NB／T 42141-2017 标准规范下载简介

NB／T 42141-2017 矿热炉供电系统用无功补偿装置设计与应用导则

装置应有完善的闭锁装置，避免误操作

采用组合补偿方式时，应根据所安装的矿热炉系统特点设定装置的投切顺序。建议优先投入低压无 功补偿装置。装置应避免在空载情况下长时间运行。 有特殊要求的情况，另行约定。

6.5.7爆炸能量要求

装置设计时应充分考虑装置爆炸能量。装置爆炸能量不应大于装置内器件的耐爆能力，且爆炸能量 的校核应满足相关产品标准要求。

装置所选用的所有主设备和辅助设备，如果含有会污染环境或有其他危险的物质，应按照国家的相 关法律执行SJ／T 11735-2019 产品碳足迹 产品种类规则 便携式计算机.pdf，采取相应的技术措施，并在设备的标牌上或其他地方有明显标志。 高压无功补偿装置及中压无功补偿装置运行中产生的噪音应符合GB/T30841的要求。低压无功补偿 装置应符合GB/T22582的要求。

高压无功补偿装置及中压无功补偿装置应安装隔离开关，当装置故障检修时，不影 常生产。 低压无功补偿装置宜加装隔离装置，当装置故障检修时，不影响矿热炉正常生产

高压无功补偿装置不能帮助降低矿热炉冶炼电耗，具有直接提高PCC点功率因数、装置可靠性高、

B/142141 绝缘要求严格等特点。 中压无功补偿装置一般用于中小型矿热炉供电系统中，安装在矿热炉变压器补偿绕组上。其具有不 能降低冶炼电耗、设计制造难度小、设计阻抗复杂（补偿绕组同时负担调压作用时，电磁暂态过程需单 独考虑）、对变压器的性能要求较高等特点。 低压无功补偿装置一般安装于矿热炉系统短网侧，其具有能降低矿热炉的冶炼电耗、装置设计组成 复杂、运行环境恶劣等特点。 矿热炉变压器容量足够大，可完全提供矿热炉所需要的入炉视在功率且不考虑降低冶炼电耗时，宜 选用高压无功补偿装置；矿热炉变压器不能完全提供矿热炉所需要的视在功率时，宜选用中压无功补偿 装置；矿热炉变压器不能完全提供矿热炉所需要的视在功率且需要降低冶炼电耗时，宜选用低压无功补 偿装置。 当使用低压无功补偿时，考经济性要求，低压无功补偿的容量计算应以矿热炉变压器不超载为前 提，若计算无功不足以使PCC点功率因数达标，剩余部分无功功率可使用高压无功补偿装置或中压无功 补偿装置进行补偿

7.2额定无功输出的确定

7.2.1单独采用高压无功补偿装置

单独采用高压无功补偿装置时，按下式计算高压无功补偿装置的额定无功

T Qn—高压无功补偿装置的额定无功输出，单位为千乏（kvar)； P—矿热炉入炉有功功率，单位为千瓦（kW); P —矿热炉自然功率因数角； PCC点要求达到的功率因数角。

7.2.2单独使用低压无功补偿装置或中压无功补偿装置

额定无功输出的确定应以矿热炉 变压器安全运行（矿热炉变压器的容量满足安全运行要求）为原 计算低压或中压补偿后需达到的最低功率因数

式中： cOSP2 低压或中压补偿后需达到的功率因数； 矿热炉入炉有功功率，单位为千瓦（kW)； SN 矿热炉变压器额定容量，单位为千伏安（kVA）： K 矿热炉变压器过负荷系数。 再计算低压或中压无功补偿装置的额定无功输出： O =Pr (tang, tanP2) 式中： ON 低压或中压无功补偿装置的额定无功输出，单位光 矿热炉入炉有功功率，单位为千瓦（kW)； 矿热炉自然功率因数角；

COSP2= PR K×S

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按照7.2.2计算低压无功补偿装置所需的额定无功输出，为达到PCC点功率因数要求，高压无功补 偿装置（或中压无功补偿装置）

Qn一—高压无功补偿装置（或中压无功补偿装置）的额定无功输出，单位为千乏（kvar）； P2 低压无功补偿后需达到的功率因数角； PN PCC点要求达到的功率因数角。

