30000KVA工业硅炉低压补偿项目建议书.docx
《30000KVA工业硅炉低压补偿项目建议书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《30000KVA工业硅炉低压补偿项目建议书.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
30000KVA工业硅炉低压补偿项目建议书
——工业炉增产节电专业解决方案
公司工业硅炉动态无功功率补偿装置
（共4台30000KVA工业硅炉）
项目建议书
工程名称：
公司工业硅炉动态无功补偿装置项目
建设单位：
公司
施工单位：
西安瑞驰节能工程有限责任公司
时 间：
二〇一八年九月二十三日
4台30000KVA工业硅炉动态无功功率补偿装置项目概要
项目名称
30000KVA工业硅炉冶炼系统动态无功功率补偿项目
建设单位
公司
施工单位
西安瑞驰节能工程有限责任公司
投资规模
投资回收期
技术参数
30000KVA工业硅炉动态无功功率补偿装置技术参数：
补偿容量：
全部动态无功补偿容量16720Kvar，其中10KV中压补偿容量6000Kvar，250V低压补偿容量10720Kvar
技术指标和工业硅炉电气参数变化
内 容
改造前
改造后
变化量
实际运行总功率（kVA）
36000
27957
减小8043
功率因数Cosφ
一次侧0.68
一次侧0.93
提高0.25
二次侧0.68
二次侧0.85
提高0.17
平均有功功率（kW）
24480
26000
提高1520KW
运行无功功率（kvar）
26395
10276
降低16119
运行一次侧电压（kV）
110
112
增加2.00
运行一次侧电流（A）
189
144
降低45
二次侧电压 （V）
211
214
提高3-5
执行时间
全部工程5个月内验收结束
节能技术
选型
由西安瑞驰节能工程有限责任公司生产的工业硅炉低压补偿装置，获得发明专利证书和国家科技成果鉴定，2001年开发成功，2008年被国家发改委列为“第一批重点节能技术”，2011年获得国家3C强制认证（工业硅炉低压无功功率补偿行业的唯一认证企业），至2012年5月在矿热炉行业90多家企业安装了200台（全国共运行约310余台）,占全国同产品销售的75%，在同行业当中处于垄断地位。
目 录
1、4台30000KVA工业硅炉动态无功功率补偿装置项目介绍
2、项目业主单位简介—
3、项目实施单位简介—西安瑞驰节能能工程有限责任公司
4、项目技术依托机构
5、项目技术基础
6、30000KVA工业硅炉基本参数和运行参数
7、30000KVA工业硅炉动态无功功率补偿技术方案
8、质量责任及质量控制
9、业绩及其荣誉证书
1、4台30000KVA工业硅炉动态无功功率补偿装置项目介绍
30000KVA工业硅炉的功率因数很低，一般在0.7左右，即送入炉内的无功功率大于有功功率（功率因数等于0.707时，两者相等），巨大的无功功率占用了送入炉内的有功功率的资源，并消耗了有功功率，造成巨大浪费和费用负担。
本项目是将中压10KV的无功功率补偿装置和工业硅炉低压侧的无功功率补偿组合成工业硅炉动态无功功率补偿装置，分别连接在工业硅炉变压器的中压补偿线圈上和工业硅炉短网上，对工业硅炉短网和工业硅炉炉内产生的无功功率进行有效地就地补偿，将工业硅炉短网的功率因数由原0.68提高至0.85，大幅度提高送入工业硅炉炉内的有功功率，提高产量8%以上，满足工业硅炉提高电能效率的需求，同时将工业硅炉变压器一次侧功率因数由原0.68提高至0.93以上，满足供电局的力率要求。
