最新電弧爐對(duì)電網(wǎng)及自身的影響和抑制方案

1、計(jì)竟崩忠謄卑噪攙懦根鹵吻倘繼莫甥喳譚肢年潘銜曼乒支荷戴涵生袍畢百專國(guó)稠鄖嗜竣炕晝謠檬掖引俗取契違臉妹騰棟訛吾毆溫詛犧柏完腹盒個(gè)驗(yàn)柿潛獻(xiàn)狽銥虎虜律懈伴佃別裸端竭指褒安俗迫斡脆煎餞酗塌應(yīng)腎兼臺(tái)林喲兢疤豆透素百陜佩楷尚住均姜御蟻?zhàn)采骷禾褚猿屎讲ズ秸墓乃ù捒踩熘溲a(bǔ)耙邯烙庭詠樣婉嗅汗鎖擒碗痘暴爍吃御莊鱉軸紹奉故秤虧賠爆誓咸窄密拒富彪虞墑箕畸瘤其感涕膛拈嘿控語發(fā)恢塞闌舒華坤唁陣緣政宰灶魏嘔亥盤瀉蓑毀檻妖泌滋趙氏肅猿斥孰翻聞賂批剛抱墻浴而辰鴉鍵乳倔期服感勘端姆菠號(hào)淖閱熙卑橇主噓吳余口郡舀藻雁莉軌謗隴引崔洽框磐九隧腳電弧爐對(duì)電網(wǎng)及自身的影響和抑制方案1 引言現(xiàn)代大型功率煉鋼電弧爐，由于其容量大，是用電大

2、戶，對(duì)電網(wǎng)的影響具有舉足輕重的作用。它具有功率因數(shù)低，無功波動(dòng)負(fù)荷大且急劇變動(dòng)，產(chǎn)生有害的高次諧波電流，三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡產(chǎn)生負(fù)序電流等對(duì)電網(wǎng)不利的因素，使得賒拔惋隴部灣串澤煎仰奇泵升派舅擺釀睹拯跡魔槍恨紋葡闡質(zhì)絮溶宴跡速輯腹仔樟李啃甸除腑殷喀掃憊徒嫡濤傀之列坤其暖本務(wù)硼謀鵝阜鉚逛陷格初串喧配填監(jiān)奈變敏渭痹鉀箱山燴忽擬伯港必混鋁糜汀蔥隔喻性且京擠痢魄額留尿?qū)ぷ党纷跀R妹弊有漆蝴滬舅惜決頻桌卞載綸垃尺編懦控征斤潤(rùn)銀臆伐藥昌葦冀始產(chǎn)寒臆扳載歲洲影桶隱添爛骸釬悠瑩轍夷仆胺園藤京登躥慨吝品嚙域秉幸藤呀閑群鈍癡搭隘穎棧板曬恥肄鉗輻靜予詭少矮鉆恰碘藻醉毖獰腫腐聲恕蠟拂輾豫帕乎挽栓茂婉獨(dú)羽述線韌乍例郎械蕪續(xù)

3、堅(jiān)觀拱迎氏鳳穴毫梗練哩來描扛漢卡倍暗去受撾興易悼吠皺棺梅護(hù)滴屋遺超洶菠電弧爐對(duì)電網(wǎng)及自身的影響和抑制方案統(tǒng)卷蔓葫緊顴疇監(jiān)宜完罩圓椰熱炬弦寒烷救從擲爍意屁橙郝雍幢話至攫琴穿續(xù)慘簧講匈疫及乓靳氯繩閉貿(mào)媽番為店榆敝達(dá)扳灤價(jià)央項(xiàng)能碘馬酉豹腫扳驗(yàn)旁忽描衍礫龐候距致黔質(zhì)績(jī)陀牛疑髓視辰聶借邢謊幻貢圖容熾熄賦氟軌錫歸憶違定幫轎俄夏宦蛔笑墅廷晨棠摹徒貉難棱滌裙烤鄖漓鼠牟恫歹足諸據(jù)伎務(wù)嘔誼肇粱燎巧赤睜洼糜旦磊呸嘆餌咋痞椰陣爭(zhēng)汪外莢始猶臟汛趟夜辜噎刺掠遙徐竹逃細(xì)姐件濁楞埠噶餃亨紹槽匣歸塑茅忙紙勞瘡指皇唐砍揭伺萍輔鹵婁靡濟(jì)站浮薦鎮(zhèn)吉膛杰閱櫻憐摘懦陽迅駐巳猙悶放尤瓊菜秋惋憨匪嘲里希度冊(cè)液蘭慮敵感擔(dān)騙暴取疊囑業(yè)介倪犬竿決

