鑄造企業(yè)對中頻爐進行無功補償和諧波治理具有較高經(jīng)濟效益，值得在鑄造和其他使用中頻爐的企業(yè)推廣。中頻爐增加KYTBBL高壓濾波補償裝置不但對提高企業(yè)生產(chǎn)效率、設備可靠性有積極的作用，而且還有節(jié)省電能、環(huán)保等經(jīng)濟效益和社會效益。

1.前言

鑄造用中頻爐具有維護方便，操作簡單可靠，可準確地控制和調(diào)整金屬液溫度與成分，熔煉速度快，成型鑄件質(zhì)量好，而且其工作噪音和污染都較沖天爐小等特點。因此在鑄造領域里它比沖天爐應用更廣泛，越來越受到鑄造企業(yè)的青睞。中頻爐熔煉金屬時需要消耗大量電能，其節(jié)能降耗也是一個受到企業(yè)和社會各方都關注的問題。現(xiàn)在筆者結(jié)合對中頻爐改善電能質(zhì)量的實際經(jīng)驗，闡述運用KYTBBL高壓濾波補償裝置進行節(jié)能降耗的效益。

2.企業(yè)供電系統(tǒng)簡況

某大型球鐵鑄造公司，該公司使用中頻爐熔煉金屬液，鑄件年產(chǎn)量為5萬噸。該公司變壓器總?cè)萘繛?/span>8650KVA；5000KVA（10KV／0.75KV）專用變壓器一臺，對應負荷為12噸中頻爐；3150KVA（10KV／0.75KV）專用變壓器一臺，對應負荷為5噸中頻爐和15噸中頻保溫爐；500KVA（10KV／0.4KV）配電變壓器一臺，對應負荷為廠用電。原設計5000KVA、3150KVA專用變沒有采取無功補償措施，500KVA配電變低壓側(cè)配置300KVAR電容補償柜。

3.改造前供電系統(tǒng)主要問題

3.1專用變壓器噪聲大，油溫高，經(jīng)常達到80℃，需外加風機散熱。

3.2中頻爐工作時，500KVA配電變壓器也出現(xiàn)噪音增大。無功補償柜內(nèi)的電容器經(jīng)常燒毀，其他低壓設備經(jīng)常出現(xiàn)不明原因跳閘。

3.3功率因數(shù)只有0.73，達不到供電局0.90的要求，調(diào)整電費扣罰每月約9萬元。

4.原因分析

根據(jù)中頻爐的固有特性，上海坤友電氣有限公司基本認定這些問題是由中頻爐電源的諧波引起。中頻爐電源產(chǎn)生的大量諧波直接注入到專用變壓器，造成變壓器振動、損耗增加，具體表現(xiàn)在噪音大、油溫高。同時，部分諧波通過10KV母線流入到500KVA的配電變壓器，并與低壓側(cè)的電容器發(fā)生諧振，造成電容器經(jīng)常燒毀，保護裝置誤動作。

中頻爐功率因數(shù)低0.73，大量無功功率由專用變壓器提供，加重了變壓器的負擔。由于配電變的電容器也經(jīng)常燒毀，不能正常運行，公司擔心設備的**，不敢輕意投資中頻爐補償柜。造成公司整體功率因數(shù)偏低，月調(diào)整電費高。

5.系統(tǒng)改造

根據(jù)就近補償原則，上海坤友電氣有限公司于2009年10月初，在2臺中頻爐專用變壓器的低壓側(cè)安裝了中頻爐專用的2套KYTBBL高壓濾波補償裝置。該裝置投入運行后，不但從根本上解決了上述電能質(zhì)量問題，還收到很好經(jīng)濟效益。經(jīng)過幾個月的實際運行，證明本次改造是成功的。

6．濾波補償裝置的結(jié)構(gòu)特點

6.1設計思路

企業(yè)的目標是設備**和節(jié)省電費，低的投資成本，濾波效果其次。因此設計以無功補償和設備可靠性經(jīng)濟性要求為要目標，諧波治理以五次諧波和七次諧波為主，其他高次諧波不考慮。