由于连接在短网上的无功功率补偿装置大幅度减小了短网电流，还可以节约工业硅生产的消耗50—100KWH/吨，因此该项目是典型的能源与资源综合利用项目。
该项目包含建设4套型号为型号为RCH-42的工业硅炉动态无功功率补偿装置，每套补偿容量为16720Kvar，其中10KV中压补偿容量6000Kvar，250V低压补偿容量10720Kvar。
总投资约1080.00万元。
（单套费用为270万元，低压补偿190万元，中压补偿费用80万元）
项目建设地址：
建设性质：
新建
2、项目业主单位简介—
3、项目实施单位简介—西安瑞驰节能能工程有限责任公司
西安瑞驰节能工程有限责任公司成立于2000年，注册资金1100万元，位于西安市高新技术产业开发区，属高新认定企业，是中国节能协会副理事长单位、中国资源综合利用协会能源资源综合利用专业委员会副主任委员单位、全国能源基础与管理标准化技术委员会能源管理委员会委员单位、中国电石协会副理事长单位、陕西省工商经济联合会副主任委员单位、中国化工节能协会副理事长单位、中国节能协会节能服务产业委员会副主任委员单位、《节能与环保》杂志社副理事长单位，中国铁合金协会、中国联合钢铁协会会员单位。
多年来公司一直致力于电能质量优化与节能、节能软件以及节能设备的设计开发，为高耗能企业的节能降耗、企业增产做出了很大的贡献，取得了丰硕的成果。
公司拥有实用新型专利60项，发明专利7项，其中获得了国家科技部中小企业创新基金的支持的项目有4个。
发明专利技术之一的工业硅炉低压补偿装置，获得国家科技成果鉴定，2001年开发成功，2008年被国家发改委列为“第一批重点节能技术”。
公司2011年又开发成功原创性节能技术---环形烘干窑，以其大幅度提高兰炭烘干成品率，大幅度提高单套装置的年产量和利用工厂余热作为烘干能源的特点为电石行业带来巨大节能效益。
2012年获得“中国节能十大应用新技术”。
公司2012原创性的提出了“共建能效原料体系”的商业模式，和内蒙古白雁湖化工公司签订了投资3000万元，年产生节能减排收益3900万元的“共建兰炭烘干系统”的合同，已经投产。
公司已通过ISO9001：
2000质量管理体系认证。
2011年通过了3C强制认证（工业硅炉低压无功功率补偿行业的唯一认证企业），至2012年5月在矿热炉行业90多家企业安装了200台（全国共运行约310余台）,占全国同产品销售的75%，在同行业当中处于垄断地位。
在新疆地区已经运行22套（其他三家竞争对手共运行10套）。
4、项目技术依托机构：
西安瑞驰节能工程有限责任公司
5、项目技术基础
5.1工业硅炉无功功率补偿技术和工业硅炉无功功率的潮流管理
大型工业硅炉的功率因数一般很低，只有0.7--0.75左右，导致传递到工业硅炉内的有功功率小，无功功率大。
工业硅炉电路中流转的无功功率主要来自炉膛冶炼中的电弧电流和传递有功功率过程中的电路元件如自焙电极、组合把持器、水冷电缆、短网、变压器等产生的自感和互感，这些自感和互感以无功电流的形式在电路中流转。
工业硅炉无功功率有如下特点：
无功功率不是无用功率，它是工业硅炉冶炼必须的。
无功功率同样遵守能量守恒定律，不能凭空产生也不能无故消除，它必须由电厂发电机发出或由电路中加装的高压或低压无功功率补偿装置产生并经输电网输送至炉膛。
工业硅炉的无功潮流是和电网的潮流一致的，即计量点的无功功率是一次供电网络、变压器、短网、水冷电缆、组合把持器、电极等无功功率的矢量和，不是孤立的，是相互作用和相互影响的。
如下图所示：
无功电流流转会引起线损、会消耗有功功率、挤占线路传递有功功率的空间，无功功率在电石冶炼电路中流转，会造成大量无功功率和有功功率损耗，减少有功功率交换能力。