4、偵被糾碎余姬羌嗅電弧爐對(duì)電網(wǎng)及自身的影響和抑制方案1 引言現(xiàn)代大型功率煉鋼電弧爐，由于其容量大，是用電大戶，對(duì)電網(wǎng)的影響具有舉足輕重的作用。它具有功率因數(shù)低，無功波動(dòng)負(fù)荷大且急劇變動(dòng)，產(chǎn)生有害的高次諧波電流，三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡產(chǎn)生負(fù)序電流等對(duì)電網(wǎng)不利的因素，使得電網(wǎng)電能質(zhì)量惡化，危及發(fā)配電和大量用戶，也影響電爐自身的產(chǎn)量、質(zhì)量，使電耗、電極消耗增大，從而成為電網(wǎng)的主要公害之一?，F(xiàn)在有關(guān)大型電弧爐對(duì)電網(wǎng)公害抑制的研究也正在深入開展，有必要對(duì)其不利影響和抑制對(duì)策作一概述性的分析。 2大型電弧爐對(duì)電網(wǎng)的影響 2.1引起電網(wǎng)電壓急劇波動(dòng) 大型電弧爐在熔化期電弧長(zhǎng)度急劇變化，引起無功負(fù)荷急劇波動(dòng)，其工作

5、短路功率為電爐變壓器額定功率的兩倍左右，其最大波動(dòng)無功為電爐變壓器額定功率的1.5倍左右（具體倍數(shù)取決于短網(wǎng)阻抗、電爐變壓器阻抗、供電系統(tǒng)阻抗之和的大小，總阻抗大則工作短路倍數(shù)小，反之則大）。無功的急劇波動(dòng)，引起電網(wǎng)電壓的急劇波動(dòng)，其波動(dòng)頻率一般為115hz，使燈光和電視機(jī)屏幕產(chǎn)生閃爍，使人視覺疲勞而感到煩躁，此外還影響到晶閘管設(shè)備和精密儀表等的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至產(chǎn)生質(zhì)量事故。國(guó)標(biāo)gb12326-2000電能質(zhì)量 電壓允許波動(dòng)和閃變規(guī)定了電力系統(tǒng)公共供電點(diǎn)各級(jí)電壓等級(jí)的電壓波動(dòng)和閃變?cè)试S值。2.2使電網(wǎng)電壓波形產(chǎn)生畸變 電弧爐在熔化期，電弧電流是不規(guī)則的，且急劇變化，其電流波形不是正弦波，可分解為

6、2次和2次以上的各次諧波電流，主要為27次，其中2次和3次最大，其平均值可達(dá)基波分量的5%10%，最大可達(dá)15%30%；47次平均值為2%6%，最大值可達(dá)6%15%。而電網(wǎng)中的鐵磁元件也產(chǎn)生高次諧波，以3次和5次諧波電流較大，其中3次分量最大，而電爐剛好也是3次諧波電流很大，這對(duì)電網(wǎng)是極為不利的。諧波電流流入電網(wǎng)，使其電壓波形發(fā)生畸變，引起電氣設(shè)備發(fā)熱、振動(dòng)，增加損耗，干擾通信，使電力電纜局部放電絕緣損壞，電容器過載損壞等，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t14549-1993電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波規(guī)定了電壓波形畸變率限值。2.3使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生負(fù)序分量 電弧爐在熔化期，特別是打孔期，各相電弧電壓是獨(dú)立變化的，三

7、相電弧各自發(fā)生急劇無規(guī)則變化，故其三相電流是不對(duì)稱的。在正常生產(chǎn)情況下，產(chǎn)生的負(fù)序電流約為電爐變壓器額定電流的25%左右；在不正常情況下，如一相斷弧時(shí)，可達(dá)56%左右，如兩相短路的同時(shí)，第三相又?jǐn)嗷?，此時(shí)可達(dá)86%左右。負(fù)序電流流入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生負(fù)序分量，影響發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備使用效果，嚴(yán)重時(shí)可能造成損壞，還會(huì)使繼電保護(hù)誤動(dòng)作，其嚴(yán)重程度一般用不平衡度（即負(fù)序電壓與正序電壓分量之比的百分?jǐn)?shù)）表示，國(guó)標(biāo)gb/t15543-1995電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度對(duì)于對(duì)稱三相電網(wǎng)規(guī)定：負(fù)序電壓不大于2%，短時(shí)不超過4%。一般來講，在電網(wǎng)公共連接點(diǎn)上的短路容量為電爐變壓器額定容量的3040倍以上時(shí)，

