礦熱爐的供電系統主要是由電爐變壓器及短網銅管組成，變壓器及短網是一個在大電流狀態下工作的系統，其最大電流可達數十萬安培。礦熱爐的功率因數低，絕大多數的礦熱爐的自然功率因數都在 0.7~0.80 之間，三相電極形成的電弧需要從系統吸收大量的無功功率，因此會給電爐的運行帶來如下問題。
1) 由于礦熱爐長期工作在超載狀態，大量無功功率流經電網，降低了電網的電壓水平，造成供電系統電壓的不穩定，不利于電網的經濟運行。
2) 大量無功電流流經變壓器和短網，大大降低了變壓器的有功出力。同時也增大了變壓器的損耗，降低了變壓器及短網輸送有功功率的能力，導致單位電耗增加，產能下降。
3) 量無功電流流經變壓器和短網，會使導體溫升有較大幅度的增加，這一方面使導體的電抗增大而致損耗增加。另一方面，溫升還會加速短網的結垢、銹蝕，從而降低短網的使用壽命。此外，溫升還會加速變壓器的絕緣老化，使變壓器的壽命降低。
4) 礦熱爐工作時，大量的無功電流流經布置長短不等的短網，會加劇三相功率的不平衡，功率的不平衡會導致電爐的功率中心與爐膛中心不重合，這會降低坩堝區的容量，使礦熱爐達不到設計產量，電耗指標變壞。
從以上幾點分析可以看出，對礦熱爐進行無功補償，從而提高功率因數、平衡三相功率，對礦熱爐的降耗節能具有極其重要的意義。
常見礦熱爐無功補償方案的分析
根據補償裝置和變壓器的位置進行劃分，目前較常見的補償方式有高壓側補償與低壓側補償兩種。下面我們對這兩種補償方式做一具體分析，針對礦熱爐而言，無功的產生主要是由電弧電流引起的。如在電爐變壓器的高壓側進行無功補償，對改善高壓側的供電狀況，提高功率因數是明顯的。但對于降低短網的無功損耗，提高變壓器的出力，提高產能卻沒有任何幫助。如在低壓側進行補償，那么大量的無功功率將直接由補償電容器提供，無功電流直接經低壓補償電容和電弧形成回路。而不再經過補償點前的短網、變壓器及高壓供電回路，在提高功率因數的同時，降低了變壓器及短網的無功消耗，還可提高電爐變壓器的有功功率輸出，從而提高電爐的產能，提高產品的質量，降低單位電耗，降低原料的消耗等。通過以上比較，可以看出低壓補償具有高壓補償無可比擬的優勢，所以現在的大功率礦熱爐都采用低壓補償的方式。
礦熱爐低壓補償常見問題分析
隨著對礦熱爐補償認識的深入，大家認識到給礦熱爐加裝低壓補償裝置是十分必要的。但在眾多用戶的使用過程中發現，低壓補償裝置投運初期能帶來較好的經濟效益，增產和節能的效果十分明顯?？稍谘a償裝置投運幾個月后，往往會出現補償效果下降，功率因數達不到設計要求。檢查后會發現，補償裝置的小型控制繼電器、RT0 熔斷器、電容投切接觸器及補償電容等配件發生損壞，使個別補償回路失去補償作用，嚴重時甚至整套補償裝置都不能正常運行，給電爐的生產造成嚴重影響。從技術上分析元件的損壞原因如下：
3.1 補償裝置現場環境惡劣，多塵且溫度高
為降低補償裝置的額外損耗，一般情況下，補償裝置的安裝位置都要盡量靠近被補償的短網，所以安裝位置粉塵大、溫度高。粉塵大會導致補償裝置控制回路(尤其是采用 24V 等的低電壓控制回路) 的觸點接觸不良，使某一段的電容投不上。環境溫度經常達到 40℃以上，加上補償電容本身的發熱，使運行中的電容器溫度超過正常使用溫度，電容器因過熱而產生“漲肚”或漏油等現象，致使電容器失效。
3.2 補償電容器投切開關問題
一般低壓補償裝置均采用普通接觸器投切電容器，其投入時會產生很大的涌流，切除時還會產生重燃過電壓，導致電容器出現膜擊穿損害，降低電容器的使用壽命。投切時的大電流同時也使接觸器的觸點產生燒蝕，造成觸頭接觸不良，過熱而損壞接觸器。
3.3 設計經驗不足
一些單位設計的低壓補償裝置，由于缺乏運行經驗，經常在一些不被注意的環節上出現問題。
1) 一般的設計者都會在電容的投切回路中加入一只 RTO熔斷器，以便在電容器發生擊穿故障時讓 RT0 熔斷，使故障電容器退出運行。這在設計上看是合理的，但在實際運行中我們會發現問題。因每個電容器回路的電流都比較大，而 RT0 熔絲的截面較小，且 RT0 本體一般都是與熔斷器座采用彈性接觸連接，存在接觸電阻，這兩點都導致熔斷器在運行過程中產生較嚴重的發熱。一般低壓補償裝置都會有一百多塊電容器，因此這眾多的 RTO 熔斷器成為了補償裝置重要的發熱源，使補償設備溫度升高。
2) 一些設計者為便于各個補償回路的接線，將補償裝置的 6 條主母線設計成裸銅排。由于補償裝置主母線在工作中要流過數萬安培的電流，往往使裸銅排的表面溫度達到 80℃以上，這也使補償裝置的溫度升高。
3) 還有一些設計者在補償裝置與電爐短網之間加入幾個隔離刀閘，這確實方便了補償裝置的維修。但在實際運行時，這幾個隔離刀閘的觸頭會嚴重發熱，產生附加熱源，長期運行刀閘的觸頭就會因發熱而燒蝕在一起，拉不下來，刀閘損壞。以上三點都導致補償裝置的局部環境溫度升高，加速補償電容器的老化，使電容器的壽命嚴重縮短。
解決方案
1) 對于補償現場環境粉塵大的問題，應將補償裝置的低壓控制單元與電容投切的主回路徹底分離。將諸如 PLC等低壓小信號控制單元放在環境相對較好的電爐操作室內，而現場只留下高電壓大電流的補償電容主回路，這樣就把因粉塵影響所造成的故障降到了最低。
2) 合理選擇電容投切開關，采用晶閘管與接觸器并聯的組合開關代替普通的接觸器開關是目前業內較為流行的做法。采用晶閘管可實現電容器的過零投切。在電容投入時，先將電容器經晶閘管過零投入，接觸器再吸合，然后晶閘管退出工作。在電容器退出時，先恢復晶閘管工作，然后將接觸器退出，最后再由晶閘管過零退出電容器。這樣不但消除了電容器投入時的涌流及退出時的過電壓，也避免了晶閘管開關工作時損耗高的缺點。同時，也解決了接觸器在投切電容器時觸頭的燒損問題。使接觸器和補償電容器的壽命大大延長。
3) 取消每個電容器投切回路的 RT0 熔斷器，而依靠電容器內部的熔斷器進行保護。將補償裝置的主母線用水冷電纜代替，取消裸銅排。取消補償裝置上的刀閘開關，而用水冷軟補償電纜接頭替代。在補償裝置大修時，可將軟補償接頭拆除，從而保證檢修工作的安全性。采用上述措施后，可明顯的降低補償裝置的故障率，延長電容器的使用壽命，保證低壓補償裝置的長期穩定運行。
