根据中频炉的固有特性，我们基本认定这些问题是由中频炉电源的谐波引起。中频炉电源产生的大量谐波直接注入到专用变压器，造成变压器振动、损耗增加，具体表现在噪音大、油温高。同时，部分谐波通过10kV母线流入到500kVA的配电变压器，并与低压侧的电容器发生谐振，造成电容器经常烧毁，保护装置误动作。

　　中频炉功率因数低0.73，大量无功功率由专用变压器提供，加重了变压器的负担。由于配电变的电容器也经常烧毁，不能正常运行，公司担心设备的安全，不敢轻意投资中频炉补偿柜。造成公司整体功率因数偏低，月调整电费高。

5. 系统改造

　　根据就近补偿原则，我们于2007年10月初，在2台中频炉专用变压器的低压侧安装了中频炉专用的2套无功补偿兼谐波治理设备，型号为MSF-2920/0.75和MSF-2520/0.75。该装置投入运行后，不但从根本上解决了上述电能质量问题，还收到很好经济效益。经过5个多月的实际运行，证明本次改造是成功的。

6. 补偿兼滤波装置结构特点

6.1   设计思路

　　企业的目标是设备安全和节省电费，低的投资成本，滤波效果其次。因此设计以无功补偿和设备可靠性经济性要求为首要目标，谐波治理以五次谐波为主，其他高次谐波不考虑。

6.2     滤波器全部投入时系统阻抗仿真结果如下图：

   

6.3     关键元器件选取

6.3.1 接触器：顶级高性能真空接触器作为投切器件，其性能可靠，电寿命可达60万次，损耗小。

6.3.2  滤波电容器：采用特殊制造的单相滤波电容器，其主要绝缘材料采用国外品牌。滤波电容器使用寿命长，损耗小，可长期（一般4～6年）在谐波较大的环境下使用（一般电容器在谐波负荷下的寿命，只有0.1～1.5年）。

6.3.3  滤波电抗器：采用低损耗的铁心滤波电抗器，电抗器正常运行温升不超过35K，真正做到“绿色节能”。装置整体损耗保证小于总容量的1％。

6.3.4 每个支路都有三级过流保护，系统安全可靠性高。

6.4     具有超限报警和保护闭锁功能，报警限值可由用户设定。

6.5     具有手动控制和自动控制两种工作方式，便于调试。    

7.  改造前后电气参数测试结果

改造前电源功率因数

 

改造后电源功率因数

改造前系统电压

改造后系统电压

改造前系统电流波形

改造后系统电流波形

8.  改造后的综合效益

8.1装置的运行情况

　　该无功补偿兼滤波装置可自动跟踪调节各个支路的投切，开启后无须人员操作。2007年10月初投运，当月功率因数由0．73提高到0．91。之后的每个月的功率因数都是0.97。

8.2  产生的经济效益

8.2.1  功率因数提高，节约力调电费：装置投入后功率因数提高至0．97，力率调整电费由罚8.5％变为奖0.75％，一正一负相差9.25％，月节省调整电费约10万元。      

8.2.2    增容降损

　　功率因数由0.73提高至0.97，变压器的平均负荷电流减小25％（cosφ1/cosφ2＝0.73/0.97），相当于变压器运行容量降低了25％（2000kVA）；变压器铜损减少：1-（0.73/0.97）2＝43％；变压器温度降到65℃左右；每月节省电量40kWx43%x12小时x30天＝6192kW.h/月（40kW－2台变压器的合计铜耗，每天工作12小时）。此项节约电费：3800元/月。

8.2.3    提高生产效率

　　无功补偿兼滤波装置投入后，电压稳定了，缩短了熔炼时间，（也减少了热能既电能损失），提高了生产效率。

8.2.4    提高设备运行可靠性，延长设备使用寿命。

　　无功补偿兼滤波装置投入后，负荷无功电流、谐波电流减少，设备的发热、损耗降低，振动减少。谐波电流减小70％，单独谐波损耗节约的电费每月将近4000元。

　　系统内各元件损坏率降低、设备绝缘老化减缓，故障率下降，延长设备寿命，因而提高了公司整体用电的安全性。

8.2.5    供电系统效益

无功功率的减少，不仅节约企业自身的电费开支，还减少了电网的线损和对上一级变压器容量的占用。谐波污染的减少，降低了对通讯、自动控制装置、电能计量和继电器保护的干扰，提高了电网的安全性能。

8.3   企业综合投资收益

　　此铸造企业新增的2套中频炉专用的无功补偿兼滤波装置，全部投资为132万元。实际平均月节约电费10万元以上，一年就收回了投资成本。

9.  结论

　　综上所述，中频炉增加无功补偿兼滤波装置具有很高的效益，其兼顾了无功补偿又有滤波功能，具有提高生产效率，提高设备可靠性，节省电能等优点。企业正常生产，该投资一般1～2年即收回。因此，有必要在铸造行业推广使用。