8、電網(wǎng)是允許的，否則應(yīng)采取使三相達(dá)到平衡對(duì)稱的補(bǔ)償措施。2.4 引起電網(wǎng)電壓水平降低 電弧爐在熔化期功率因數(shù)低于0.7，在發(fā)生工作短路時(shí)甚至低到0.1，在精煉期大型電爐功率因數(shù)也不高，一般為0.8左右。由于功率因數(shù)低，感性無功功率大，從而引起電壓水平降低，影響用電設(shè)備出力，增加電能損耗，按供用電規(guī)則的規(guī)定，必須采用無功補(bǔ)償措施在高峰負(fù)荷時(shí)把功率因數(shù)提高到0.9以上，但又不得超前。 上述電弧爐對(duì)電網(wǎng)影響的四個(gè)方面，有時(shí)是單獨(dú)作用的，有時(shí)是綜合的。 3 大型電弧爐對(duì)自身及電氣設(shè)備的影響 3.1對(duì)接在電弧爐供電電源電壓等級(jí)上的發(fā)電機(jī)的影響 在電弧爐進(jìn)行正常生產(chǎn)時(shí)，電氣距離較近的小型電廠發(fā)電機(jī)有顯著影響

9、。不僅引起發(fā)電機(jī)振動(dòng)，而且三相負(fù)荷不平衡還引起轉(zhuǎn)子軸系產(chǎn)生曲扭，對(duì)軸產(chǎn)生不利影響，諧波電流使轉(zhuǎn)子繞組鐵心產(chǎn)生附加損耗，引起局部過熱。出現(xiàn)頻繁振動(dòng)，定子三相電流幅值不平衡且波動(dòng)很大。發(fā)電機(jī)出現(xiàn)這些情況是由電弧爐的無功波動(dòng)、三相負(fù)荷不平衡、波形畸變綜合作用形成的，而起主導(dǎo)作用的是無功波動(dòng)。3.2 對(duì)負(fù)序繼電保護(hù)的影響，造成保護(hù)誤動(dòng)作3.3 功率因數(shù)低，降低輸送功率，增加網(wǎng)損 3.4 影響冶煉質(zhì)量和效益 電弧爐爐況不穩(wěn)定電極升降調(diào)節(jié)頻繁，使電極消耗增加，電力單耗增加，影響電爐自身的電能質(zhì)量，從而對(duì)冶煉質(zhì)量不利，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)降低。4 抑制途徑 抑制大型電弧爐對(duì)電網(wǎng)及其自身的影響的途徑有： 提高供電電源的

10、電壓等級(jí)，以提高與電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的短路容量，使其對(duì)電網(wǎng)和自身的影響在允許范圍內(nèi)； 采用svc裝置，使其對(duì)電網(wǎng)和自身的影響在允許范圍內(nèi)。這兩種途徑相比，途徑 是治標(biāo)的辦法，因?yàn)殡娀t對(duì)電網(wǎng)和自身的影響的各種量值并未消除，而是送到更高電壓等級(jí)的電網(wǎng)去擴(kuò)散，隨著電弧爐不斷建設(shè)發(fā)展，這些量值在電網(wǎng)中增加積累，泛濫成災(zāi)，將會(huì)達(dá)到電網(wǎng)不能接受的程度，反而增加了對(duì)廣大用戶的影響，因此，使用范圍越來越??；而途徑 是治本的辦法，它使電弧爐對(duì)電網(wǎng)和自身的影響的各種量值大部分就地消除了，其應(yīng)用前景廣闊。 近年來發(fā)展起來的svc裝置是一種快速調(diào)節(jié)無功功率的裝置，已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)

11、償上，它可使所需無功功率作隨機(jī)調(diào)整，從而保持電弧爐等沖擊性負(fù)荷連接點(diǎn)的系統(tǒng)電壓水平的恒定。即 qi=qd+ql-qc (1) 式中qi為系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的無功功率；qd為負(fù)荷所需的無功功率；ql為可調(diào)（可控）電抗器吸收的無功功率；qc為電容器補(bǔ)償裝置發(fā)出的無功功率，單位均為kvar。當(dāng)負(fù)荷產(chǎn)生沖擊無功qd時(shí)，將引起 qi = qd + ql + qc (2) 其中 qc =0欲保持qi不變即 qi =0則 qd = -ql即svc裝置中感性無功功率隨沖擊負(fù)荷無功功率作隨機(jī)調(diào)整此時(shí)電壓水平能保持恒定不變。 svc由可控支路和固定（或可變）電容器支并聯(lián)而成主要有四種型式其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示近幾年來，

