0APOWB矿热炉短网无功就地补偿技1.docx
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—《红玫瑰与白玫瑰》
12500KVA电石炉二次低压无功动态补偿
可行性报告
设计单位：
西安瑞驰冶金设备有限责任公司
时 间：
二〇一八年十月十一日
目 录
第一部分技术简介3
第1节概述3
第2节可行性方案分析4
第3节技术特点5
第二部分技术方案6
第1节电炉变压器运行参数6
第2节技术方案6
第3节技术风险分析6
第4节安装与维护7
第5节设备工作条件7
第三部分商务方案8
第1节工程造价8
第2节效益分析8
第四部分公司简况9
第1节公司简介9
第2节公司专业技术成果9
第3节案例10
第4节荣誉证书11
第一部分技术简介
第1节概述
矿热炉冶炼变压器大都处于高无功运行状态，其短网上大量的无功消耗及由此产生的大幅度的网路工作电压降是导致低产量，高电耗的主要原因。
短网的低电压大电流特征决定了短网会产生大量的无功功率，无功功率会严重占用变压器荷载，制约了变压器输送有功的能力，致使炉变功率因数较低，一般不超过0.83；特别是三相矿热炉变压器的短网布置长度不等，从而导致三相功率不平衡，加上冶炼电弧变化所产生的无功在炉变和短网上流转，加剧了整个矿热炉的无功损耗。
解决矿热炉的高无功运行状态，提高功率因数和改善矿热炉的运行状况，只能进行无功补偿。
第2节可行性方案分析：
1．第一方案：
一次侧高压补偿
高压补偿是在12500KVA电石炉的35KV电网侧加装高压补偿装置实施35KV高压电力补偿，达到提高功率因数和改善运行参数的目的，是成熟技术,它可以降低一次供电网路损耗，提高功率因数,但对解决矿热炉能耗高和产量低的问题是无能为力的。
2．第二方案：
二次低压补偿
矿热炉二次低压补偿是属于将原成熟的就地补偿技术应用到矿热炉的二次低压侧，利用现代控制技术和短网技术将大容量，大电流的超低压电力电容器组接入矿热炉二次侧的无功补偿装置。
大量无功电流将直接经低压电容器回路流转，从而不再经过补偿点前的短网、变压器及供电网路，在提高功率因数的同时，提高变压器的有功输出率，降低变压器、短网的无功消耗。
该装置不仅是就地补偿原理的最好体现，还可以使矿热炉的功率因数在0.92以上运行、降低短网和一次侧的无功消耗、消除5次、7次谐波、调平三相功率、提高变压器的输出能力。
控制的设计重点采用分相动态补偿，使三相功率不平衡度下降，达到三相功率相等，使电石炉的功率中心和炉膛中心相重合，使钳锅扩大，热量集中，提高炉面温度，使反应加快，达到提高产品质量，降耗和增产的目的。
RCH矿热炉动态无功功率补偿装置补偿技术，无论在提高功率因数、吸收谐波，还是在增产降耗、改善指标的效果上，都有着高压补偿无法比拟的优势。
属可靠、成熟技术。
3．高压补偿和矿热炉二次侧低压补偿的区别
高压补偿是在电炉变压器的高压供电电网加装高压补偿装置实施高压电力补偿，达到提高功率因数和一次侧电压和改善运行参数的目的，该技术已在很多大容量的矿热炉上应有，是成熟技术，贵公司也在应用，它可以降低一次供电网路损耗，提高功率因数。
但对解决矿热炉能耗高和产量低的问题是无能为力的。
在高压侧补偿后，高压网络的功率因数可以达到0.95以上，但电炉变压器的功率因数仍为0.83左右，这只对供电部门有利，对电力用户没有多大好处。
矿热炉二次低压补偿是利用现代控制技术和短网技术将大容量，大电流的超低压电力电容器组接入电石炉的二次侧的无功补偿装置。
该装置不仅是就地补偿原理的最好体现，还可以使电炉的功率因数在0.92以上运行、降低短网和一次侧的无功消耗、调平三相功率、提高变压器的输出能力，使三相功率不平衡度下降，电炉的功率中心、热力中心和炉膛中心相重合，使钳锅扩大，热量集中，提高炉面温度，使反应加快，达到提高产品质量，降耗和增产的目的。
无功功率补偿的特点只能补偿它接入点之前的无功损耗，从上图可以看出，高压补偿只能降低一次供电网络损耗，提高功率因数。