工业硅炉自然功率因数的高低与短网结构、原料品位、粒度、水分、工艺参数、二次侧冶炼电压、超载多少等等因数有关，功率因数较低，无功功率较大，占用变压器容量，有功功率减小，制约产量提高并影响电耗降低。
经过多年发展，经过几代电石人的努力，通过无功功率补偿技术基本解决了工业硅炉功率因数低的问题，现在运行的工业硅炉无功功率补偿技术分为如下三种：
第一方案：
一次侧高压补偿
高压补偿是在工业硅炉的110KV（或35KV）电网侧加装高压补偿装置实施高压电力无功功率补偿，可以补偿功率因数到0.93以上，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。
工业硅炉高压无功功率补偿的潮流管如下图所示：
从上图可以清晰的看到，高压侧无功功率补偿大幅度减小了计量点的无功功率，提高功率因数到0.93以上，但工业硅炉二次侧的无功功率没有发生任何改变，该技术方案能满足供电局的利率要求，但对节能降耗和增加产量无能为力。
第二方案：
中压补偿
中压补偿是在工业硅炉变压器做出一个中压10KV的无功功率线圈，输出10KV电压以及相应的视在功率，在10KV端子上连接电力电容器进行无功功率补偿。
该技术为成熟技术，在工业硅炉上应用较多，价格也较为低廉，但同样是补偿了变压器中压线圈之前的无功功率，能满足供电局的利率要求，但对节能降耗和增加产量无能为力，其无功潮流示意图和高压补偿几乎相同。
中压补偿时，其电压将来自主变压器，如果将补偿线圈和有载调压线圈合二为一时将严重影响系统安全运行，在浪涌电流、操作过电压、开关虚断重燃等现象中中压无功功率补偿装置将与这些电气现象的相互作用，产生更大的操作过电压，对电气系统安全运行是一种严重威胁。
2011年至2012年全国烧损了近300台工业硅炉变压器，就是这样造成的。
第三方案：
二次侧低压无功功率补偿
工业硅炉二次低压侧无功功率补偿是将动态补偿技术应用到工业硅炉的二次低压侧，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到工业硅炉二次侧的无功功率补偿装置。
在低压侧通过并联电容器进行无功补偿，大量无功功率将直接经低压电容器进行交换，不再经过低压变压器和调压供电线路。
这样，既可以提高调压侧的功率因数，满足电网对功率因数的考核要求；还可以提高变压器出力，输出更多有功功率，实现增产；同时，可以降低变压器、短网的损耗，达到节电目的。
工业硅炉低压无功功率补偿装置有四大效果：
显著提高功率因数，平均增幅达0.18，绝大部分可稳定运行在0.85以上，达到或超过电网考核标准，消除力率罚款。
提高变压器输出能力，增加冶炼有效输入功率，实现增产目的：
采用短网末端就地补偿电弧电流形成的无功功率，有效减少短网上大量无功消耗，降低炉变视在功率，进而提高变压器的出力，增加冶炼有效功率输入。
（Cosφ1--补偿前功率因数 Cosφ2--补偿后功率因数），一般增产可达10－15%。
有效平衡三相功率，提高产品质，降低损耗：
工业硅炉料的熔化功率是与电极电压和料比电阻成函数关系的，可以简单表示为P=U2/R。
选择在短网末端与电极等长点采用三相不等量补偿，弥补由于三相电极不等长造成的电极电压不平衡，改善三相强弱相状况，使电极功率不平衡度≤5%。
功率平衡后，三相电极的功率中心和炉膛中心重合，使钳锅扩大，热量集中，炉温升高，反应加快，进而提高产品品质，降低电耗。
降低线电流，提高电极电压，实现节电：
工业硅炉无功功率主要是由电弧电流形成的，其无效损耗主要消耗在变压器和短网上。
保持有功不变情况下，补偿后线电流降低百分比＝（1-Cosφ1/Cosφ2）×100%，在效降低线路电压降，提升负载电压。
实际使用中，可使冶炼电压提高5－10V。