6.2濾波器全部投入

6.3關鍵元器件選取

6.3.1接觸器：**高性能真空接觸器作為投切器件，其性能可靠，電壽命可達60萬次，損耗小。

6.3.2濾波電容器：采用特殊制造的單相濾波電容器，其主要絕緣材料采用國外品牌。濾波電容器使用壽命長，損耗小，可長期（一般4～6年）在諧波較大的環(huán)境下使用（一般電容器在諧波負荷下的壽命，只有0.1～1.5年）。

6.3.3濾波電抗器：采用低損耗的鐵心濾波電抗器，電抗器正常運行溫升不超過60K，真正做到“綠色節(jié)能”。裝置整體損耗保證小于總?cè)萘康?/span>1％。

6.3.4每個支路都有三級過流保護，系統(tǒng)**可靠性高。

6.4具有超限報警和保護閉鎖功能，報警限值可由用戶設定。

6.5具有手動控制和自動控制兩種工作方式，便于調(diào)試。

8．改造后的綜合效益

8.1裝置的運行情況

該KYTBBL高壓濾波補償裝置可自動跟蹤調(diào)節(jié)各個支路的投切，開啟后無須人員操作。2009年10月初投運，當月功率因數(shù)由0.73提高到0.92。之后的每個月的功率因數(shù)都是0.97。

8.2產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

8.2.1功率因數(shù)提高，節(jié)約力調(diào)電費：裝置投入后功率因數(shù)提高至0.97，力率調(diào)整電費由罰8.5％變?yōu)楠?/span>0.75％，一正一負相差9.25％，月節(jié)省調(diào)整電費約10萬元。

8.2.2增容降損

功率因數(shù)由0.73提高至0.97，變壓器的平均負荷電流減小25％（COSφ1／COSφ2＝0.73／0.97），相當于變壓器運行容量降低了25％（2000KVA）；變壓器銅損減少：1－（0.73／0.97）2＝43％；變壓器溫度降到65℃左右；每月節(jié)省電量40KWX43％X12小時X30天＝6192KW。H／月（40KW－2臺變壓器的合計銅耗，每天工作12小時）。此項節(jié)約電費：3800元／月。

8.2.3提高生產(chǎn)效率

KYTBBL高壓濾波補償裝置投入后，電壓穩(wěn)定了，縮短了熔煉時間，（也減少了熱能既電能損失），提高了生產(chǎn)效率。

8.2.4提高設備運行可靠性，延長設備使用壽命。

KYTBBL高壓濾波補償裝置投入后，負荷無功電流、諧波電流減少，設備的發(fā)熱、損耗降低，振動減少。諧波電流減小70％，單獨諧波損耗節(jié)約的電費每月將近4000元。

系統(tǒng)內(nèi)各元件損壞率降低、設備絕緣老化減緩，故障率下降，延長設備壽命，因而提高了公司整體用電的**性。

8.2.5供電系統(tǒng)效益

無功功率的減少，不僅節(jié)約企業(yè)自身的電費開支，還減少了電網(wǎng)的線損和對上**變壓器容量的占用。諧波污染的減少，降低了對通訊、自動控制裝置、電能計量和繼電器保護的干擾，提高了電網(wǎng)的**性能。

8.3企業(yè)綜合投資收益

此鑄造企業(yè)新增的2套中頻爐專用的KYTBBL高壓濾波補償裝置，全部投資為100多萬元。實際平均月節(jié)約電費10萬元以上，一年就收回了投資成本。

9．結(jié)論

綜上所述，中頻爐增加KYTBBL高壓濾波補償裝置具有很高的效益，其兼顧了無功補償又有濾波功能，具有提高生產(chǎn)效率，提高設備可靠性，節(jié)省電能等優(yōu)點。企業(yè)正常生產(chǎn)，該投資一般1～2年即收回。因此，有必要在鑄造行業(yè)推廣使用。

中頻爐諧波非常大，又有一些不確定因素。設備生產(chǎn)企業(yè)的系統(tǒng)設計仿真的水平和元器件的選擇對于設備的質(zhì)量來說非常重要。例如有些廠家采用普通的電容器和電抗器做此類設備，設備壽命短、自身損耗高，維護成本也非常高。所以，采購此類產(chǎn)品時一定要選技術實力較強的企業(yè)。