7.2.3.2高压无功补偿装置与中压无功补偿装置组合补件

按照7.2.2计算中压无功补偿装置的额定无功输出，为达到PCC点功率因数要求，高压 置额定无功输出为：

7.3电容器组参数的确定

7.3.1电容器组的额定电压

高压无功补偿装置及中压无功补偿装置中电容器组的额定电压的选取符合GB/T30841的规定。 低压无功补偿装置电容器组的额定电压应不低于矿热炉变压器低压挡位的最高值

7.3.2电容器组的额定容量

中电容器组的额定容量的选取符合GB/T30841

.4装置器件参数的确定

高压无功补偿装置及中压无功补偿装置中安装的电抗器的电抗率应考虑矿热炉谐波等因素后综合 选择，对于谐波发生量不满足GB/T14549要求的矿热炉负荷应安装滤波装置。其余器件参数应满足 GB/T30841的要求。 低压无功补偿装置使用的电容器组投切器件宜选用真空接触器或可控硅复合开关，其余器件参数除 应满足GB/T22582的要求外还应满足以下条件： a）矿热炉变压器最高工作电压挡位时装置内电容器单元应不出现过压情况； b）矿热炉变压器最低工作电压挡位时装置的额定无功输出应不低于设计要求； c） 低压无功补偿装置安装的电抗器的电抗率应考虑矿热炉谐波因素及矿热炉短网阻抗等因素综合 选择：

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d）投切器件的额定电流应不小于补偿支路的额定运行电流的1.65倍； e）装设金属封闭式导线的装置，金属封闭式导线应满足GB/T8349的要求。

装置宜具有相应的保护装置，具体保护类型见表2。

表2装置宜具有的保护类型

1.5.2.2工频过电压保护

高压无功补偿装置、中压无功补偿装置、低压无功补偿装置均应具有该保护功能。高压无功补偿装 置和中压无功补偿装置应满足GB/T30841的相关要求；低压无功补偿装置应满足GB/T22582的相关 要求。

7.5.2.3操作过电压

高压无功补偿装置和中压无功补 并应满足GB/T30841的相关要求。

7.5.2.4失电压保护

高压无功补偿装置、中压无功补偿装置和低压无功补偿装置均应具有该保护功能。高压无功补偿装 置和中压无功补偿装置应满足GB/T30841的相关要求：低压无功补偿装置应满足GB/T22582的相关要求，

7.5.2.5过流保护

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置和中压无功补偿装置应满足GB/T30841的相关要求；低压无功补偿装置应满足GB/T22582的相 关要求。

7.5.2.6速断保护

高压无功补偿装置、中压无功补偿装 并应满足GB/T30841的相关

7.5.2.7电容器内部故障保护

1.5.2.8切合和过载保护

7.5.2.9过温保护

低压无功补偿装置应具有该保护功能，并应满足GB/T22

装置的控制要兼顾无功功率补偿、电压变动的要求。 低压无功补偿装置应能兼顾矿热炉工作情况进行综合控制以达到降低冶炼电耗的目的。 采用组合补偿方式进行补偿时，宜具备不同装置之间的协调控制能力。 采用低压无功补偿装置或中压无功补偿装置方式时，投入电容器后会使矿热炉变压器一次电流降低， 致使使用检测一次电流进行矿热炉电极控制的控制系统产生较大测控偏差，因此采用中、低压无功补偿 方式的矿热炉供电系统应加装实际入炉电流检测功能。 在满足控制原则要求的前提下，装置控制逻辑越简单，控制频度越低越好

高压无功补偿装置和中压无功补偿装置除应满足GB/T30841的要求外，低压无功补偿装置除应满足 GB/T22582的要求外，还应满足以下条件： a） 安装于冶炼工区内一层平面及多层平面上的装置应考虑由于冶炼设备运动造成的机械振动，必 要时考虑加固补偿装置； b）安装于冶炼工区内的补偿装置应考虑高粉尘造成的运行及设备散热影响； c）安装倾斜度不大于5°； d）安装时，应考虑支架对地震力的放大作用。辅助设备应具有与主设备相同的抗需能力

装置的布置和安装设计，应利于通风散热、运行巡视、便于维护检修和更换设备。 装置的布置形式，应根据安装地点的环境条件、设备性能和当地条件，选择户外布置或户内布置。 户外布置的装置，应考虑防止污闪事故的措施。户内装置和配电开关柜，不宜同室布置。 条件允许时宜将装置远离矿热炉炉体。必须安装于矿热炉附近时，宜单独设计补偿装置室。