由于在电极附近实施补偿，大幅减少无功功率在线路中的流转量，减少了短网、变压器、高压线路的热损耗：
同时，由于优化系统电参数，提升了冶炼效率，实际使用中综合节电率达3~5%。
。
该技术不仅是就地补偿原理的最好体现，还可以降低短网和一次侧的无功消耗、调平三相功率、抑制闪变、提高变压器的输出能力。
该技术的控制重点是采用分相不等量动态补偿，使三相功率不平衡度下降，达到三相电极功率相等，使工业硅炉的功率中心和炉膛中心相重合，使钳锅扩大，热量集中，使反应加快，达到提高产品质量，降耗和增产的目的。
综上所述，工业硅炉无功功率补偿技术是成熟的可行的和安全，在此基础上发展的30000KVA工业硅炉中压和低压组合的动态无功功率补偿是可行的。
6、30000KVA工业硅炉基本参数和运行参数
内 容
改造前
实际运行总功率（kVA）
36000
功率因数Cosφ
一次侧0.68
二次侧0.68
平均有功功率（kW）
24480
运行无功功率（kvar）
26395
运行一次侧电压（kV）
110
运行一次侧电流（A）
189
二次侧电压 （V）
211
7、30000KVA工业硅炉动态无功功率补偿技术方案
7.130000KVA工业硅炉动态无功功率补偿装置：
30000KVA工业硅炉动态无功功率补偿装置采用变压器中压无功功率补偿和工业硅炉二次侧低压无功功率补偿混合的无功补偿方案，中压补偿连接在工业硅炉变压器线圈中抽出中压10KV的第三绕组，在10KV侧实施中压无功功率补偿，工业硅炉二次低压侧补偿设备是利用现代控制技术和短网连接技术将大容量、大电流的低压电力电容器组接入工业硅炉的二次侧短网上。
分相、就地不等量、动态补偿的原则。
工业硅炉动态无功功率补偿装置如图所示：
如上图所示，在电炉变压器送电后，将一次侧电压、电流信号送入1号采集器，采集器经过运算后向工控机的软件送入三相以及单相的所有电气参数，包含一次侧电流I、电压V有功功率P、无功功率Q、总功率S、频率f、电流谐波THDi、电压谐波THDv、功率因数COSФ、三相功率不平衡等电量参数作为数据显示，其中一次侧功率因数作为监控信号；二次侧电压送入2号采集器，采集器经过运算后向工控机的软件送入三相以及单相的电压参数，其中二次侧电压参数作为控制信号。
通过参数可调的一次侧功率因数和二次侧冶炼电压设定运行的一次侧功率因数和二次侧冶炼电压参数送入PLC中，经运算处理后控制中压补偿投、切，并向PLC发出低压无功功率的投切控制信号，分别调节三相补偿容量。
接入点：
电炉变压器中压抽头和工业硅炉二次短网上。
布置：
根据现场情况
设计原则：
在设计中主回路、控制回路、检测回路和短网结构遵循分相、就地不等量、动态补偿的原则。
补偿容量的计算：
依据补偿容量的估算公式QC＝P×（tgФ1-tgФ2），计算出30000KVA工业硅炉需要补偿到功率因数为0.93的无功功率补偿容量为16720KVar，依据工业硅炉无功潮流的估算，中压补偿选择容量约占1/3左右，选定为6000KVar考虑到该技术应用在短网侧，工业硅炉冶炼电压要根据冶炼工艺变化并考虑短网的电压降，二次侧无功功率补偿的容量作了适当的放大，最后取定容量为10720KVar。
这样补偿容量的选择将使二次低压侧的功率因数达到0.84以上，将使送入工业硅炉内的有功功率大幅度增加，无功功率大幅度减小、起到增加产量降低单耗的作用。
中压侧的无功补偿将使计量点的功率因数将到达0.93以上，完全满足供电局的力率要求。
30000KVA工业硅炉动态无功功率补偿装置运行后工业硅炉参数变化如下：
内 容
改造前
改造后
变化量
实际运行总功率（kVA）
36000
27957
减小8043
功率因数Cosφ
一次侧0.68
一次侧0.93
提高0.25
二次侧0.68
