超高功率电弧炉冲击负荷引起电网电压波动值和SVC补偿容量计算方法的分析
大型电弧炉工程SVC装置的应用
供 电系统 带来污 染 ， 问题甚 为 明显 ， 主要 有 以下几 个
方面：
（ ） １ 无功 冲击 引起 的 电压 波 动和 闪变 ； （ 非线性 负荷 注入 系统 大量 高 次谐波 ； ２）
１ 概 述
某 厂 电炉 工 程 ３ Ｖ 配 电 站 负 荷 包 括 ２０ ｔ ３ｋ ０ Байду номын сангаас（ 炉变 １０ ＭＶ 电弧炉 、０ （ 变 ３ Ａ） ４ Ａ） ２ ０ｔ 炉 ２ ＭＶ 精
炼炉各 １台。
流 以低次 （ － ２７次 ） 主 。 为 精炼 炉的谐 波 电流 以 ３次
为主。本工程 中， 我们可计算出 ３ Ｖ母线的谐波 ３ｋ
【 ｅ ｏｄ 】ｌ ｇ ｌ ｔｃａｃｆ ｎｃ ｅｇ ｅｒ ｇ Ｓ Ｃ ｄｖ ｅ ｃｎ ｏ ｓｈｍ ； ｉｕ － Ｋ ｙ ｗ ｒｓ ａ ｅｅ ｃ ｉ ｒ ｕ ａｅ ｎｉ ｅ ｎ； Ｖ ｅｉ ； ｏｔ ｌ ｃｅ ｅ ｓ ｌ ｒ ｅ ｒ ｒ ｎ ｉ ｃ ｒ ｍ ａ
ｔ ｎ ｏ ｃ ｕ ｉｎ ｉ ｃ ｎ ｌ ｓｏ ｏ
４３１ 关 于 Ｔ Ｒ装 置 ．． Ｃ
３ Ｖ侧叠加值 ：Ｑ ￣ １７ ｖｒ ３ｋ Ａ ｍ ３． Ｍ ａ ＝ ５ 在 ２０ｋ ２ Ｖ变 电所 变 ３ Ｖ母 线 引起 的 电压 波 ３ｋ 动为 １＿ （ ３ ％ 国标限值为 ２ ） ３ ％ ，引起的闪变为 ６ ． ７ （ 国标 限值为 ０９ ， ２ ０ ｋ ． ） 在 ２ Ｖ变 电所 变 ２ ０ ｋ ２ Ｖ母 线 引起 的 电压波 动为 ３０ ％ （ ． ６ 国标 限 值为 １ ％ ） ． ５ ， 引起 的闪变 为 １ ３（ ． 国标 限值 为 Ｏ８ ， ５ ．） 均超 过 国家
高压电容补偿容量的两种计算方法
高压电容补偿容量的两种计算方法。
一、计算法补偿容量是根据用电情况来确定的，可用下面的公式计算得到：Q＝P ( － )=PK其中：P－最大负荷月平均有功功率COSφ1－补偿前功率因数COSφ2－补偿后功率因数Q－所需无功补偿容量K－补偿率系数（可从下表查得）二、国家通用经验法补偿容量确定参考表：补偿前COSφ1 为得到所需COSφ2每千瓦负荷所需补偿千乏数 0.70 0.75 0.80 0.82 0.84 0.85 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.980.30 2.16 2.30 2.42 2.48 2.53 2.59 2.65 2.70 2.76 2.82 2.89 2.980.35 1.66 1.80 1.93 1.98 2.03 2.08 2.14 2.19 2.25 2.31 2.38 2.470.40 1.27 1.41 1.54 1.60 1.65 1.70 1.76 1.81 1.87 1.03 2.00 2.090.45 0.97 1.11 1.24 1.29 1.34 1.40 1.45 1.50 1.56 1.62 1.69 1.780.50 0.71 0.85 0.98 1.04 1.09 1.14 1.20 1.25 1.31 1.37 1.44 1.530.52 0.62 0.76 0.89 0.95 1.00 1.03 1.11 1.16 1.22 1.28 1.35 1.440.54 0.54 0.68 0.81 0.85 0.92 0.97 1.02 1.08 1.14 1.20 1.27 1.360.56 0.46 0.60 0.73 0.78 0.84 0.89 0.94 1.00 1.05 1.12 1.19 1.280.58 0.39 0.52 0.66 0.71 0.76 