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中频炉无功补偿兼滤波装置的经济效益分析

    铸造企业是耗能大户 ，其中以中频炉耗电最多 ，同时也存在巨大的节能潜力   。铸造企业对中频炉进行无功补偿和谐波治理具有较高经济效益，中频炉增加无功补偿 兼滤波装置不但对提高企业生产效率、设备可靠性有积极的作用，而且还有节省电能    、环保等经济效益和社会效益 。     

    1. 前言     

    保定市fun88电气有限公司主要从事电能质量问题的成套装置的研究开发与生产制造，供应快速投切无功补偿装置，业务涵盖无功补偿 、谐波治理和变频节能。低压电容补偿柜兼滤波装置 ，为你解决功率因素不达标、提高供配电系统的利用率   、稳定网压 ，改善运行条件    、滤除谐波，净化电网 、自动补偿，实现无人值守 、减低供配电损耗   ，获得节能效益、减少变压器温升和损耗  。承接低压电容补偿柜  、谐波治理  、变频节能相关的成套方案设计  。     

    2. 企业供电系统简况     

    使用中频炉熔炼金属液 ，铸件年产量为5万吨。该公司变压器总容量为8650kVA； 5000kVA（10kV/0.75kV）专用变压器一台  ，对应负荷为12吨中频炉；3150kVA（10kV/0.75kV）专用变压器一台 ，对应负荷 为5吨中频炉和15吨中频保温炉；500kVA（10kV/0.4kV）配电变压器一台，对应负荷为厂用电 。原设计5000kVA     、3150kVA专用变 没有采取无功补偿措施    ，500kVA配电变低压侧配置300kvar电容补偿柜  。     

    3. 改造前供电系统主要问题    

    3.1 专用变压器噪声大  ，油温高  ，经常达到80℃ ，需外加风机散热 。    

    3.2 中频炉工作时 ，500kVA配电变压器也出现噪音增大   。无功补偿柜内的电容器经常烧毁，其他低压设备经常出现不明原因跳闸。    

    3.3 功率因数只有 0.73，达不到供电局0.90的要求   ，调整电费扣罚每月约9万元 。    

    4. 原因分析    

    根据中频炉的固有特性，fun88基本认定这些问题是由中频炉电源的谐波引起 。中频炉电源产生的大量谐波直接注入到专用变压器 ，造成变压器振动 、损耗 增加，具体表现在噪音大、油温高  。同时     ，部分谐波通过10kV母线流入到500kVA的配电变压器 ，并与低压侧的电容器发生谐振 ，造成电容器经常烧毁 ，保 护装置误动作。    

    5. 系统改造    

    根据就近补偿原则 ，fun88于2007年10月初  ，在2台中频炉专用变压器的低压侧安装了谐波治理设备。该装置投入运行后，不但从根本上解决了上述电能质量问题   ，还收到很好经济效益   。经过几个月的实 际运行  ，证明本次改造是成功的        。    

    6. 补偿兼滤波装置结构特点    

    6.1 设计思路   

    企业的目标是设备安全和节省电费  ，低的投资成本，滤波效果其次     。因此设计以无功补偿和设备可靠性经济性要求为首要目标   ，谐波治理以五次谐波为主           ，其他高次谐波不考虑。   

    6.2 滤波器全部投入时系统阻抗仿真结果如下图：   

    6.3 关键元器件选取   

    6.3.1 接触器 ：顶级高性能真空接触器作为投切器件，其性能可靠 ，电寿命可达60万次，损耗小。   

    6.3.2 滤波电容器   ：采用特殊制造的单相滤波电容器，其主要绝缘材料采用国外品牌。滤波电容器使用寿命长，损耗小 ，可长期（一般4～6年）在谐波较大的环境下使用（一般电容器在谐波负荷下的寿命，只有0.1～1.5年） 。   

    6.3.3 滤波电抗器：采用低损耗的铁心滤波电抗器 ，电抗器正常运行温升不超过60K，真正做到“绿色节能”。装置整体损耗保证小于总容量的1％   。   

    6.3.4 每个支路都有三级过流保护，系统安全可靠性高 。   

    6.4 具有超限报警和保护闭锁功能，报警限值可由用户设定  。   

    6.5 具有手动控制和自动控制两种工作方式，便于调试。   

    7. 改造后的综合效益   

    7.1 装置的运行情况   

    该无功补偿兼滤波装置可自动跟踪调节各个支路的投切，开启后无须人员操作。2007年10月初投运，当月功率因数由0．73提高到0．91 。之后的每个月的功率因数都是0.97  。   

    8.2 产生的经济效益   

    8.2.1 功率因数提高 ，节约力调电费：装置投入后功率因数提高至0．97   ，力率调整电费由罚8.5％变为奖0.75％，一正一负相差9.25％ ，月节省调整电费约10万元。   

    2007年 9月 10月 11月 12月    有功电量 1548240 1366320 2066520 1512000    无功电量 1458360 627240 490560 352200    功率因数 0.73 0.91 0.97 0.97    调整系数 8.50% -0.15% -0.75% -0.75%    力率电费 89629 -1464 -10575 -7857    实缴电费 1190232 1015137 1461025 1084794    节约电费 / -84414 -130427 -96902   

    8.2.2 增容降损    功率因数由0.73提高至0.97，变压器的平均负荷电流减小25％（cosφ1/cosφ2＝0.73/0.97），相当于变压器运行容量降低了25％ （2000kVA） ；变压器铜损减少 ：1-（0.73/0.97）2＝43％；变压器温度降到65℃左右 ；每月节省电量40kWx43%x12小时x30 天＝6192kW.h/月（40kW－2台变压器的合计铜耗，每天工作12小时）。此项节约电费   ：3800元/月 。      

    8.2.3 提高生产效率   

    无功补偿兼滤波装置投入后，电压稳定了，缩短了熔炼时间，（也减少了热能既电能损失）  ，提高了生产效率。   

    8.3 企业综合投资收益   

    此铸造企业新增的2套中频炉专用的无功补偿兼滤波装置 ，全部投资为100多万元  。实际平均月节约电费10万元以上 ，一年就收回了投资成本 。   

    9. 结论   

    综上所述，中频炉增加无功补偿兼滤波装置具有很高的效益，其兼顾了无功补偿又有滤波功能  ，具有提高生产效率 ，提高设备可靠性   ，节省电能等优点 。企业正常生产   ，该投资一般1～2年即收回  。因此 ，有必要在铸造行业推广使用     。


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