二次低压补偿不仅能降低一次供电网络损耗，还能使电炉的功率因数在0.92以上运行、降低短网系统的无功消耗，提高变压器的输出能力，使更多的有功功率直接输送到电极端。
高、低压补偿对照：
高压补偿矿热炉二次低压补偿
功率因数0.92以上0.92以上
提高电压仅限35KV侧35KV和短网电压都可以
补偿的范围仅限35KV网络接入点之前的所有网络
增加产量不可以增产可增产10%以上
降低电耗不可以降低电耗可降低电耗5%以上
炉况不可以稳定炉况可改善炉况使其更稳定
三项不平衡度不可控制可控制
产品质量不可以改善可以提高合格率和品位
第3节技术特点
1、应用自主开发的“矿热炉低压二次补偿”专用软件，实现计算机自动跟踪、自动控制的动态补偿，反应时间达0.2ms。
2、运用分相不等量补偿法，有效平衡三相功率。
3、在大量实验基础上，率先建立了矿热炉无功分布数据库，创建了矿热炉无功分布数学模型，准确掌握系统无功分布，选择最佳补偿位置。
4、采用大电流大容量超低压电容器控制技术和短网技术，控制更精确。
5、联合开发专用超低压自愈干式电容器，采用德国进口基膜，银锌覆膜，内置压力切断防爆装置，自愈性好，寿命更长。
加装不同比值的电抗，结合施耐德专用电容投切器抑制浪涌电流，有效延长设备寿命。
6、低压补偿专业公司，依托西安强大的高校科研平台，实验手段先进，技术力量雄厚；从事矿热炉二次侧低压补偿超过五年，经验丰富，实际投入运行累计超过100余台。
7、施耐德电气（中国）公司OEM合作伙伴，信誉有保证，质量更可靠。
8、采用先进防尘降温技术，完全适应矿热炉高温重粉尘恶劣环境。
9、GGD标准柜积木式管理，每相补偿柜可独立放置，占地小，易摆放。
10、依据实际运行工况专业设计，补偿效果更佳。
第二部分技术方案
第1节电炉变压器运行参数
根据提供的数据，和西安瑞驰公司多年的补偿经验，建议该炉采用高低压混补得合理方案，具体参数如下。
电石炉目前运行参数
电炉变压器额定容量（kVA）
12500
实际运行总功率（kVA）
13500
一次侧运行电压（kV）
36
一次侧运行电流（A）
230
运行最大有功功率（kW）
12450
实际运行无功功率（kvar）
8366
功率因数cosφ
0.83
二次侧冶炼电压 （V）
135
产品平均单耗（kWh/吨）
3550
日产量（吨/天）
80
第2节补偿方案
1、补偿容量的选择
本方案选用西安瑞驰冶金设备有限责任公司矿热炉二次低压无功动态补偿专利技术进行增产降耗节能改造，功率因数从cosφ0.83提高到cosφ0.92：
理论补偿容量：
3063kvar，实际选择容量4428kvar。
2、补偿投入点的选择
无功补偿降低的是接入点前的线路无功损耗，根据这一原理，针对矿热炉低压侧短网进行补偿，使补偿点上连接的无功补偿装置既能尽可能多的补偿系统无功，同时要兼顾短网的合理接入，减少冶炼环境及操作维护等不利因素带来的影响。
因此补偿连接点选在短网末端的软连接点上。
电容柜安装在三楼楼面。
2、补偿后系统参数:
内 容
改造前
改造后
变化量
功率因数Cosφ
0.83
≥0.92
提高0.09
二次侧电压 （V）
135
140
提高5V
实际运行总功率 （kVA）
13500
≤14500
运行一次侧电流（A）
230
≤240
运行一次侧电压（kV）
36
36.5
提高0.5KV
运行最大有功功率（kW）
12450
≥13800
增加1000KW
运行无功功率（kvar）
8366
≤5879
减少2487kvar
产品平均单耗（kWh/吨）
3450
≤3350
减少100kWh/吨
日产量（吨/天）
80
≥88
增产率 （%）
≥10%
第3节技术风险分析
1、连接点上过补偿的风险规避措施
由于电石炉二次侧没有加装电流互感器，不能测量电石炉二次低压补偿连接点上功率因数，因此存在过补偿的风险，过补偿后造成的谐振将在对供电系统造成损害。