0.81 0.87 0.92 0.98 1.04 1.11 1.200.60 0.31 0.45 0.58 0.64 0.96 0.74 0.80 0.85 0.91 0.97 1.04 1.130.62 0.25 0.39 0.52 0.57 0.62 0.67 0.73 0.78 0.84 0.90 0.97 1.060.64 0.18 0.32 0.45 0.51 0.56 0.61 0.67 0.72 0.78 0.84 0.91 1.000.66 0.12 0.26 0.39 0.45 0.49 0.55 0.60 0.66 0.71 0.78 0.85 0.940.68 0.06 0.20 0.33 0.38 0.43 0.49 0.51 0.60 0.65 0.72 0.79 0.880.70 0.14 0.27 0.33 0.38 0.43 0.49 0.54 0.60 0.66 0.73 0.820.72 0.08 0.22 0.27 0.32 0.37 0.43 0.48 0.54 0.60 0.67 0.760.74 0.03 0.16 0.21 0.26 0.32 0.37 0.43 0.48 0.55 0.62 0.710.76 0.11 0.16 0.21 0.26 0.32 0.37 0.43 0.50 0.56 0.650.78 0.05 0.11 0.16 0.21 0.27 0.32 0.38 0.44 0.51 0.600.80 0.05 0.10 0.16 0.21 0.27 0.33 0.39 0.46 0.550.82 0.05 0.10 0.16 0.22 0.27 0.33 0.40 0.490.84 0.05 0.11 0.16 0.22 0.28 0.35 0.440.86 0.05 0.11 0.17 0.23 0.30 0.390.88 0.06 0.11 0.17 0.25 0.330.90 0.06 0.12 0.19 0.28需要说明的是，集中补偿时，用电回路中许多设备是轻载或空载，所以补偿容量应适当加大。
SVC技术在电弧炉负荷变电站中应用设计
０ 前 言
新建 １Ｏ Ｖ南车集 团铜 陵分公 司变电站 ， 计变压 器容量 为 ２台 ２ ＭＶ 主要 负荷有 １ ｔ ｌｋ 设 ５ Ａ， ０ 电弧 炉 ２ 台（ 变压器容 量均为 ７ ０ ｋ Ａ） １ ｔ 炼 炉 １台 （ 压 器 容 量 ３ ５ ｋ Ａ） ５ 电 弧炉 １台 （ 压器 容 量 ２ ０ Ｖ ，５ 精 变 １ ０ Ｖ ，ｔ 变 ３ ５ ｋ Ａ） １ ｔ 炼 炉 １ （ 压 器 容 量 ２ ０ ｋ Ａ） １ ０ Ｖ ，０ 精 台 变 ８０ Ｖ 。
ｔ ｎ ｄ ｖｃ ． Ｉ ｓｅ ｉａｅ ｔｔ ａ ｉｂ ｅ ｒ ａ ｔｖ ｏ ｒ ｓ ｕ ｃ ｉ ｅ ｉ ｅ ｔｉ ｑｕｖ ｌ ｎ ｏ ａ ｖ ｒａ ｌ ｅ ｃｉ ｅ ｐ ｗｅ ｏ ｒ ｅ，ｗｈ ｃ ｏ ｔｏ ｓ ｒａ ｔｖ ｕ ｒ ｎ ｌｘ ｂｙ ｏ ｉｈ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｃｉｅ ｃ ｒｅ ｔｆｅ ｉ ｌ
１ 电 弧 炉 （ 称 Ｅ Ｆ炉 Ｊ 荷 特 性 简 Ａ 负 电弧炉 （ 简称 Ｅ Ｆ炉 ） Ａ 是特 殊 的冲击 性 负荷 。Ｅ Ｆ炉 冶炼 过 程 中 可简 单地 分 为熔 化 期 和精 炼期 ， Ａ
电力 负荷 在熔化初 期 （ 弧 、 起 穿孔 到塌 料 阶段 ） 化剧 烈 ， 变 而在 精炼 期 负荷 逐 渐趋 于稳 定 。大 量 的分析
ｓ ｏＮＧ Ｃｈ ｏ ａ
