胡 涛

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335400）

1 引言

贵溪冶炼厂熔炼车间二系统共设有低压配电室［1］8个，各区域低压配电室配备电容补偿柜共16个。低压配电室电容补偿柜主要功能就是通过自动投切电容的方式增加容性负载［2］从而提高功率因数，功率因数的提高可以降低线路损耗，降低无功功率达到节能的效果。目前熔炼二系统低压配电室功率补偿柜普遍存在电容、保险、接触器、控制器等容易烧坏等现象，维修成本较高，达不到补偿效果。卡尔多炉I段、II段低压配电室功率因数一直处于比较低的状态，特别是负载变化较大的几个配电室。在电能质量［3］补偿方面已经很少利用电容补偿柜的方式进行补偿，现有技术均采用SVG补偿的方式进行补偿，SVG的主要优势在于其不但能够提高功率因数，还能用于治理谐波达到提高整个电能质量的效果。并且SVG相对电容补偿柜较稳定，维修成本低。为解决这个问题，对几个状况较差的低压配电室电能质量进行检测，并给出了治理改进方案。从检测配电室数据观察，卡尔多炉低压配电室II段进线功率因数最差。不但功率因数较低，其谐波电流［4］已超标准值。

2 改造前勘测点配电结构及测试数据

贵冶熔炼车间二系统卡尔多炉及阳极炉配电系统4个变压器400V母线的电能质量情况，配电结构示意图如图1。

图1 配电结构示意图

利用专用仪器对熔炼车间二系统卡尔多炉1#、2#变压器低压400V母线及阳极炉1#、2#变压器低压400V母线测试数据。整理如表1。

表1 测试数据统计表

以上数据得出卡尔多炉2#变压器低压400V侧电流畸变超过40%，谐波电流达到117A，超过国标中对谐波电流的要求，主要为2、5、7次谐波，注入上级电网，影响配电网络稳定性［5］。卡尔多炉2#变压器低压400V侧的二次谐波电流，会导致线路损耗增加，变压器发热严重，噪声较大，线路有效使用率低。测试的四台变压器低压400V侧功率因数低于0.9国标要求，无功损耗［6］较大，线路有效使用率低，影响低压配电网络稳定性。卡尔多炉低压变压器配置的电容补偿柜补偿效果不好，且易受谐波影响，其它设备容易受到谐波干扰，影响关健设备安全性。

3 改造方案

根据现场勘测数据情况，在四台变压器低压400V侧使用加强型有源无功发生装置（SVG）替代原有电容补偿柜，集中补偿无功，提高功率因数，同时可治理谐波，消除安全隐患，提高设备效率。

改造电容补偿柜，拆掉原有器件，装入SVG模块［7］，补偿无功，提高功率因数。主母线需增加电流互感器，采样负载电流。采用模块化产品，安装和维护方便SVG单模块容量50kVar，在负载波动［8］和设备容量，在补偿系统中预留一个抽屉位，可扩容50kVar SVG容量，补偿方案示意图如图2。

图2 补偿方案示意图

3.1 治理配置方案

根据测试数据，治理谐波配置如下表2所示。

表2 测试数据配置方案

3.2 参考公式

总无功功率与需要补偿的基波无功电流的计算方法：

其中：P为有功；Q为无功；QComp为需要补偿的无功；φ为功率因数；φ1为治理前测量功率因数；φ2为目标功率因数；arc（cosφ1）为治理前测量功率因数角；arc（cosφ2）为目标功率因数角。

总电流畸变与需要补偿谐波电流的计算方法：

其中：THD_i为总电流畸变率；in为第n次谐波电流大小；n为谐波次数；i1为基波电流；Hn%f为第n次谐波电流畸变率。

4 结论

此次卡尔多炉低压配电室电容柜节能改造在保留原功率补偿柜柜体，利用模块式SVG替代电容补偿，也降低了改造成本。治理后各次电流畸变率降低到5%以内，功率因数提高到0.92以上，满足国标要求。同时降低了低压配电室干式变压器温度和噪声，提高低压配电系统稳定性。后续将推广到其它区域低压配电室优化改造。