NB／T 42141-2017 标准规范下载简介：

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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

装置在设计及使用中的技术条件主要由环境条件、矿热炉变压器参数、炉体参数、矿热炉短网参数 及供电系统参数条件等因素决定

装置安装地点的海拔。 为便于产品的标准化，推荐高压产品海拔应不超过1000m，低压产品海拔应不超过2000m。 用于海拔高于1000m地区的高压产品及高于2000m的低压产品，其要求应由购买方与制造 定。

QH/T 0040S-2015 佛山市海天调味食品股份有限公司 果汁发酵饮料5.2.2温度和湿度范围

也点的环境空气温度变化

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表1装置运行地点的环境空气温度变化范围

装置运行地点的相对湿度，应采用当地湿度最高月份的平均相对湿度。对湿度较高的场所，应采用 该处实际相对湿度。当无资料时，相对湿度可比当地湿度最高月份的平均相对湿度高5%（一般地区推荐 的产品环境相对湿度：月平均相对湿度不大于90%，日平均相对湿度不大于95%）。

安装于户外的装置，可取距离运行地点地面10m高、30年一遇的10min平均最大风速作为参 速。最大风速超过35m/s的地区，宜在装置的布置中采取应对措施。阵风对装置的影响，应由 之商在设计中考虑。

安装于治炼区域外的装置的抗污移等级应满足国家相关标准的要求。 安装于冶炼区域现场内的装置的抗污移等级，应在满足已有污移等级的前提下，考虑高粉尘环 的损害，在设计时增加防粉尘措施。

应满足当地地震基本烈

非正常使用条件由制造方和购买方协商确定。

5.3矿热炉变压器参数条件

设计矿热炉供电系统用无功补偿装置需要以下矿热炉变压器参数： a）矿热炉变压器的一次电压： b）矿热炉变压器的二次工作挡位； c）二次电压范围； d）矿热炉变压器的容量：

e）矿热炉变压器的过负荷倍数； f）矿热炉变压器的阻抗电压百分比： g）补偿绕组（如果有）的工作电压。

5.4矿热炉治炼电气特征参数条件

设计矿热炉供电系统用无功补偿装置需要以下参数： a）入炉有功功率及有功波动范围； b）自然功率因数； c）特征谐波及谐波水平。

5.5矿热炉短网参数条件

5.6供电电网参数条件

设计矿热炉供电系统用无功补偿装置需要以下供电电网参数 a）供电电网电压及波动水平： b）供电系统最大、最小短路容量； c）背景谱波水平。

中压无功补偿装置在设计时应考虑容性负荷对变压器补偿绕组的影响。适当考虑投切过程对变日 绕组的冲击。必要时考虑增大装置电抗器的电抗率、减少一次投切次数。对于容量较大的矿热灯 用中压无功补偿装置进行无功补偿时，需注意补偿绕组的安全隐惠。

6.2功率因数控制要求

矿热炉系统安装无功补偿装置后，PCC点功率因数应满足系统对功率因数的要求，一般情况下 率因数不低于0.9。 对PCC点功率因数有特殊要求的购买方，其功率因数控制要求由设计方、制造方与购买方协商确

对多支路装置，分组时应考虑开断设备的开断容性电流 启所定 的电压变动值不宜超过土2.5%。

装置应具有补偿容量或补偿电流测量功能，可判断装置实际投入补偿容量或电流的大小。

装置设计时应计算短路阻抗，校核系统功率情况，保证在最大和最小系统运行方式所涵盖的区域内，

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装置投入后PCC点的谐波含量满足GB/T14549要求。 中压无功补偿装置除需校核变压器的损耗外，还需校核三绕组变压器等值回路阻抗变化对补偿效果 的影响。 采用三相矿热炉变压器供电的中、小容量矿热炉系统，矿热炉短网侧对称性较差，需校核注入供电 系统的正序、负序、零序谐波含量。

装置内部的电容器组需安装放电器件时，放电特性应满足GB/T30841及GB/T22582的相关规定更

装置电器设备的外壳、安装支架及绝缘台架的电位均应固定，并符合GB/T30841及GB/T22582的 有关规定。

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，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：

DL/T 5216-2017 35kV-220KV城市地下变电站设计规程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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NBSHT 0877-2014 润滑油橡胶相容性测定法再计算低压或中压无功补偿装置的额定无功输出：