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电石炉功率因数较低分析及解决方案

一、电石炉的工作特点及主要的影响

1、矿热炉工作特点

电石炉是矿热炉的一种，矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的，因炉料的电阻而产生能量来熔炼原料，因热量的损耗等会产生大量的无功。

2、矿热炉主要影响和危害

（1）矿热炉的无功冲击产生的不良影响

使供电母线的电压产生波动，降低了机电设备的运行效率，供电母线电压产生波动时，将使用户的异步电机负荷转矩随之变化，输入负荷的有功功率下降，影响生产和设备的出力。快速无功冲击引起母线电压波动剧烈，严重时影响自动化装置的正常工作。大量无功使系统功率因数降低，浪费大量能源。

（2）矿热炉的负序电流产生的危害

由于矿热炉短网瞬间三相负荷存在不平衡，将产生较大的负序电流，使电力系统中以负序电流为起动元件的许多保护及自动装置产生误动作。由于负序与正序的相序相反，注入旋转电机后产生附加电动力引起振动及附加损耗。同时负序电流影响发电设备的出力。矿热炉产生的负序及无功冲击导致的电压波动及闪变。严重影响用户本身及电网用电设备的安全运行，降低了供电电网的电能质量，必须按电能质量有关标准的规定，采取治理措施。

二、电石炉无功补偿设备现状

电石炉一般采用高补＋低补或中补＋低补的方式对电石炉进行无功补偿。我公司电石厂共4台48000kVA电石炉，采用中压加低压的方式110KV侧功率因数0.85左右，330KV侧功率因数0.82左右。随着电石炉负荷的提升目前已无法满足功率因数要求。

1、中压无功补偿设备的情况：

电容器额定电压：12KV

系统额定电压：10.5KV使用电缆：35KV2*120mm2

总标称容量：18000KVar

投用标称容量：4*3000=12000KVar一次电压：10.6KV

一次电流：654A

实际投用容量是标称容量的93%（11160KVar）

保护情况：变压器中压测装有阻容吸收器；电容器设有：速断保护、过电压保护、过电流保护、低电压保护、电压不平衡保护。

投用一组电容器，一次电流增加167A，全部投用后电流：989A，中压补偿的一次设备将较目前增加335A的电流。

2、低压无功补偿设备的情况：

电容器额定电压：300V

系统额定电压：114.9V-309.7V

每相投用标称容量：9*525=4725KVar三相总标称容量14175KVar，实际投用容量是标称容量的85%（12048KVar）

目前中压无功补偿投用4组，共6组；低压无功补偿因功率因数原因被迫全部投用，不利于炉况的调节。因电石炉变10KV中压侧电阻很小。电石炉的急停次数较多，如果电石炉在运行中急停会产生110KV母线侧截流过电压，同时中压补偿电容器也会在变压器10KV侧产生截流过电压放电易将电石炉变中压绕组烧损，电炉变属于特种变压器，绕组结构为交叠式（饼式），补偿绕组在高压绕组和调压绕组中间，在中压绕组烧损的同时会将高压绕组和调压绕组击穿；而且由于中压侧接线方式为“△”，一旦烧损将在2台以上，电石炉变压器返厂检修将会给电石生产带来极大的影响；因此，剩余2组中压无功补偿坚决不能再投用否则会增大对电石炉变压器的威胁。

2、其它公司中补烧毁变压器的案例：

金万通：45000KVA硅铁炉，进线侧110KV，中压侧10KV。设计补偿容量为24000KVar,在全部投入运行中因中压侧电缆高温击穿短路，烧坏3台变压器。

金万通：33000KVA硅铁炉，进线侧110KV，中压侧10KV。设计补偿容量为18000KVar,在全部投入运行中因电容器击穿短路，烧坏2台变压器。

昊天集团：25000KVA电石炉，进线侧110KV，中压侧10KV。设计补偿容量为15000KVar,在全部投入运行中因中压侧进线开关高温击穿短路，烧坏2台变压器。

以上公司目前已全部弃用中压无功补偿设备；其它公司由于炉变进线为35KV，设计即为高压＋低压形式补偿，因此在此不做对比。

3、我公司电石厂中补投用至今出现的异常情况及解决办法：

（1）进线电缆3处过热

巡检前后发现3次中压补偿电缆头（冷缩终端）屏蔽接地处有过热变色现象，随后对其进线处理，并对其它同样部位进行专项检查。

（2）进线隔离刀不同部位前后4次过热

巡检时发现隔离刀接触部分过热，随后紧急停电进行了处理。

（3）#3炉#4电容器柜，断路器真空室损坏

在投入时发生一相真空室损坏，但当时未对周围或其它两相放电，及时停运后未发生严重后果，之后进行更换现运行正常。

从上述情况来看，中压补偿设备电缆或电容器损坏