西安瑞驰公司已经在40余台矿热炉上和10台电石炉上进行了安装和调试，对无功补偿连接点以及连接点上容量的分配有独到的见解，过补偿的技术风险会降到最低并具有过补偿后的判断能力和改造能力。
2、电石炉自然功率因数低于0.83的技术风险
当电石炉自然功率因数低于0.83时，二次低压补偿系统的效能会降低一些。
由于电石炉自然功率因数低于0.83的情况只会在超载即电流增大的状态下发生，因此补偿系统的容量等不会有较大变化，电石炉补偿后的功率因数有所降低，但由于二次低压补偿在3063Kvar的容量上增加到4428Kvar以上，既使炉子超负荷后功率因数降低到0.81，也能使电石炉的功率因数保持在0.92以上，降低了该技术风险。
3、二次电压降档使用的运行风险
在西安瑞驰冶金设备公司安装的电石炉二次低压补偿装置中有一台曾经需要降低一档使用二次侧运行电压以达到降耗的目标，调低运行电压的目的是为了减小由于电容补偿带来的升压作用，前提条件是原电石炉运行电压较高、短网的电压降较小。
同时降档使用是后期调试中为降低电耗采取的一种工艺措施，要依据电石炉的实际状态实施，在前期只做出讨论。
4、电石炉极心园不能调整的技术风险
在西安瑞驰冶金设备公司安装的电石炉上没有一套调整了极心园，因此12500KVA电石炉不需要调整极心园。
同时调整极心园是后期调试中为降低电耗采取的一种工艺措施，要依据电石炉的实际状态实施，在前期也只做出讨论。
5、谐波的消除
对12500KVA电石炉高压侧的谐波估量，电石炉归算到高压侧谐波的不会超标。
为防止低压补偿装置投运后系统谐波对电容器的影响，为此在每个电容器支路上加装了感抗，并加装放电电阻和过流保护的熔丝。
6、浪涌电流隔离措施
采用斯耐德电容专用接触器防止浪涌电流，并加装串联电抗器将浪涌电流抑制在允许范围中
7、元器件的寿命
使用施耐德接触器稳定延长元器件的寿命。
8、其它
在系统设计选型上及安装时，考虑到了整个系统的接地，电容器单体接地问题。
我们还注意到了当电容器发生短路被击穿时，不致因事故而引起爆炸。
同时，在紧急处理及正常操作、维护时，应周全地考虑到操作人员的安全性，简单性、可靠性及防误操作性。
第3节安装与维护
设备安放位置：
补偿装置常规放置于三楼。
具体结合现场情况并与贵方技术人员交流后确定。
设备安装：
与生产无关，无须停电，不影响正常生产。
并网调试：
累计停电≤20小时，可在例行检修时进行。
设备维护：
设备正常运行基本免维护。
质保期：
12个月。
第5节设备工作条件
海拔：
海拔高度≤3000m
环境温度：
＋55℃~－10℃
相对温度：
≤90％（＋20℃时）
耐粉尘：
适用于绝大多数矿热炉用户
第三部分商务方案
第1节工程造价
本工程总造价：
149万元。
详细报价明细
项目
名称
型号
厂家
单位
数量
价格
设备部分
电容柜体
BCH-TC-500
西安瑞驰
台
10
105万
工控机
PC-600
华北工控
台
1
1万
控制柜
BCH-KC-63
西安瑞驰
台
1
10万
施工部分
现
场
安
装
铜管
Φ60*10长100米含加工（估计值）
Kg
1400
15万
铜板等
10*200铜板和其它同加工件
Kg
5.5万
安装辅材
绝缘材料、不锈钢、水管、水嘴、胶管、电缆等
5.5万
安装调试费
7万
总价
149万
第2节效益分析
本方案中只对便于计量的增产收益和节电收益改造收益进行计算，对难以计量的提高产品品位、延长设备寿命、减少设备维修等效益未进行计算。
1、增产收益
提高日产量≥8吨，按吨利润400元，年生产330天计算，年总增产≥2640吨，增产部分年可获收益＝（日增产量）×（吨利润）×（年生产时间）≥105万元。
2、节电收益
降低单耗100kWh/吨。
按电价0.42元/kWh，年生产330天计算，每年节约电费＝（日总产量）×（节电量）×（电价）×（年生产时间）≥124万元。
3、年总收益
以上两项合计，年总收益≥229万元。
4、投资回收期≤8月.