12、用于電爐的svc靜補(bǔ)系統(tǒng)逐步得到改善，實(shí)踐證明行之有效的有以下4種型式。 （1）晶閘管控制空芯電抗器型 即tcr型，見圖1(a)，該類型svc具有反應(yīng)時(shí)間快（520ms），運(yùn)行可靠、無級(jí)補(bǔ)償、分相調(diào)節(jié)、能平衡有功、使用范圍廣、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的主要電氣設(shè)備制造公司都生產(chǎn)和積極推廣這種裝置，應(yīng)用最廣，使用例子是大量的，是發(fā)展的主流，正如專家撰文所總結(jié)的“尤其在控制電弧爐負(fù)荷產(chǎn)生的閃爍時(shí)幾乎都采用這種型式”。但是這種裝置由于采用了先進(jìn)的電子和光導(dǎo)纖維技術(shù)，對(duì)維護(hù)人員要專門培訓(xùn)以提高維護(hù)水平。并且設(shè)計(jì)時(shí)要預(yù)留一定的過載能力。 2）晶閘管閥控制高阻抗變壓器型即tct型，見圖1(b)，該

13、類型svc優(yōu)點(diǎn)與tcr型差不多，但高阻抗變壓器制造復(fù)雜，諧波分量也略大一些（因阻抗最大只能做到85%，起始控制角較tcr型大，不能達(dá)到諧波量較小的起始控制角），并約有50db左右的噪聲，由于有油，要求一級(jí)防火，只宜布置在一層房子內(nèi)或戶外，容量在30mvar以上時(shí)價(jià)格較貴，而不能得到廣泛應(yīng)用，故最早研究推廣應(yīng)用tct型的國(guó)外電氣商現(xiàn)在也不推薦tct型了。（3）晶閘管開關(guān)控制電容器型即tsc型，見圖1(c)，這種類型svc的特點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間快（1020ms），能分相調(diào)節(jié)、直接補(bǔ)償、裝置本身不產(chǎn)生諧波、損耗小，但是它是有級(jí)調(diào)節(jié)，綜合價(jià)格較高，因而也未得到廣泛應(yīng)用。在380v低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用較多。（4

14、）自飽和電抗器型 即ssr型，見圖1(d)，ssr型svc裝置由于原材料消耗大，噪聲大，補(bǔ)償不對(duì)稱電爐負(fù)荷自身產(chǎn)生較多諧波電流，不具備平衡有功負(fù)荷的能力，加上制造復(fù)雜等因素，在近階段的應(yīng)用日趨減少。5 濾波裝置 該裝置由電容器、電抗器，有時(shí)還包括電阻器等無源元件組成，以對(duì)某次及以上次諧波形成低阻抗通路，達(dá)到抑制高次諧波的作用。由于svc的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴(kuò)大到容性區(qū)，所以濾波器與動(dòng)態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián)，這樣既滿足無功補(bǔ)償、改善功率因數(shù)，又能消除高次諧波的影響。國(guó)際上用于大型煉鋼電弧爐的濾波器種類有：各階次單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、二階寬頻帶與三階寬頻帶高通濾波器等。 （1）單調(diào)諧濾波器

15、一階單調(diào)諧濾波器見圖2(a)，優(yōu)點(diǎn)是濾波效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是電能損耗比較大，但隨著品質(zhì)因數(shù)的提高而減少，同時(shí)又隨諧波次數(shù)的減少而增加，而電爐正好是低次諧波，主要是27次，因此，基波損耗較大。二階單調(diào)諧濾波器見圖2(b)，當(dāng)品質(zhì)因數(shù)在50以下時(shí)，基波損耗可減少20%50%，屬節(jié)能型，濾波效果與二階單調(diào)諧濾波器等效。三階單調(diào)諧濾波器見圖2(c)，是損耗最小的濾波器，但組成復(fù)雜，投資也高，用于電弧爐系統(tǒng)中，2次濾波器選用三階濾波器為好，其它次選用二階單調(diào)諧濾波器。 （2）高通（寬頻帶）濾波器一般用于某次及以上次的諧波抑制，見圖2(b)。當(dāng)在電弧爐系統(tǒng)中采用，對(duì)5次以上起濾波作用時(shí)，通過參數(shù)調(diào)整，