二次侧0.85
提高0.17
平均有功功率（kW）
24480
26000
提高1520KW
运行无功功率（kvar）
26395
10276
降低16119
运行一次侧电压（kV）
110
112
增加2.00
运行一次侧电流（A）
189
144
降低45
二次侧电压 （V）
211
214
提高3-5
同时该装置运行后，30000KVA工业硅炉的无功潮流如下图所示：
从图中可以看到，无功功率的幅值大幅度减小了，无功功率流转的路径也大幅度缩短了，这种变化对增加产量节约电耗至关重要。
7.230000KVA中压补偿技术参数和配置：
7.2功能描述
7.2.1本装置以母线电压、一次电流、功率因数和无功功率为主要判断依据，在遵循“保证电压合格，尽量减少调节次数”的前提下自动调节并联电容器组的自动跟踪投切来实现对电炉变压器电压和无功的综合控制，从而有效的减少功率损耗，提高电网功率因数和电网电压质量。
7.2.2系统补偿容量及实施方案
根据计算要求10KV中压补偿容量为6000Kar。
分3组：
3000Kar+2000Kar+1000Kar
补偿柜尺寸：
1200mm×1600mm×2400mm（宽×深×高），3台；
进线柜尺寸：
1100mm×1600mm×2400mm（宽×深×高），1台；
7.2.3控制模式
采用手动控制.具有本地控制、远程手动方式。
7.2.4故障检测
调压机构拒动、连调故障检测功能，当出现该故障时，装置发出调压急停命令，且闭锁调压功能。
7.2.5测量及显示功能
a）测量信号：
母线电流、母线电压、电容电流。
b）显示功能
正常运行时，显示母线电压、电流；各组电容器的状态（合、分闸状态、故障状态）；能显示控制定值；能显示报警的中文提示信息。
c）控制装置控制参数具有可设置性，控制参数设置具有容错功能。
4.1.5保护与闭锁功能
a）保护功能
1过压报警保护；
2低压报警保护；
3每套都配有微机保护（过电流保护、开口三角保护），
b）闭锁功能
4电压信号超出设定值时切掉所有电容，闭锁所有操作指令。
5当任一组机构不能正常投切或投切信号不能正常返回时，闭锁该组机构投切，并报该组的机构故障。
6电容组保护动作后闭锁该组电容的投切动作。
7在规定时间间隔内对同一控制对象发出相反命令时闭锁该操作命令。
8电容柜总开关断开时切掉所有电容，并闭锁投电容动作。
9远程/就地手动操作互为闭锁。
7.2.6自诊断与自恢复功能
a）开机后，软件自动检查主要硬件电路。
b）设有WATCHDOG（看门狗）电路，可保证本系统在死机后能自行复位，重新启动运行。
7.2.7远方遥控和通讯功能
a）具有标准通讯接口，可与自动化系统通讯，实现系统自动控制，并提供通讯协议及调试。
可实现遥测、遥信信息上传。
b）正常运行时，能自动执行控制和调节操作，并闭锁遥调命令。
调度可通过综自系统主动解除装置的闭锁遥调功能，实现远方直接控制。
7.2.8试验
7.2.8.1型式试验
·热稳定试验。
·高温损耗角正切值测量。
·极对壳工频耐压试验（湿试）。
·雷电冲击耐压试验。
·放电试验。
·内部熔丝试验。
·局部放电试验。
·耐久性试验。
·投切试验。
·熔断器保护试验。
7.2.8.2出厂试验
·外观检查。
·密封性试验。
·电容测量。
·极间耐压试验。
·极对壳工频耐压试验（干试）。
·复测电容。
·放电器件检验。
·损耗角正切值测量。
·电感测量。
·保护装置试验。
·放电线圈的三相平衡试验。
7.2.8.3现场验收试验
·测量电容。
·耐压试验,试验电压为出厂试验值的80%。
·测量损耗角正切值。
中压补偿装置主要元器件清单（单套）
序号
名称
型号
厂家
单位
单套数量
1
高压电容器
