内蒙古昌鑫化工矿热炉专用低压短网补偿
一、 项目概况
昌鑫化工由 110kV 专线供电，目前由红昌Ⅰ#专线供电，在此 110KV线 路 上 挂 载 1# 、 2# 炉 变 及 其 电 石 炉 （ 容 量 分 别 为 31500kVA 和33000kVA），以及一台额定容量为 3150kVA 的变压器。其中2#炉目前还没有运行，属于新建设备，本项目则针对2#电石炉进行短网低压补偿。
昌鑫化工公司接于单相变压器下的电石炉设备，均为感性负荷，在没有做补偿之前功率因数较低，均未达到《中国节能技术政策大纲》的要求。
二、 方案设计
对于矿热炉项目，为提高功率因数，目前大多采用并联电容器方式进行无功补偿。在电石生产行业根据炉用变压器的特点，采用电容器高压、中压补偿，炉前低压补偿三种方式。其中最高效最先进的为低压短网补偿。
矿热炉二次低压短网补偿是属于将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，还可以使电石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、抑制 3 次、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。
系统有效补偿容量的确定：根据分相不等容量就地补偿这一总的原则，根据现场实际测量数据以及后期改造计划，计算欲改造之电容补偿柜容量，，将功率因数从 0.74 提高到 0.95，则计算如下：
Qc＝33000×1.2×0.74×（0.9089－0.3952）＝15053kvar。
由于电石炉的电气系统和短网设计、建设的特殊性和不确定性，按照上述计算方法，根据以往的工程经验假设 2#电石炉超负荷运行 1.2倍，未做补偿前功率因数 0.74，则系统的有效补偿容量 15053kvar（从原始功率因数 0.74 提高到目标功率因数 0.93）。
装置安装容量：2#电石炉变压器额定输出电压主要分为三档：140V、193V、240V，则低压补偿装置额定电压按 250V 取值为宜，则安装容量为 25000kvar，取整定值 25200kvar，每个电极安装容量为 8400kvar。因此实际补偿容量15053kvar 的容量不会对矿热炉系统过补偿而导致无功倒送。结合昌鑫化工有限公司电炉变的情况，建议：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，针对电石炉低压短网进行补偿，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。
三、 投运时间
本项目于2011年10月开始现场制作、安装和调试，于2012年1月投运。
四、 运行效果
本项目应用低压短网自动控制补偿投运后，达到的主要效能如下：
1. 吨产品平均降低电耗 3％--5%；在保证2#电石炉同等生产工艺、操作及产品原料基础上降低约4%；
2. 在一次电流减小的同时提高有功功率，增加产量 8%--10％；按照昌鑫化工厂单台炉子当前月均日产量，在电石炉同等生产工艺、操作及产品原料基础上增加了 10%的产量。
3. 提高功率因数大于等于 0.92，月功率因数罚款改变为月奖励；
4. 消除了冶炼系统电流谐波和三相功率不平衡，优化了冶炼系统电能质量；
5. 提高了产品合格率；
6. 增大了炉前变压器出力和过负荷能力。电石炉功率因数从 0.7 补偿到 0.95，则变压器的使用裕度提高了35%
五、现场照片
