3.2 中頻爐工作時(shí)，500kVA配電變壓器也出現(xiàn)噪音增大。無功補(bǔ)償柜內(nèi)的電容器經(jīng)常燒毀，其他低壓設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)不明原因跳閘。
根據(jù)中頻爐的固有特性，我們基本認(rèn)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(dòng)、損耗增加，具體表現(xiàn)在噪音大、油溫高。同時(shí)，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(hù)裝置誤動(dòng)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(fù)擔(dān)。由于配電變的電容器也經(jīng)常燒毀，不能正常運(yùn)行，公司擔(dān)心設(shè)備的安全，不敢輕意投資中頻爐補(bǔ)償柜。造成公司整體功率因數(shù)偏低，月調(diào)整電費(fèi)高。
5. 系統(tǒng)改造
根據(jù)就近補(bǔ)償原則，我們于2007年10月初，在2臺(tái)中頻爐專用變壓器的低壓側(cè)安裝了中頻爐專用的2套無功補(bǔ)償兼諧波治理設(shè)備，型號(hào)為MSF-2920/0.75和MSF-2520/0.75。該裝置投入運(yùn)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(jì)效益。經(jīng)過5個(gè)多月的實(shí)際運(yùn)行，證明本次改造是成功的。
6. 補(bǔ)償兼濾波裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
6.1 設(shè)計(jì)思路
企業(yè)的目標(biāo)是設(shè)備安全和節(jié)省電費(fèi)，低的投資成本，濾波效果其次。因此設(shè)計(jì)以無功補(bǔ)償和設(shè)備可靠性經(jīng)濟(jì)性要求為首要目標(biāo)，諧波治理以五次諧波為主，其他高次諧波不考慮。
6.2 濾波器全部投入時(shí)系統(tǒng)阻抗仿真結(jié)果如下圖：
6.3 關(guān)鍵元器件選取
6.3.1 接觸器：頂級(jí)高性能真空接觸器作為投切器件，其性能可靠，電壽命可達(dá)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(zhǎng)，損耗小，可長(zhǎng)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(fù)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(yùn)行溫升不超過35K，真正做到“綠色節(jié)能”。裝置整體損耗保證小于總?cè)萘康?％。
6.3.4 每個(gè)支路都有三級(jí)過流保護(hù)，系統(tǒng)安全可靠性高。
6.4 具有超限報(bào)警和保護(hù)閉鎖功能，報(bào)警限值可由用戶設(shè)定。
6.5 具有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種工作方式，便于調(diào)試。
7. 改造前后電氣參數(shù)測(cè)試結(jié)果
改造前電源功率因數(shù)
改造后電源功率因數(shù)
改造前系統(tǒng)電壓
改造后系統(tǒng)電壓
改造前系統(tǒng)電流波形
改造后系統(tǒng)電流波形
8. 改造后的綜合效益
8.1裝置的運(yùn)行情況
該無功補(bǔ)償兼濾波裝置可自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)各個(gè)支路的投切，開啟后無須人員操作。2007年10月初投運(yùn)，當(dāng)月功率因數(shù)由0．73提高到0．91。之后的每個(gè)月的功率因數(shù)都是0.97。
8.2 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益
8.2.1 功率因數(shù)提高，節(jié)約力調(diào)電費(fèi)：裝置投入后功率因數(shù)提高至0．97，力率調(diào)整電費(fèi)由罰8.5％變?yōu)楠?jiǎng)0.75％，一正一負(fù)相差9.25％，月節(jié)省調(diào)整電費(fèi)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(fù)荷電流減小25％（cosφ1/cosφ2＝0.73/0.97），相當(dāng)于變壓器運(yùn)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(shí)x30天＝6192kW.h/月（40kW－2臺(tái)變壓器的合計(jì)銅耗，每天工作12小時(shí)）。此項(xiàng)節(jié)約電費(fèi)：3800元/月。
8.2.3 提高生產(chǎn)效率
無功補(bǔ)償兼濾波裝置投入后，電壓穩(wěn)定了，縮短了熔煉時(shí)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(shè)備運(yùn)行可靠性，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
無功補(bǔ)償兼濾波裝置投入后，負(fù)荷無功電流、諧波電流減少，設(shè)備的發(fā)熱、損耗降低，振動(dòng)減少。諧波電流減小70％，單獨(dú)諧波損耗節(jié)約的電費(fèi)每月將近4000元。
系統(tǒng)內(nèi)各元件損壞率降低、設(shè)備絕緣老化減緩，故障率下降，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，因而提高了公司整體用電的安全性。
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(fèi)開支，還減少了電網(wǎng)的線損和對(duì)上一級(jí)變壓器容量的占用。諧波污染的減少，降低了對(duì)通訊、自動(dòng)控制裝置、電能計(jì)量和繼電器保護(hù)的干擾，提高了電網(wǎng)的安全性能。
8.3 企業(yè)綜合投資收益
此鑄造企業(yè)新增的2套中頻爐專用的無功補(bǔ)償兼濾波裝置，全部投資為132萬元。實(shí)際平均月節(jié)約電費(fèi)10萬元以上，一年就收回了投資成本。
9. 結(jié)論
綜上所述，中頻爐增加無功補(bǔ)償兼濾波裝置具有很高的效益，其兼顧了無功補(bǔ)償又有濾波功能，具有提高生產(chǎn)效率，提高設(shè)備可靠性，節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)。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(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真的水平和元器件的選擇對(duì)于設(shè)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(shè)備，設(shè)備壽命短、自身損耗高，維護(hù)成本也非常高。所以，采購此類產(chǎn)品時(shí)一定要選技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)。
