关于矿热炉高、低压及无功补偿的原理和电路图
矿热炉是生产镍铁、铬铁、锰铁、电石、镁锰等领域的重要生产设备，耗能巨大，其电能的成本约占到全部成本的70%以上，从国家的发展方面来看，我国“十二五”规划的目标中明确提出对能耗的要求定量指标是全国单位GDP能耗需要降低16%，节能是科技发展的首位，且以节约为优先原则，而冶金行业能耗约占全国总能耗的11%，属于能耗大户。从矿热炉本身结构来看，他属于大电流设备，其电流主要流向是由：炉用变压器→短网(铜排→软电缆→导电铜管)→电极，而且由于现实安装中空间有限，所以三项短网不可能做到大小和形状完全一样，而当大量无功电流流过大小和形状不一的短网时，更会加剧三项的不平衡，从而影响冶炼的效果。
从以上可以看出，提高功率因数、平衡三项功率是矿热炉行业不可避免需要解决的问题，而且矿热炉一旦建成，矿热炉本身的电气参数就固定下来了，如果在尽量不改变矿热炉工艺的前提下高功率因数，那么无功补偿这是一种较为简单解决问题的方法，根据无功补偿接入点的不同，无功补偿分为高压补偿和低压补偿两种形式。
无功补偿是指把有容性负荷的装置与感性功率负荷并联接在同意电路，能量在两种负荷之间相互交换，这样感性负载所需要的无功功率可由容性负载输出的无功功率补偿。
图1 无功补偿等效电路图
因为功率因数为：
图1为无功补偿的等效电路图：总电流为I=Ic+IL电流的矢量图为
图2 无功补偿后的相位图
由图2可知Θ1为补偿前的功率因数夹角，Θ2为补偿后的功率因数夹角，但并联电容后U̇与I的夹角变为Θ2，即cosΘ增大，功率因数增加。无功补偿装置的容量可由以下公式计算得到：
式(1)中，Q:需要补偿的无功容量;cosΘ1：补偿前的功率因数;cosΘ2：补偿后的功率因数;P:有功功率。
高压侧无功补偿是将补偿装置直接并联在变压器的高压一侧。由图3可知，这里电容器采用的式三角形联结，为了防止电容器击穿引起相间短路，所以三角形联结的各边均连接有高压熔断器保护。
图3 高压补偿原理图
矿热炉系统运行时会产生谐波，谐波对系统的运行会产生很大的影响，低压侧的谐波在经过变压器后衰减将会很大，所以谐波对补偿装置影响很小，补偿装置系统的可靠性较高。由于是在高压侧加装了电容装置电流I1减少，由于减少的是无功电流，保证了变压侧的稳定性，提高了功率因数，但是负载侧的功率因素仍然不变。国家供电部门明确规定功率因数低于0.9的要对企业进行罚款，功率因数越低，罚款越高，，所以高压侧无功补偿可以有效地规避供电部门的罚款，但是变压器的输出功率并没有因此得到提高。所以其对提高矿热炉的生产产量和短网三项平衡问题并没有任何帮助。
低压无功补偿采用低压电容器，组成电容器组，每项并接一组，进行分相补偿，再通过铜管将所有电容并联在一起，然后连接在矿热炉的水冷电缆上。
图4 矿热炉低压分相补偿
矿热炉的无功消耗主要是变压器和短网上，相对于高压侧补偿，低压侧补偿是通过补偿装置实现感性负荷所需的无功功率由容性负荷无功功率补偿，使功率因数角减小，达到提高功率因素的目的，这样也会大大降低变压器和短网中的无功损耗，而提高变压器的输出能力，达到增产的目的。同时低压补偿也可以使低压侧的电流减少，对于新建的矿热炉，减少了设备的容量，节省了成本。图4是矿热炉低压分相补偿原理图由于矿热炉三相短网布置的不平衡，导致电极之间产生很大的温度差，不利于炉内还原反应的顺利进行，低压无功补偿是分相进行的补偿，可以调节风险补偿的容量，使三相电极的电压尽量保持一致，平衡三相，减少三相不平衡的问题，利于矿热炉的生产。
1)高压侧无功补偿对改善供电状况和提高运行功率因数效果明显，但是对降低短网的武功消耗，提高产量，提高变压器输出能力没有任何帮助，仅仅是规避了供电局的罚款。
2)高压侧无功补偿保证高压侧电压相对稳定，电容的安全性可以得到保证，而且方案简单，投资较少，容易操作。
3)低压侧无功补偿可以提高变压器的有功输出和使用效率，并且降低变压器和短网的损耗，改善三相不平衡的问题，改善产品质量。
参考文献：
[1]吴斌.无功补偿方式的选取
[2]马忠义，刘家鼎，刘惠民.矿热炉在低压侧无功补偿增产剖析
[[3]胡中侠.铁合金矿热炉集中补偿方式解析