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安装于矿热炉附近（包含安装于矿热炉附近补偿室内）的中压无功补偿装置及低压无功补偿装置宜 使用柜式结构安装布置，除满足GB/T30841及GB/T22582的要求外，还应满足以下条件： a）应充分考虑散热及通风要求，补偿装置不应开柜门运行； b）1 低压无功补偿装置的内部布置应充分考虑装置的维护和检修； c） 低压无功补偿装置在安装水冷母线系统时应确保水冷母线焊接正常，水冷母线系统在与矿热炉 短网连接时应考虑矿热炉短网部分移动部件对设备的影响。

8.2.3装置用电抗器

安装于室外的高压及中压无功补偿装置应满足GB/T30841的要求。 安装于矿热炉附近（包含安装于矿热炉附近补偿室内）的中压无功补偿装置及低压无功补偿装置除 应满足GB/T30841及GB/T22582的要求外，宜满足以下条件： a）中压无功补偿装置宜选用干式环氧树脂浇注的空心电抗器，必须选用干式铁心电抗器时宜考虑 污移及谐波对产品造成的影响；装置内使用电抗器的绝缘耐热等级不宜低于F级； b） 低压无功补偿装置用电抗器不宜使用流线圈代替： C）低压无功补偿装置用电抗器宜安装于电容器上方。

8.3电气间隙和爬电距离

高压及中压无功补偿装置应满足GB/T30841的要求；低压无功补偿装置应满足GB/T22582的要

装置室的通风量，应按排出室内余热计算，余热量包括设备散热量和通过围护结构传入的太阳 辐射热。 装置室的排风温度，应满足5.2.2的要求。 装置室应采用自然通风。当自然通风不能满足要求时，可采用自然进风和机械排风。 装置室的进排风口，应采取防止鸟类、鼠、蛇类等小动物进入和防雨雪飘进的措施。 建设于矿热炉附近的装置室应采取防尘及隔热措施。

装置室的通风量，应按排出室内余热计算，余热量包括设备散热量和通过围护结构 福射热。 装置室的排风温度，应满足5.2.2的要求。 装置室应采用自然通风。当自然通风不能满足要求时，可采用自然进风和机械排风。 装置室的进排风口，应采取防止鸟类、鼠、蛇类等小动物进入和防雨雪飘进的措施。 建设于矿热炉附近的装置室应采取防尘及隔热措施。

装置安装位置示意图如图A.1所示，

装置安装位置示意图如图A.1所示

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图A.1装置安装位置示意图

本附录以某矿热炉系统为例，按照正文中给出的设计方法，进行了矿热炉供电系统用无功补偿 计计算（部分计算）。旨在使读者更好的理解正文内容，供参考。

B.2.2矿热炉变压器参数条件

矿热炉变压器参数为： a）矿热炉变压器的一次电压：110kV； b）矿热炉变压器的二次工作挡位：220V为常用电压； c）二次电压范围：145V起，47级可调，级差3V； d）矿热炉变压器的容量：单相容量12000kVA，三台； e）矿热炉变压器的过负荷倍数：1.1； f）矿热炉变压器的阻抗电压百分比：8%； g）补偿绕组（如果有）的工作电压：10.5kV。

B.2.3矿热炉冶炼电气特征条件

矿热炉冶炼电气特征条件为： a）入炉有功功率：30813kW； b）自然功率因数：0.58; c）特征谐波及谐波水平：实测。

3.2.4供电电网参数条

供电电网参数包括以下内容： a）供电电网电压及波动水平：110kV，2%； b）背景谐波水平：实测。

用户要求在补偿装置投运后，PCC点月平均功率因数达到0.92~0.9

装置设计时应按照本标准第6章的内容进行设计校核，限于篇幅，本附录省略该部分计 设计方注

B.4.1装置类型的确定

本标准已经对各类型无功补偿装置的特点进行说明，本附录中只对各种类型的无功补偿装置的计算 设计方法（部分）进行说明。实际设计中，不论选择哪种补偿方式均应考虑矿热炉变压器的负载情况， 对于矿热炉变压器已经出现过载或满载情况的矿热炉系统，不建议单独使用高压无功补偿装置。

B.4.2额定无功输出的确定

B.4.2.1单独采用高压无功补偿装置

Q—高压无功补偿装置的额定无功输出，单位为千乏（kvar)； P—矿热炉入炉有功功率，单位为千瓦（kW)，本例为30813kW； 9%——PCC点要求达到的功率因数角，根据coS9%=0.95计算PN。 代入各项参数进行计算，得出：