Ｔ ｎ ｌ ｇ Ｐｏ ｅ ｏ ｓｌ ｎ ＆ Ｄｅｉｎ Ｃ ． ｔ． ｏ ｇ ｉｇ ２ ４ ０ ｏ ｇｉ ｗ ｒＣ ｎｕｔ ｇ ｎ ｉ ｓ ｏ，Ｌｄ，Ｔ ｎ ｌ ４ ０ ０，Ｃ ｉａ） ｇ ｎ ｈｎ
电弧炉对电网的影响及补偿措施
电弧炉对电网的影响及补偿措施1.引言大功率电弧炉接于容量较小的电网会对电网和其他负载产生不利影响，主要表现在：—无功冲击及闪变—三相负荷不平衡—产生谐波电流本文结合交流或直流电弧炉的工作特性对上述问题进行讨论，并提出解决方案。
2.电弧炉的负载特性用于冶炼的电弧炉在其给定的物理范围内工作时，负载电流会发生变形。
物理范围可以用圆图来表示（图1）图1中首先将电弧阻抗看作纯阻性，在电弧截断时电阻值无限大，在短路时电阻值为零。
在每个电流过零点，交流电弧须重新燃弧，但当功率因数大于0.9时，会导致电弧截断，并一直维持到输入能量与冷却能量不在平衡。
用于冶炼的电弧炉一般有三个特征工作阶段：—开始融化阶段，固体炉料熔化，能量需求很大。
—初精练及加热阶段。
—精练期，此阶段输入能量只需平衡热损耗。
在废刚冶炼时电弧炉的工作特性为：—在开始熔化时电弧频繁出现截断和重新燃弧。
—在全熔化期出现电弧波动，并导致电流急剧变化。
—发生塌料导致短路。
电弧炉在熔化期出现的电弧截断及短路现象，只有通过统计学方法进行评价。
需注意的是各项不平衡电流、各项断续电流和半波不平衡电流，会导致电网在不同时间和不同相位产生的有功功率和无功功率值发生变化。
调制电流使电网电压出现闪变效应，同时产生谐波电流注入电网，使电网电压发生畸变。
在电网阻抗上产生的电压降或电压改变可以分解为两个分量，即纵向电压降（导致电压幅值的变化）和横向电压降（导致电压相位变化）。
因为在电网阻抗中阻性分量大约占感性分量的1/10或以下，所以电压量值的改变主要由无功功率的变化引起。
有功功率的变化只影响电压的相位（见图2）。
在一个电网中，电压的改变会影响所有接于这个电网的负载，因此电弧炉对电网的影响可以称为电网的环境污染，必须采取技术措施进行抑制。
当电弧炉功率大于电网短路功率的1/80时，通常需要考虑对电网的影响问题。
3.补偿任务简单来讲，补偿的任务就是减少或抑制电弧炉对电网的影响。
当然，这也和其它领域的环境保护一样，具有一定的难度，同时需要付出相应的费用。
超高功率电弧炉对电网的干扰及防护（1）
超高功率电弧炉对电网的干扰及防护（1）摘要：超高功率电弧炉在正常生产时会对电网造成高次谐波、电压闪变、电压波动、三相电压及电流不平衡、功率因数低等不利影响，而且超过电能质量各项指标国家标准。
本文逐项进行定性分析，并对几种常见型式的SVC装置作比较，无源与有源滤波的应用和技术发展作了阐述，介绍了莱钢50t电炉SVC工程改造实践。
关键词：SVC 谐波滤波器工程实践1.概述现代炼钢电弧炉的基本功能是将尽可能多的电功率输入到熔池内，以获得高的生产效率和低的物料、能量消耗以及好的环保指标。
炼钢电弧炉按其吨钢平均变压器额定容量,或单位炉膛面积平均变压器额定容量分为普通功率(RP)、高功率(HP)和超高功率(UHP)三种。
超高功率电弧炉概念自70年代提出，目标在于极大地提高电弧炉炼钢的生产率和降低成本，开创了电弧炉炼钢技术发展新纪元。
但由于生产时对电网影响与干扰是多方面的，实践中也发现了涉及到电能质量的所有方面。
由于超高功率电弧炉的变压器功率水平高，变压器容量高达数十兆伏安，在炼钢过程中对电网造成严重的冲击和干扰，这些“公害”必须加以控制和治理。
2.对电网的干扰2.1功率因数电弧炉从电网获得电能，其中一部分转化为有用的热能，而另一部分则为无功能量。
为了使电弧能稳定燃烧，电弧炉的功率因数不能取得太高。
因电弧炉负载是高感性的，电弧炉的接入使供电电网的功率因数恶化。
超高功率电弧炉运行在熔化期时，功率因数甚至低到0.1，这样引起母线电压严重降低。
