內蒙古昌鑫化工礦熱爐專用低壓短網補償
一、 項目概況
昌鑫化工由 110kV 專線供電，目前由紅昌Ⅰ#專線供電，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），以及一臺額定容量為 3150kVA 的變壓器。其中2#爐目前還沒有運行，屬于新建設備，本項目則針對2#電石爐進行短網低壓補償。
昌鑫化工公司接于單相變壓器下的電石爐設備，均為感性負荷，在沒有做補償之前功率因數較低，均未達到《中國節能技術政策大綱》的要求。
二、 方案設計
對于礦熱爐項目，為提高功率因數，目前大多采用并聯電容器方式進行無功補償。在電石生產行業根據爐用變壓器的特點，采用電容器高壓、中壓補償，爐前低壓補償三種方式。其中最高效最先進的為低壓短網補償。
礦熱爐二次低壓短網補償是屬于將成熟的就地補償技術應用到礦熱爐的二次低壓側，利用現代控制技術和短網技術將大容量、大電流的超低壓電力電容器組接入礦熱爐二次側的無功補償裝置。大量無功電流將直接經低壓電容器回路流轉，從而不再經過補償點前的短網、變壓器及供電網路，在提高功率因數的同時，提高變壓器的有功輸出率，降低變壓器、短網的無功消耗。 該裝置不僅是就地補償原理的最好體現，還可以使電石礦熱爐的功率因數在 0.92 以上運行、降低短網和一次側的無功消耗、抑制 3 次、5 次、7次諧波、調平三相功率、提高變壓器的輸出能力。控制的設計重點采用分相動態補償，使三相功率不平衡度下降，達到三相功率相等，使電石爐的功率中心和爐膛中心相重合，使鉗鍋擴大，熱量集中，提高爐面溫度，使反應加快，達到提高產品質量，降耗和增產的目的。
系統有效補償容量的確定：根據分相不等容量就地補償這一總的原則，根據現場實際測量數據以及后期改造計劃，計算欲改造之電容補償柜容量，，將功率因數從 0.74 提高到 0.95，則計算如下：
Qc＝33000×1.2×0.74×（0.9089－0.3952）＝15053kvar。
由于電石爐的電氣系統和短網設計、建設的特殊性和不確定性，按照上述計算方法，根據以往的工程經驗假設 2#電石爐超負荷運行 1.2倍，未做補償前功率因數 0.74，則系統的有效補償容量 15053kvar（從原始功率因數 0.74 提高到目標功率因數 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，每個電極安裝容量為 8400kvar。因此實際補償容量15053kvar 的容量不會對礦熱爐系統過補償而導致無功倒送。結合昌鑫化工有限公司電爐變的情況，建議：無功補償降低的是接入點前的線路無功損耗，根據這一原理，針對電石爐低壓短網進行補償，使補償點上連接的無功補償裝置既能盡可能多的補償系統無功，同時要兼顧短網的合理接入，減少冶煉環境及操作維護等不利因素帶來的影響。 因此補償連接點選在短網末端的軟連接點上。電容柜安裝在三樓樓面。
三、 投運時間
本項目于2011年10月開始現場制作、安裝和調試，于2012年1月投運。
四、 運行效果
本項目應用低壓短網自動控制補償投運后，達到的主要效能如下：
1. 噸產品平均降低電耗 3％--5%；在保證2#電石爐同等生產工藝、操作及產品原料基礎上降低約4%；
2. 在一次電流減小的同時提高有功功率，增加產量 8%--10％；按照昌鑫化工廠單臺爐子當前月均日產量，在電石爐同等生產工藝、操作及產品原料基礎上增加了 10%的產量。
3. 提高功率因數大于等于 0.92，月功率因數罰款改變為月獎勵；
4. 消除了冶煉系統電流諧波和三相功率不平衡，優化了冶煉系統電能質量；
5. 提高了產品合格率；
6. 增大了爐前變壓器出力和過負荷能力。電石爐功率因數從 0.7 補償到 0.95，則變壓器的使用裕度提高了35%
五、現場照片