B.4.2.2单独使用低压无功补偿装置或中压无I

单独采用低压无功补偿装置或中压无功补偿装置，其额定无功输出应按本标准7.2.2计算， 首先计算低压或中压补偿后需达到的最低功率因数：

cOSP2—低压或中压补偿后需达到的功率因数； P—矿热炉入炉有功功率，单位为千瓦（kW)： S%——矿热炉变压器额定容量，单位为千伏安（kVA)； K一—矿热炉变压器过负荷系数，取1.1计算。 代入各项参数进行计算，得出：

COSP2= K×Su

30183 = 0.778

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再计算低压或中压无功补偿装置的额定无功输出：

采用高压无功补偿装置（或中压无功补偿装置）与低压无功补偿装置组合补偿时， 本标准7.2.3.1计算。 先计算低压补偿装置的额定无功输出为18395kvar（B.4.2.2计算结果）。 为达到PCC点功率因数要求，高压无功补偿装置（或中压无功补偿装置）的额定无功输出为：

采用高压无功补偿装置（或中压无功补偿装置）与低压无功补偿装 应按本标准7.2.3.1计算。 先计算低压补偿装置的额定无功输出为18395kvar（B.4.2.2计算结果）。 为达到PCC点功率因数要求，高压无功补偿装置（或中压无功补偿装置）的额定无功输出为

4.2.4高压无功补偿装置与中压无功补偿装置

高压无功补偿装置和中压无功补偿装置组合时，宜优先利用中压补偿绕组的补偿容量，不足部 无功补偿装置补足，具体计算方法与B.4.2.3相同，这里不再重复。

C.1单一无功补偿装置试验

按照技术协议书或国家相关标准对下列设备进行现场试验： a）高压无功补偿装置及中压无功补偿装置按照GB/T30841； b）低压无功补偿装置按照GB/T22582

附录C （资料性附录） 矿热炉供电系统用无功补偿装置现场试验

矿热炉供电系统用无功补偿装置现场试验

组合补偿装置的联调试验应在满足以下条件的前提下进行： a） 所有补偿装置均已按照各自相关标准单独完成设备试验； 6） 所有补偿装置的保护装置均已按照供电系统或设计要求完成保护动作试验，并完成保护动作定 值的设定； c）矿热炉系统已经工作并可以提供足够的无功功率（补偿装置手动投入时矿热炉供电系统不会出 现严重的过补偿情况）。

C.2.2手动联调试验

a）按控制装置规定的投入顺序投入高压（或中压）无功补偿装置的第一个补偿支路，投入时间应 不小于10min； b) 按控制装置规定的顺序手动投入低压无功补偿装置，按最小分组容量，每次投入一组电容器组， 测试时间不小于5min； C 低压无功补偿装置全部投运完成后，按控制装置规定的投切顺序投入高压（或中压）无功补偿 装置剩余支路（如有），每支路投入时间应不小于10min，直到高压（或中压）无功补偿装置全 部投运为止； d）全部装置运行2h，无异常情况后可进行后续试验

C.2.3控制系统的虚拟控制试验

组合补偿装置控制系统在得到虚拟采样信号时，应能根据预先设定的逻辑可靠动作。 试验时，应确保各装置的一次回路不因为该试验而接入矿热炉供电系统。

C.2.4自动控制试验

组合补偿装置在完成上述试验后可进行自动控制试验。试验时，装置在全自动状态下应安全、可靠 运行，并满足已约定的控制逻辑或控制指标。

C.3.1无功补偿装置验收试验

a）高压无功补偿装置及中压无功补偿装置，按照GB/T30841或技术协议书： b）低压无功补偿装置按照GB/T22582或技术协议书。

C.3.2特殊功能试验

义书上所规定的特殊控制功能，应在实际的运行

C.3.3PCC点电能质量及功率因数试验

C.3.3.1谐波测试

测试在装置投入后进行DB15T 353.14-2020 建筑消防设施检验规程 第14部分：消防供电.pdf，保证注入PCC点的谐波限值在装置各种组合运行条件下满足G 的要求。

C.3.3.2闪变及电压波动测试（选项）

闪变及电压波动测试应按照GB/T12326的要求进行。

闪变及电压波动测试应按照GB/T12326的要求进行

Q／CR 562.3-2018 铁路隧道防排水材料 第3部分：防排水板C.3.3.3三相不平衡度测试（选项）

不平衡度试验应按照GB/T15543的要求进行。

C.3.3.4功率因数测试