电压降低又相应降低电弧炉的有功功率，使熔化期延长，生产率下降。
2.2电压闪烁和波动超高功率电弧炉是供电电网的很大的负载，而且在运行中经常产生突然的、强烈的电压冲击，导致电网电压的快速波动。
频率在1～10Hz之间的电压波动会引起照明白炽灯和电视画面的闪烁，使人们感到烦躁，这类干扰称之为“闪烁”或“闪变”。
强烈的闪烁会造成电机转速不稳定，电子装置误动作甚至损坏，也会使电网供电的用户(包括电弧炉本身)的实际功率减少，闪烁是对电网的一种公害。
无功补偿装置的容量计算与配置
无功补偿装置的容量计算与配置无功补偿装置是电能质量管理中的重要组成部分，它能有效地改善电力系统的功率因数，提高系统的稳定性和可靠性。
然而，为了确保无功补偿装置能够正常工作并达到预期的效果，我们需要进行准确的容量计算和合理的配置。
本文将介绍无功补偿装置容量计算的方法，并提供配置建议。
一、容量计算方法无功补偿装置的容量计算一般包括静态无功补偿装置（SVC）和动态无功补偿装置（DSTATCOM）两种情况。
1. 静态无功补偿装置（SVC）SVC主要用于调节电力系统的电压，通过调节无功功率的输入或输出来调整系统的功率因数。
对于SVC的容量计算，通常采用以下步骤：1) 确定需要补偿的无功功率：根据电力系统的需求和特点，确定需要补偿的无功功率大小，一般以kvar（千乏）为单位。
2) 确定电压调整范围：根据系统的电压波动情况和设备的工作范围，确定SVC的电压调整范围。
3) 计算容量：根据实际需求和设备的特性，计算出SVC的容量。
2. 动态无功补偿装置（DSTATCOM）DSTATCOM主要用于响应瞬时电能质量问题，通过快速响应调整无功功率来实现无功补偿。
对于DSTATCOM的容量计算，一般需要考虑以下因素：1) 负荷的类型和特点：不同类型的负荷对无功补偿的需求不同，需要根据负荷的特点来确定DSTATCOM的容量。
2) 系统的瞬变功率需求：瞬态电能质量问题通常由瞬变负荷引起，需要根据系统的瞬变负荷情况来确定DSTATCOM的容量。
3) 响应时间需求：根据系统的响应时间要求，确定DSTATCOM的容量。
二、配置建议无功补偿装置的配置不仅需要考虑装置的容量，还需要考虑安装位置和连接方式等因素。
下面是几点配置建议：1. 安装位置为了最大限度地提高无功补偿装置的效果，应尽可能将其安装在负载附近，减少输电线路的损耗和电压波动，提高无功补偿的效果。
2. 连接方式无功补偿装置一般采用并联方式与电力系统连接，这样可以将无功功率直接注入到负载侧，实现最佳的补偿效果。
复杂组合下电弧炉的电压波动与闪变评估方法
复杂组合下电弧炉的电压波动与闪变评估方法蒋若彬;韩钟宽;关明锋;吴国昌;邵振国【摘要】运行时电弧炉的电弧频繁起断和电极开路短路都会引起供电母线严重的电压波动与闪变.为保证电网优质稳定运行,需要对即将接入电网的电弧炉负荷进行波动闪变预评估.在现有国标的基础上,本文提出一种电弧炉负荷电压波动与闪变评估的实用计算方法,能分析多种类型电弧炉多母线接入所产生电压波动与闪变的复杂情况,同时给出治理方案.通过实际变电站负荷的算例分析,验证了所提方法的可行性.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2019(020)004【总页数】5页(P47-51)【关键词】电弧炉;电压波动;闪变;评估【作者】蒋若彬;韩钟宽;关明锋;吴国昌;邵振国【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福州 350116;福建省电力有限公司莆田供电公司,福建莆田 351100;福建省电力有限公司莆田供电公司,福建莆田351100;福建莆田荔源集团,福建莆田 351100;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350116【正文语种】中文电能质量是电能商品的重要属性，劣质供电不仅会给用户带来经济损失，同时也造成了电网本身的不稳定。
