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。
根據(jù)中頻爐的固有特性，我們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，公司擔心設備的安全，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，我們于2007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套無功補償兼諧波治理設備，型號為MSF-2920/0.75和MSF-2520/0.75。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5個多月的實際運行，證明本次改造是成功的。
6. 補償兼濾波裝置結(jié)構(gòu)特點
6.1 設計思路
企業(yè)的目標是設備安全和節(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)濟性要求為首要目標，諧波治理以五次諧波為主，其他高次諧波不考慮。
6.2 濾波器全部投入時系統(tǒng)阻抗仿真結(jié)果如下圖：
6.3 關鍵元器件選取
6.3.1 接觸器：頂級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 每個支路都有三級過流保護，系統(tǒng)安全可靠性高。
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。
7. 改造前后電氣參數(shù)測試結(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裝置的運行情況
該無功補償兼濾波裝置可自動跟蹤調(diào)節(jié)各個支路的投切，開啟后無須人員操作。2007年10月初投運，當月功率因數(shù)由0．73提高到0．91。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?.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
無功補償兼濾波裝置投入后，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。
無功補償兼濾波裝置投入后，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)自身的電費開支，還減少了電網(wǎng)的線損和對上一級變壓器容量的占用。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償兼濾波裝置，全部投資為132萬元。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，中頻爐增加無功補償兼濾波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)。