第四部分公司简况
第1节公司简介
西安瑞驰公司位于西安高新技术产业开发区，由西安瑞驰冶金设备有限责任公司和西安瑞驰电力设备有限公司两个实体组成，属西安市高新技术认定企业。
中国铁合金工业协会、中国电石工业协会、中国联合钢铁协会、中国化工节能技术协会、中国节能协会节能服务产业委员会核心会员单位。
公司致力于矿热炉低压二次补偿技术的研究与开发。
本着为企业增产降耗，提高竞争力，以高品质的产品和服务，提升客户价值的理念，长期以来，以显著的增产降耗效果赢得广大客户认可与信任。
目前，已成功开发出了“RCH矿热炉动态无功功率补偿装置”和“RCH矿热炉无功补偿专用电容器系列”，拥有包括工矿企业综合电效管理系统、变压器节能运行管理软件及系统等多项高新专利技术。
公司自2000年成立至今，在全国共运行矿热炉低压无功补偿系统100多套，市场占有率超过80%。
与西安科技大学联合对各类工矿企业生产工艺进行研究，对自身产品不断改进、升级。
目前，“RCH矿热炉动态无功功率补偿系统，已成为解决工矿企业增产降耗难题的最佳方案之一。
对产品和服务质量的严格苛求，使公司顺利通过ISO9001:
2000质量管理体系认证，同时获得施耐德电气（中国）OEM合作伙伴资格；良好的发展平台和管理体系，吸引了大量优秀人才加盟。
其中教授2人、博士5人、硕士8人、高级工程师6人，60%以上员工拥有本科学历。
以董事长白玉龙先生为核心的研发团队与清华大学、西安科技大学等多所院校进行深入广泛的科研合作。
强劲的研发实力，使公司连续三年获得“科技部中小科技企业创新基金”支持。
相信随着我国节能降耗战略的推进，瑞驰公司必将迎来一个崭新的明天。
第2节公司专业技术成果
✧将潮流概念引入矿热炉，建立了无功潮流数学模型，获得2003年度科技部中小科技企业创新基金；
✧针对电弧炉等高耗能设备成功开发出二次侧新型无功功率发生器（ASVG），获得2004年度科技部中小科技企业创新基金；
✧首次在变压器损耗计量中使用一次侧数据减去二次侧数据的方法，并使用单位有功损耗、单位无功损耗、单位谐波电流增量、单位谐波电压增量等概念，获得2005年度科技部中小科技企业创新基金；
✧对电弧炉等耗能设备二次侧无功功率和畸变首次进行量化，并提出了无功功率和谐波消除就地补偿理论的实现方法：
最短路径的流转和最小幅值交换；
✧提出了电弧炉二次侧新型无功功率发生装置的技术标准，企业标准已在西安市技术监督局备案，正在申报行业标准和国家标准；
✧联合电容器专业研究所，对国标电容器进行改造，开发出100V、120V、150V、176V、180V、200V、220V矿热炉二次侧无功补偿系列专用电容器，将国标电容器的耐温标准从50℃提高至65℃；
✧变压器节能运行管理专家系统V1.0;变压器损耗计量办法；电路二次低压补偿装置；冶炼变压器的二次侧连结新型无功功率发生器的办法。
案例
吉林临江硅铝合金厂3台10000KVA工业硅炉二次低压补偿装置；
吉林铁合金股份有限公司2台8000KAV电炉二次低压补偿装置；
吉林铁合金股份有限公司2台25000KAV电炉二次低压补偿装置；
云维集团有限公司210000KVA电石炉二次低压补偿装置；
乌海海吉化工210000KVA硅锰炉二次低压补偿装置；
贵州龙腾铁合金4500KVA硅锰炉二次低压补偿装置；
贵州龙腾铁合金10000KVA硅锰炉二次低压补偿装置；
贵州亚冶铁合金4台10000KVA硅锰炉二次低压补偿装置；
辽宁朝阳金兴锰业有限公司9000KVA硅锰炉二次低压补偿装置；
辽宁锦州铁合金股份有限公司10000KVA硅锰炉二次低压补偿装置；
广西八一铁合金（集团）2台10000KVA硅锰炉二次低压补偿装置；
广西八一铁合金（集团）110000KVA硅锰炉二次低压补偿装置；
西安西化热点化工有限责任公司20000KVA电石炉二次低压补偿装置；
山西灵丘锰业公司2台6300KVA硅锰炉二次低压补偿装置；
第3节荣誉证书
①电炉二次低压补偿装置专利证书（专利号：
ZL02224832.32003年4月9日）
②变压器节能软件著作权证书（2005SR02789）
③ISO9001质量体系认证书（2006年 月22日）
④施耐德电气（中国）OEM合作伙伴证书（2006年1月1日－2007年12月31日）
⑤高新技术企业资格认定证书（陕西省科委2004年）
⑥二次低压补偿装置中国铁合金协会鉴定报告（2001年8月24日）
⑦矿热炉二次低压补偿装置科技成果签定证书（陕西省科技厅 2002年6月27日）
⑧矿热炉无功潮流综合控制系统创新基金立项证书（科技部2003年）
⑨冶炼变压器节能运行管理专家系统创新基金立项证书（科技部2006年2月27日）
……
（可传复印件）
西安瑞驰冶金设备有限责任公司
二〇一八年十月十一日
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