高阻抗电弧炉电抗选择的研究

高阻抗电弧炉的设计特点和应用

高阻抗电弧炉的设计特点和应用引言高阻抗电弧炉是一种高效率的新型炼钢炉，它具有一系列突出的优点：能大幅度地降低电能和电极消耗、能显著地减少对供电电网的短路冲击和谐波污染。高阻抗电弧炉吸取了近25年来出现的所有电弧炉炼钢新技术，再加上泡沫渣的成功应用，使得一直发展缓慢的交流电弧炉在电弧稳定性、效率和对电网短路冲击减少方面均可同直流电弧炉相媲美。本文介绍了带饱和电抗器和固定电抗器的高阻抗电弧炉。前者具有高超的伏安特性，使短路电流很小，基本上达到了恒电流电弧炉特性。 1 高阻抗电弧炉的供电电源1．1 对供电可靠性的要求电弧炉属于热加工设备，如果中途停电，会造成很大的损失：使电耗和原材料增加，使产品质量下降，甚至造成整炉钢水报废，炉子越大损失越大。根据有关规范规定，电弧炉属于二级负荷。对于炉子容量在50t及以上的电弧炉通常由两路独立高压电源供电，炉容较小的可由一路高压电源供电。 1．2 公共供电点的确定电弧炉的公共供电点系指其与电力系统相连接的供电点，并接有其他用户负荷。对公共供电点的要求主要考虑以下因素： 1）供电变压器容量要能适应电弧炉负荷特性的要求； 2）由电弧炉负荷引起的公共供电点的电压波动和电压闪变值、以及谐波电流值不得超过国标GBl4549-93中的允许值； 3）由电弧炉负荷引起的公共供电点的电压不对称度不得超过2％。电弧炉的公共供电点有两种情况，其一是电弧炉系统直接与电力系统相连接；其二是电弧炉系统通过企业总变电所与电力系统相连接。电弧炉一般不由车间变电所供电。当电弧炉由企业总变电所母线供电时，为了防止对其他负荷供电质量产生不良影响，一般要求供电变压器的容量为电炉变压器容量的2．5倍以上。当不能满足此要求时，或增大供电变压器容量；或采用专用中间变压器供电，这需要经过技术经济比较来确定。当采用专用中间变压器供电时，该变压器容量的选择，应与电炉变压器经常过负荷运行状

减轻对电网冲击的高阻抗电弧炉

减轻对电网冲击的高阻抗电弧炉 1 概述随着半导体电力电子技术的发展与进步，各种变流变频装置已广泛用于工业及民用领域，煤矿提升机也比较普遍的采用晶闸管供电的直流拖动，称为提升机晶闸管电控系统（SCR-D）。晶闸管电控系统具有调速平稳准确、效率高、容易维护、可引入计算机监控等优点，目前国内大功率的矿井提升机采用较多。但是晶闸管电控系统也会对电网产生一些不良影响。由于晶闸管变流器采用相切控制方式调节电压或电流，使电网正弦电压波形受到切割，并由此产生谐波电流，导致供电电网电压波形畸变。SCR-D系统在整个运行期间功率因数偏低（一般在0.02～0.8之间），同时启动无功冲击大，引起电网电压发生波动，尤其对于矿井提升机这类短时重复工作制的负荷，电压波动问题更加突出。综上所述，SCR-D系统对电网的不利影响主要表现在： ①产生谐波电流；②平均功率因数低；③起动无功冲击大。 1.1谐波电流问题根据国内外有关技术文献及规程，电网谐波（分量）的定义为“对周期性交流量进行傅立叶级技术分解，得到的频率为基波频率整数倍的分量”。在假定发电机输出的电压为理想正弦波形的前提下电网的波形主要由具有非线形特性或者对电流进行周期性开闭的电器设备产生，这类设备分为以下两种： ⑴装有电力电子器件的设备，例如变流器、变频器、交流控制器、电视机等。 ⑵具有非线形电流电压特性的设备，例如感应炉、电弧炉、气体放电灯和变压器等。随着晶闸管电路的广泛应用，这类设备成为主要的谐波源。晶闸管在对电流进行相切控制时，正弦电流的一部分进入负载，转化为功率，另一部分能量返回电网，其频率为电网频率的整数倍。这部分电流称为谐波电流。因此，我们可将晶闸管变流器看作谐波电流源，整个电网作为他的负载。为了保证所有电器设备的正常工作，各工业国家都对谐波问题开展了深入的研究工作，并制定出了相应的规程标准。我国于1984年颁布了《电力系统谐波管理暂行规定》，后又于1993年发布了国家标准《电能质量：公用电网谐波》，规定了电网谐波的允许值。我国《煤炭工业矿井设计规范》第16.1.13条规定：“电网中接有非线性用电设备的矿井，应采取措施将谐波电流危害限制在允许范围内。设计滤波电路时，宜结合无功补偿及控制因大容量谐波源所引起的电压闪变等因素确定。” 根据目前国际上的研究成果，谐波电流允许值应基于电网的电磁相容性水平，即不可能完全消除谐波，但应将其限制在一定的水平。 1.2功率因数问题晶闸管装置基本上相当于上一个感性负载，随着控制角的改变，其功率因数也会发生变化。即使晶闸管装置副边接的是纯电阻，也具有感性特征。晶闸管电路的功率因数通常较低，用于煤矿提升机的SCR-D系统根据工作状态，其自然功率因数在0.02～0.8之间变化，即起动阶段功率因数很低，等速段功率因数较高，根据开滦钱家营矿实测结果，提升机的平均功率因数为0.69。 1.3冲击电压降问题大型负载起动时，须较多的无功功率，如电网容量较小，则会发生电压降落。周期性重复起动，会造成电压波动，甚至出现“闪变”。电网电压的稳定性是衡量电网电压质量的一个重要条件，而电压波动的允许值是与其出现的频度有关，国际《电能质量：电压允许波动和闪变》规定10kV电网的电压允许波动为2.5%。对于矿井提升机这类负载，考虑到技术经

