一.系统应用范围及综述
矿热电炉是一种低功率因数高能耗低效率的感性负载，如何提高
矿热炉的功率因数和用电效率，达到增产节能的的目的，将具有广
泛的社会效益和巨大的经济效益。
为了提高冶炼矿热炉的用电效率，必须提高终端负载的的功率
因数，而最好的方式就是在低压侧做补偿。本功率因数补偿系统采
用PLC和微机相结合的补偿控制系统，对三相电参数适时分析和监控
技术，可根据电弧炉当前具体情况和功率因数设定值决定补偿量的
大小并自动完成“投入”和“切除”，补偿电容无需人工干预，
保证功率因数基本恒定，同时也可根据三相电流的大小分相独立控
制每一相功率因数的平衡，达到三相负荷基本平衡，有效改善矿热
炉的运行状况和用电参数。
二.控制装置构成及功能特点
控制装置构成：该装置选用西门子S7-300和S7-200 PLC主副联机对各功能单元进行综合
控制。采用“微机保护单元”对系统出现的故障进行保护，数据采集单元内置各种电参数检
测程序及相关参数的计算程序和大容量的数据存储，PLC作为控制核心，其开关量输入/输
出点可扩展至512/64，并具有8路模拟量输入点，对温度流量等参数进行检测，
该装置输入/输出均采用光电隔离技术，使系统具有很强的抗干扰能力和较高的运行可靠
性。
1)免调试理念，全数字的硬件无需任何调试即可运行；
2)全汉化的人机对话彩色液晶显示界面。
3)参数设定调整均采用通用的菜单方式，一般电气专业人员无需使用说明书即可操作。
4)具有完善的软件和硬件自检功能，能有效地检测出系统硬件故障并闭锁输出接口，同时发
出报警信号。
5)电容器及补偿方式：
?单相电容器并联补偿；
?电炉二次侧分相不等量动态补偿；
?根据功率因数、二次电压、电炉负荷控制电容器自动投切补偿；
6)补偿系统功能：
?能够与后台控制系统进行通讯。
?保证补偿系统在生产全负荷工况下自动投用；
?实现“手动控制/自动控制”功能；
?具备短路、过流、过温等完善的保护功能。
三.系统结构原理
补偿装置结构原理图
四.系统控制原理
1）无功补偿判据：
无功投切依据电压、电流、无功功率、功率因数等综合因素，其投入的充要条
件如下：
①L_V+△U≤U≤H_V-△U
②COSf1＜L_PF（目标功率因数）
③Q1＞Qset＞0
④I＞L_I
其中，L_V为欠压门限，H_V为过压门限，△U为电压回差，
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·P10-4
L_PF为投入门限（目标功率因数），Qset为设定的无功调整量，H_PF为切除门
限，L_I为欠流门限，U、I为实际的电压、电流，COSf1为电容投入前的实测功率因
数。
当满足如下任一条件时，电容切除（Q1：实测的无功功率）
①U≤L_V或U≥H_V
②Q1≤0
③I≤L_I
④COSf1≥H_PF（切除门限）
2）电容投切方式
循环投切
每级电容为单相电容，电容投切时遵循先投入的电容先切除这一原则。循环投
切的优点是各级电容投入时间从较长时间看会接近相等，所以各级电容的老化程度
和寿命会大致相等。
分相投切
各级电容均由单相电容组成，各相电容独立遵循循环投切
五.系统操作说明
1系统运行
在系统运行后，触摸屏初始化之后进入系统状态界面，如图1.1所示。该界面主要显示高压
侧和低压侧各项数据。
图1.1系统状态界面
此外， 等为窗口切换按钮。
界面下方的为补偿柜电容投切状态，该指示灯为绿表示所对应的中间继电器未闭合，即
其对应电容器未投切；当指示灯为红时，则反之。
2采集信息界面
单击按钮，进入采集信息界面，如图2.1所示。该界面用于显示当前对应的稳定
状态和报警状态。
如图2.1采集信息界面
3系统参数设置
单击按钮，弹出系统参数设置登陆对话框，如图3.1所示。
图3.1系统参数设置登陆对话框
该系统初始设置了用户号有“1” 、“2” 、“3” ，对应的密码分别为“111”
、“222” 、“333” 。输入之后单击确定按钮进入参数设置界面（如图3.2所示）进行参数设
置。
图3.2参数设置界面
4手动控制与自动控制切换
单击按钮，进入手动控制与自动控制切换界面，如图4.1所示。
如图4.1手动控制与自动控制切换界面
进入该界面后单击按钮进行手动操作与自动操作的切换。
显示为手动操作时，单击补偿柜状态显示指示灯弹出如图4.2所示对话框，单击指示灯，进
行手动投切。仅为手动操作时，投切才有效。
如图4.2手动操作对话框
5用户管理
单击按钮，进入用户管理界面，如图5.1所示。
图5.1用户管理界面
输入原始用户号以及对应的原始密码均真确后才会显示出输入新密码的输入窗口，此时输入
新密码，单击按钮，完成密码修改，点击“退出”，则退出用户管理界面。
六.安装与调试
1．货物现场验收
货物到现场后，用户应及时按装箱清单清点设备，并进行外观检查，准备无误后，确认回
执。
2．装置现场安装条件与技术要求
1）装置安装基础按设计要求敷设完备，保证设备按图纸要求布置。
2）装置的安装技术要求符合电气装置安装工程电器施工及验收规范。
3．安装程序和注意事项
1）施工过程注意设备按要求安装各一次电器件，防止接线错误。
2）施工原则：先装设备的一次部分，就位后，再接电源进线及二次回路控制信号进线。
3）装置必须由专业队伍承担，由客户负责装置的外部接线（含
一、二次回路）与产品现场验
收。
4）在装置安装过程中，由客户负责施工安全的组织措施和技术措施，确保人身与设备安全。
5）装置安装定位后，要将一次线及二次线的所有紧固件检查、紧固，防止运输过程紧固件松
懈，保证导体可靠连接。
6）装置外壳上装有接地螺栓，应保证可靠接地。
7）由用户组织做好验收实验。
4．设备调试检查
1）运行前检查
（1）检查所有设备安装是否完好，一次、二次接线紧固。且设备上无遗忘的工具及紧固
件。
（2）设备安装现场应保证清洁、整齐，接地开关打开，临时接地线拆除。
（3）将设备门关好上锁，防止任何人接近带电部分。
2）对于自动控制设备，检查控制器及保护单元的保护整定值准确无误。
3）在主一次线路短开的情况下，接通控制回路电源，检查控制贿赂可靠动作。
4）接通主开关电源，进行试运行。
5）根据现场矿热炉的负荷情况，调试补偿装置的投入切除量，要多次观测装置随设备自
动运行状况，及控制投切的上、下限值，保证装置可靠投切。
七.使用维护注意事项
1．补偿装置外壳要确保接地可靠良好；
2．断电后，接触装置内部设备时，要先切断总电源，再用接地棒对电容器两极充分短路
放电后，再进行维护。
3．必须由经培训合格的电气人员进行该产品的操作、维护和检修。
4．装置应定期进行维护清扫，保证设备表面清洁。