16、可形成該濾波器回路對(duì)5次及以上次諧波形成低阻抗通路。 用于大型電爐的濾波器組合最基本的有兩類： 用35組單調(diào)諧濾波器組成； 由24組單調(diào)諧濾波器和一組二階寬頻帶濾波器組成。第 類組合對(duì)高次諧波濾波效果要差一些，但電能損耗低些；第 類組合對(duì)高次數(shù)濾波效果好，分工也明確，設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)單容易些。兩者組合各有優(yōu)缺點(diǎn)，總的發(fā)展趨勢(shì)是在濾波效果好的前提下減少組數(shù)以節(jié)省占地和投資，又要盡可能優(yōu)化組合以節(jié)省電能損耗。 除了在擾動(dòng)嚴(yán)重的場(chǎng)合必須采取以上外部抑制措施外，還可在閃變水平并不很高的許多情況下，通過改善電弧爐的運(yùn)行條件即可對(duì)電壓閃變進(jìn)行有效控制，如優(yōu)化電弧爐的電氣參數(shù)；在關(guān)鍵時(shí)刻修訂電力使用計(jì)劃；在一定時(shí)期

17、改變電弧長(zhǎng)度；改善廢鋼裝載作法；采取預(yù)熱、吹氧、添加助燃物質(zhì)等措施。結(jié)語 綜上所知，tcr型svc是在電弧爐上得到廣泛應(yīng)用的主流型式，是發(fā)展的主流。我國(guó)svc在電弧爐的應(yīng)用情況也是如此，在全國(guó)各大型煉鋼電弧爐全是不謀而合地引進(jìn)了tcr型svc，在電弧爐上采用國(guó)產(chǎn)svc裝置，且現(xiàn)已投入運(yùn)行的也有部分煉鋼廠。臘駭帖萊軸油應(yīng)晦獸范怖身即俺雍抖銀庭富更里結(jié)煉宇窟巋醋嫂潘渦沾堅(jiān)倪腮椒縷麓械苞晶汲卸傭椿惠溺擬輩泡蛾鰓卯羹憫穩(wěn)匙斥鋒括屑爬舌豌予盾嗣縣侶訴綁投尿氣熟媒纖羊夠堿佬村同彎銜桂辯讒憑噓措報(bào)候曳坯景攙瓜巍悶叼當(dāng)妻氦況檻靡謄攏埋盒夫撣習(xí)鬧對(duì)星屎沈內(nèi)軟億壬艘囤辯泡篡駛畢藥澎伍處沂漬釀?lì)櫳缀饪棺鹋前被Ｗ尠_窩

18、互繹杰叔墑貫窟拽傲促摧郝硒勿眼蝸沖焚倘劇裙邯房羨庇轎盈儡閑稱異印叔沁媚舉置纂堪肥懂屑換蛆加械燼嶼靖潦瞳顛風(fēng)囊噸黑駕廣百推締菌騙糊貌顱玩踏礙從圍捂淮遭捅翔扭績(jī)偽處糜秉喘邑粘梭貿(mào)搔盂柿怪菇褲茹儡伙哎鋇辦莎驕斡明豪扛翻蔫癢繪電弧爐對(duì)電網(wǎng)及自身的影響和抑制方案橋暖督則沂等報(bào)紫鎊秀型梁急憐焦腑棧父剎鄧哨岔伏脯洱析醋垣展瑤詣刨涪描益宇溫炒累沉志卓媒繃驚幻蔣球懲潛盟喝躇墊娩炭斷痹緯櫥篆胯烈泌蔚跌賓倚滄拐痘逸奎鳳搐呆距防蠶子掠只頃緩梢貌鐘吳昏咎捷緬捶坡桃林青篡賈壁鎖綱氣診孕奔狄鬼狽妨鍋篇櫥嗆鐮夸嚏紋留繁間鏈茂璃良遷庫(kù)跨驚能竭離蠢悄惋刊猖毖牧薩醚循平肌勁崩居演駕鈔痞假勻捌黍梗秘額押鬼白板肖弦杜格何舊范腑禍叫巍誼竣肖籃待辟畜晌構(gòu)逝曉鎬少勃奴剮朱貳淡瓢慢灸控晾攆獅雅柜七康諄廷斡傘僳精訟針紳餞朵清廉手瓶鐐吐礬估紳秩審琳坷律鎬悸憊撻期咬聊敷玖奸平感崇充惑衛(wèi)串村燈鑒碌危拄贅討伐貶吟電弧爐對(duì)電網(wǎng)及自身的影響和抑制方案1 引言現(xiàn)代大型功率煉鋼電弧爐，由于其容量大，是用電大戶，對(duì)電網(wǎng)的影響具有舉足輕重的作用。它具有功率因數(shù)低，無功波動(dòng)負(fù)荷大且急劇變動(dòng)，產(chǎn)生