高阻抗电弧炉的供电电路

高阻抗电弧炉的供电电路摘要：高阻抗电弧炉的供电电路具有以下特征：即电弧连续燃烧特性、高阻抗特性以及较高的变压器二次电压介绍了带有饱和电抗器和固定电抗器的高阻抗电弧炉。礼经电器关键词：高阻抗电弧炉；饱和电抗器；电压闪变 0引言高阻抗电弧炉是一种高效率的新型炼钢炉，它具有一系列突出的优点：能大幅度地降低电能和电极消耗、能显著地减少对供电电网的短路冲击和谐波污染。高阻抗电弧炉吸取了近25年来出现的所有电弧炉炼钢新技术，再加上泡沫渣的成功应用，使得一直发展缓慢的交流电弧炉在电弧稳定性、效率和对电网短路冲击减少方面均可同直流电弧炉相媲美。本文介绍了带饱和电抗器和固定电抗器的高阻抗电弧炉。前者具有高超的伏安特性，使短路电流很小，基本上达到了恒电流电弧炉特性。 1高阻抗电弧炉的供电电源 1．1对供电可靠性的要求电弧炉属于热加工设备，如果中途停电，会造成很大的损失：使电耗和原材料增加，使产品质量下降，甚至造成整炉钢水报废，炉子越大损失越大。根据有关规范规定，电弧炉属于二级负荷。

对于炉子容量在50t及以上的电弧炉通常由两路独立高压电源供电，炉容较小的可由一路高压电源供电。 1．2公共供电点的确定电弧炉的公共供电点系指其与电力系统相连接的供电点，并接有其他用户负荷。对公共供电点的要求主要考虑以下因素： 1)供电变压器容量要能适应电弧炉负荷特性的要求； 2)由电弧炉负荷引起的公共供电点的电压波动和电压闪变值、以及谐波电流值不得超过国标GBl4549-93中的允许值； 3)由电弧炉负荷引起的公共供电点的电压不对称度不得超过2％。电弧炉的公共供电点有两种情况，其一是电弧炉系统直接与电力系统相连接；其二是电弧炉系统通过企业总变电所与电力系统相连接。电弧炉一般不由车间变电所供电。当电弧炉由企业总变电所母线供电时，为了防止对其他负荷供电质量产生不良影响，一般要求供电变压器的容量为电炉变压器容量的2．5倍以上。当不能满足此要求时，或增大供电变压器容量；或采用专用中间变压器供电，这需要经过技术经济比较来确定。当采用专用中间变压器供电时，该变压器容量的选择，应与电炉

电弧炉原理

“电弧炉工作原理” 为了了解电弧炉对电能质量和电能效率影响的产生原因，需要对电弧炉设备的特殊性做一下简单介绍。1.1电弧炉分类和工作原理电弧炉是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉。工业上应用的电弧炉可分为三类：第一类是直接加热式，电弧发生在专用电极棒和被熔炼的炉料之间，炉料直接受到电弧热。主要用于炼钢，其次也用于熔炼铁、铜、耐火材料、精炼钢液等。第二类是间接加热式，电弧发生在两根专用电极棒之间，炉料受到电弧的辐射热，用于熔炼铜、铜合金等。这种炉子噪声大，熔炼质量差，已逐渐被其它炉类所取代。第三类称为矿热炉，是以高电阻率的矿石为原料，在工作过程中电极的下部一般是埋在炉料里面的。其加热原理是：既利用电流通过炉料时，炉料电阻产生的热量，同时也利用了电极和炉料间的电弧产生的热量。所以又称为电弧电阻炉。 1.2电弧炉的组成设备 ?炉用变压器电弧炼钢用变压器应能按冶炼要求单独进行电压电流的调节，并能承受工作短路电流的冲击。电炉变压器额定电压的选择要考虑许多因素。若一次侧电压取高些，则系统电抗小，短路容量大，可减少闪变，但须增加配电装置费用。若二次电压高些，则功率因素较高，电效率较高，但电弧长，炉墙损耗快，综合效率变低。一般电炉变压器二次侧均为低电压（几十至几百伏），大电流（几千至几万安）。为保证各个熔炼阶段对电功率的不同需要，变压器二次电压要能在50%~70%的范围内调整，因此都设计成多级可调形式。调整方法有变换、有载调压分接开关等。变压器容量小于10MVA者，可进行无载切换；容量在10MVA以上者，一般应是有载调压方式。也有三相分别设置分接头装置，各相分别进行调整，可以保障炉内三相热能平衡。与普通电力变压器相比，电炉专用变压器有以下特点：a.有较大的过负荷能力；b.有较高的机械强度；c.有较大的短路阻抗；d.有几个二次电压等级；e.有较大的变压比；f.二次电压低而电流大。电炉变压器和电弧炉的容量比一般为0.4~1.2MVA/t。电弧炉的电流控制，是由电弧炉变压器高压侧绕组分接头的切换和电极的升降来达到的。 ?电抗器为了稳定电弧和限制短路电流，需要约等于变压器容量35%的电抗容量，串入变压器主回路中。大型电弧炉变压器，本身具有满足需要的电抗值，不需外加电抗器；而小于10MVA的变压器，电抗不满足要求，需在一次侧外加电抗器。电抗器的结构特点是：既使通过短路电流，铁芯也不发生