[发明专利]节能型硅铁冶炼设备和短网低压无功功率补偿方法

说明书

技术领域：

本发明涉及金属冶炼技术领域，特别涉及一种节能型硅铁冶炼设备和短网低压无功功率补偿方法。 

背景技术：

矿热电阻式电弧炉由于受到短网、操作电流电压、炉料、冶炼方法等诸多因素的影响，运行自然功率因数普遍较低。另外，由于短网长度不等，将引起短网末端电压不平衡，导致三相电极不能平衡作功，炉内功率中心、热力中心和炉膛中心不能重合，熔池的理论形状较难保证。这些因素将使炉况不能保持长周期稳定，最终导致矿热电阻式电弧炉综合热效率低，能耗上升，经济效益得不到充分发挥。 

为了获得一个理想的冶炼炉况，通常在设备上采取短网同相逆并及缩短短网的方法，尽可能的减少短网及电极上的阻抗压降，通过提高自然功率因数来提高入炉有功功率，达到改善冶炼炉况的目的；在冶炼工艺上采用调整炉料配比及强压电极(让电炉变过载运行)等方法来提高炉内有功功率，达到改善冶炼炉况的目的。 

上述方法在改善炉况方面虽有一定效果，但也造成了一定负面后果。如强压电极，让电炉变过载运行(有些厂家电炉变过载50％)将会加速变压器内部绝缘老化，大大降低变压器的使用寿命；由于强压电极会引起变压器电流增加，导致自然功率因数更低，系统无功损耗加大，能耗上升；前移变压器缩短短网(有些厂家甚至将电炉变几乎推至冶炼炉罩上)，由于变压器越靠近炉体吸收的辐射热也越多，必然影响变压器出力及使用寿命。因此，上述方 法即不科学又不经济，但为了满足生产需要也只能如此。 

多年以来，矿热电阻式电弧炉的建设及运行技术基本停留在建国初期的技术水平上，虽然在容量上已逐步变大，但在节能及冶炼工艺技术方面没有大的创新和发展。矿热电阻式电弧炉系列，早在90年代国内就已经开始研究在电炉变低压侧，对矿热电阻式电弧炉进行低压无功功率补偿技术。由于当时国内生产制造低电压电力电容器技术不成熟，低压无功功率补偿是通过在电炉变低压侧增设升压变压器，将低压升高后再利用高压电力电容器进行补偿。另一办法是，在电炉变中增设中压补偿绕组，将高压电力电容器接至中压绕组对电石炉系统进行补偿。这些方法虽有一定的补偿效果，但由于设备投资过大，一般企业很难承受，使低压无功功率补偿技术研究受阻较大，发展速度缓慢。近几年以来，随着国内生产制造低电压电力电容器技术的成熟。国内个别公司开始加紧研发矿热电阻式电弧炉低压无功补偿技术，并在从变压器二次侧提高网端功率因数方面取得了较明细的效果，使电炉变的负载率明细降低，但在提高入炉功率及改善炉况降低能耗方面尚没有突破性进展。 

发明内容：

有鉴于此，有必要提供一种提高入炉功率及确保炉况长期稳定工作的节能型硅铁冶炼设备。 

还有必要提供一种提高入炉功率及确保炉况长期稳定工作的短网低压无功功率补偿方法。 

一种节能型硅铁冶炼设备，包括电炉电极、工作短网、补偿短网、低压补偿装置、变压器及高压补偿装置。变压器的一次侧与高压补偿装置电性连接，变压器的二次侧通过工作短网与电炉电极电性连接。电炉电极还通过补偿短网与低压补偿装置电性连接，以将电炉电极上的电压提高，进而增加冶 炼电弧长度。 

用于将高压采用柜式低压电容器、控制柜组成，通过短网直接作用于电极(包括软联、集电环、导电板)。通过计算机来监控电容器装置。可根据电压、功率因数、有功功率等来跟踪调节无功容量(以达到最佳补偿效果)，人工控制投切电容器。无功补偿装置包括电容器BSMJR-0.2-16.53，504只等电容器设备，安装在14个柜子里。控制系统安装在一个柜体中，整套装置要有过流，过压，失压，急停等保护.控制器硬件使用P L C。控制系统采用二次电压加一次电流综合的监控原来低压电容器补偿位置在冶炼变压器的低压侧桩头上，由于冶炼变低压侧到冶炼电极还有几十米的距离，电压降也很大，补偿前电压128V，补偿后电压变为132V，效果不是很明显。经过我们的研究，决定将低压补偿点直接改到电极的短网上，补偿到电极的最末端，电极与铜管之间用水冷电缆连接，这样变可解决电极温度高、电极上下移动等许多问题；这样最高限度的提高冶炼电极的电压，是最好的补偿点.把最需要的无功送给最需要电极，是最直接最完美的补偿方法，把电极间电压从128V提高到139V，冶炼炉吃料速度明显加快，有功功率增加了许多，无功下降了好多，电极做功明显加快。这是冶炼技术又一次变革。这样补偿是最直接、最有效的补偿方法。 

电极与铜管之间用水冷电缆连接 

一种短网低压无功功率补偿方法，该基于短网低压无功功率补偿方法包括以下步骤： 

在与高压电网连接的变压器的一次侧电性连接高压补偿装置；