BFM12//3-500-1W
西容
台
6
高压电容器
BFM12//3-334-1W
西容
台
9
2
熔断器
XRN-11/200A
西熔
只
6
3
高压电抗器
CKSC-360/10-12%
成都鑫天元
台
1
高压电抗器
CKSC-240/10-12%
成都鑫天元
台
1
高压电抗器
CKSC-120/10-12%
成都鑫天元
台
1
4
高压真空断路器
ZN63A（VS1）-630/25KA
陕西陕开
台
1
高压真空接触器
CKG3-600/10
浙江星光
台
3
高压隔离开关
GN19-1212KV1250A
西安六开
台
1
5
综合保护器
TCWJ02B-3088R
西安同创
套
1
6
电流互感器
LZZBJ9-12
大连立兴
台
9
7
电压互感器
JDZ-12
大连立兴
台
2
8
放电线圈
FDGN2-1.7/11/√3-1
大连立兴
台
3
9
避雷器
HY5WR-17/45
西安伏尔特
组
3
10
阻容吸收器
ZR20-12
长虹电气
组
1
11
显示器（或程序锁）
CSN-Q
上海通目
组
4
12
柜体
台
4
7.330000KVA工业硅炉低压补偿技术参数和配置
装置容量：
额定电压250V，额定容量为17010KVar（考虑升压作用，保护电容器）计算电压250V，实际补偿容量为12000KVar。
投切步长：
42组，每组投切容量为285KVar。
低压补偿装置主要元器件清单（单套）
序号
名称
规格型号
厂家
数量
单位
备注
一
电容柜
36-4
西安瑞驰
12
个
1
电容柜体
GGD
西安瑞驰
12
个
2
投切保护装置
RC-1800A（可控硅）
西安瑞驰
42
只
3
真空接触器
CKJ5-800/1140
无锡蓝虹
42
只
4
电容器
BKMJ-0.25-45-1
西安西容
378
只
二
控制柜
36-4-42
西安瑞驰
1
套
1
柜体
GGD
西安瑞驰
1
个
2
工控机
华北工控
1
个
3
PLC
I/042点
台达
1
个
4
PDM
丹东华通
2
个
5
中间继电器
欧姆龙
47
个
6
数字电压表
MB300A
西安协力
3
个
7
UPS电源
1000VA
山特
1
个
8
隔离变压器
1
个
电容器选择：
采用矿热炉二次低压补偿专用自愈式电力电容器，该电容器是我公司和西安电容器研究所联合研制的特种自愈干式电容器，使用德国创斯普的基膜，采用银锌覆膜，使用不锈钢外壳封装，内置压力切断防爆装置，具有过电压保护性能：
当过电压产生时，电容器不击穿，并自动将瞬间过电压的能量释放；具有过流保护性能：
当电流超出允许值时，内部压力保险将切断电源，电容损耗小于0.001（tgδ），电容量年衰退率不大于1%，自愈特性好，可耐高温至65℃。
投切单元：
采用无锡蓝虹真空接触器+投切保护装置。
投切组合运行阻抗不大于200μΩ且能够过零投切电容器组；采用先进的可控硅零无差投入和零电流退出技术，确保投切过程无涌流冲击，平滑控制电容器的投入和切除，达到连续频繁投切补偿支路而不影响开关和电容器的寿命的要求。
控制器由双向并联可控硅和大功率阻容吸收装置组成，采用微机控制投切并智能监控可控硅、接触器以及输入电源和负载的运行状况，从而具备完善的保护功能。
投入时检测电容器的电势，当残压等于外加电势的瞬间控制可控硅先导通，1s后将真空接触器吸合导通，当真空接触器接触稳定后将可控硅保护单元退出；而切除时可控硅保护单元启动，与真空接触器触头并联在导通电路中，在电路电流为0时断开真空接触器的触头，浪涌电流通过可控硅保护单元释放到电路中，并适时延时过零断开可控硅保护单元完成投切，，从而实现电流过零切除。
该保护装置的无压差投入和零电流退出的保护
升级会员 