐波有效值相电流次谐波有效值相电流次谐波有效值相电流次谐波有效值、认曰八
10、,一吻】加洲一一,汉汉浴交次浓义浚浚弓二的尹,一挽挽卒敛娜卒卒圈未投入全部功补装工时的电压与电流波形玛曰八了吕,金喊翻叩一加耳汉汉今扛友丫汉汉泞丫议丫户水介介屯屯冷冷对娜粉祥二粉详详,加人 山汉汉浚沙改丢务务圈投入全部功补装时的电压与电流波形讹结果分析由上述稳态和暂态工况时的测试结果可知,在未投人矿热炉变压器低压侧的无功补偿装置时,该企业 工业供电系统电 网侧功率因数较低,只有三相电压不平衡程度较高并且,网侧电压畸变率为,电流畸变率为,谐波污染严重。在投人低压侧的无功补偿装置后,功率因数增加到,但是三相 电压 不平衡性依然存在,这主要是 由于所投人 的是三相平衡性的无功补偿设备并不能消除该厂矿
11、热炉供电系统所存在的固有的三相不平衡特性。并且,无功补偿装置的投人,虽然降低了电网中次谐波含量次谐波电压与电流由工况时的,降低至工况时的,但却引起了低次谐波 的放大。特别是次谐波分量,由工况时的,增加至工况时的,次谐波电压的增幅为,次谐波 电流的增 幅为。虽然低压侧无功补偿装置在设计时考虑到了对次谐波实施 抑制,但却因为设计上的不合理,导致了低次谐波放大现象较严重,其直接结果是,谐波电压和电流的畸变率由工况时 的和变为工 况时 的和,无功补偿装置在设计时所期望 的滤波效果并不 明显。1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing H
12、ouse.All rights reserved.http:/洲铁合金侧冲年提高电能质且的技术改革建议上述矿热炉工业供电系统所存在的电能质量问题在国内铁合金矿热炉生产企业具有普遍性,该问题的存在不仅影响厂内电气设备的工作性能,而且增加了主电气设备的损耗。为了改善矿热炉工业供电系统的电能质量,可从以下几个方面实施相关节能降耗技术方案。对于新建矿热炉系统,可从改善电能质量的根本出发,合理设计电炉,使三相短网参数尽量平衡一致,使电极直径、炉膛直径、极心回直径等电炉尺寸与所选配的矿热炉变压器相匹配。并且合理选择最佳电炉工艺参数和设备参数,选择原料并控制原料粒度、水分等一,寻求实施最佳运行方式,以提高电
13、炉本身的自然功率因数。对于已建矿热炉系统,在矿热炉变压器低压侧或者炉前低压侧实施必要 的无功功率就地补偿,一”。所选择的无功补偿设备最好能分相、分级、循环、自动控制投切与补偿,这样,既能够实现在一定范围内的恒功率因数控制,又能够在一定程度上抑制矿热炉三相供电系统的不平衡度。实施必要的谐波抑制技术”,。可以在矿热炉变压器低压侧或者炉前低压侧所安装的无功补偿装上串联具有一定感性的电抗器,通过并联电容器的合理配里,达到对特定次谐波比如次、次谐波实施就近抑制,不至于通过矿热炉变压器馈人至高压网侧的目的。电能质量,最大程度地节省电能与节能降耗,这已经成为现代铁合金生产企业非常重视的一个实际课题。根据湖南
14、某金属硅生产企业的矿热炉供电系统比较全面的电能质量现场测试数据,结合相应的理论分析,揭示了 目前铁合金矿热炉供电系统普遍存在的主要电能质量问题。在此基础上,从改善电能质量人手,提出了相应的铁合金矿热炉工业供电系统进行节能降耗方面的技术改造方案。其研究成果对于具备矿热炉供电系统的现代铁合金生产企业实施节能降耗具有一定的理论指导与实践参考意义。,考文献结语提高工业供电系统的实际运行效率的同时改善【崔立君特种变压器理论与设计【北京 科学技术文献出版社,汇贾彦红,冯太伟,金勇,等矿热炉短网电能损耗的原因及探讨川,铁合金,拓一【麻林伟,贾新富,牛晓明,等矿热炉电极作功不平衡原因的分析与改造节能,加一【苏
15、家健,顾阳单相三线圈变压器在铁合金矿热炉上的应用铁合金,以拓一【】袁熙支,黄方龙,王乐飞矿热炉短网在工程中的优化设计与研究铁合金,一【唐维成降低短网电抗是矿热炉节电的重要途径【节能,一【马忠义,刘家鼎,刘惠民矿热炉低压侧无功补偿增产节电的剖析铁合金,仪 一胡启志,启继波矿热炉无功就地补偿技术【铁合金,拓一【粗桂荣矿热炉短网无功就地补偿技术简介【铁合金,以一【陈巍,李实,阎青林,等,矿热炉无功低压补偿及谐波治理技术发展和应用川冶金能源,伽巧,一国内格铁价格在不确定性中前行虽然铬市价格行情最近略有改善,但国内铬铁贸易商对今年一季度的市场前景仍存在分歧。铬铁价格月初在元吨水平,近期在元伽为一美元吨范
16、围内窄幅波动。最近对宝钢和太钢的供货价格在拟元每吨。一华北铬铁生产商表示太钥似乎正在恢复状态,在最近的招标中采晌了万多吨铬铁,而且可能很快再次下订单。太钢也表示计划将今年的不锈钢产在的年的墓础上增加。尽管如此,但由于经济环境仍充满不确定性,一些市场人士仍对铬市前景持保守着法。一山西格铁贸易商表示拿不准最近的铬市复苏究竟是暂时性的还是长期的。她认为国内经济仍步履维艰,新年过后,市场行情可能会恶化,并批评公司提高铬矿价格。公司新调整的格矿报价如下月份,美元吨,中国月份,美元吨几,中国月份,美元吨八中国。她称仔细考虑一下中国格铁生产商的承受力以及晦暗的不锈钥行情,他们的做法就有点乐观过头了,这么做只会削弱他们自己的竞争力。摘自铁合金经济技术信息