电能质量需要供用电双方共同维护，合理地评估是保障公共电网环境的基础[1]。
根据评估对象不同，电能质量评估方法可分为一般负荷评估[2-3]和新能源负荷评估[4-5]；根据评估指标组成，可分为单项评估和综合评估[6-7]。
根据《国家电网公司电网谐波管理规定》（国网（运检/3）919—2018）规定，为确保未投运的新用户生产用电过程中产生的电压波动等电能质量指标符合国标要求，需在接入电网前对其进行电网电能质量影响的预评估。
由交直流电弧炉、电弧焊机、工业轧机、绞车、电力牵引机车等冲击性负荷引起的电压波动与闪变是电能质量指标的重要组成部分。
冲击性负荷接入电网时产生的电压波动与闪变，不仅会影响同接入点其他电气设备的正常运行，还会进而对电网产生剧烈扰动，造成电网不稳定。
超高功率电弧炉对电网的干扰及防护（3）
超高功率电弧炉对电网的干扰及防护（3）3.1SVC装置近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿上，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在电弧炉等冲击性负荷连接点的系统水平的恒定。
Qi=QD＋QL－QC式中；Qi——系统公共连接点的无功功率，kvar；QD——负荷所需的无功功率，kvar；QL——可调(可控)电抗器吸收的无功功率，kvar；QC——电容器补偿装置发出的无功功率，kvar。
当负荷产生冲击无功ΔQD时，将引起ΔQi=ΔQD＋ΔQL－ΔQC式中ΔQC=0，欲保持Qi不变，即ΔQi=0，则ΔQD=－ΔQL，即SVC装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整，此时电压水平能保持恒定不变。
SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成，主要有四种型式：3.1.1可控硅阀控制空芯电抗器型(TCR型)，它用可控硅阀控制线性电抗器实现快速连续的无功功率调节，它具有反应时间快(5～20ms)、运行可靠、无级补偿、分相调节、能平衡有功、适用范围广、价格便宜等优点。
TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而在电弧炉系统中采用最广泛，但这种装置采用了先进的电子和光导纤维技术，对维护人员要专门培训提高维护水平。
3.1.2可控硅阀控制高阻抗变压器型(TCT型)，优点与TCR型差不多，但高阻抗变压器制造复杂，谐波分量也略大一些。
由于有油，要求一级放火，只宜布置在一层平面或户外，容量在30Mvar以上时价格较贵，而不能得到广泛采用。
3.1.3可控硅开关控制电容器型(TSC型)，分相调节、直接补偿，装置本身不产生谐波，损耗小，但是它是有级调节，综合价格比较高。
3.1.4自饱和电抗器型(SSR型)，维护较简单、运行可靠、过载能力强、响应速度快，降低闪变效果好，但其噪声大、原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐波电流，无平衡有功负荷能力。
电弧炉供电系统的冲击负荷和电压闪变现象浅析
电弧炉供电系统的冲击负荷和电压闪变现象浅析作者：何美生来源：《科学与信息化》2019年第02期摘要电弧炉的供配电系统主要就是利用动态无功补偿的方法来抑制电弧炉负荷引起的供电系统电压波动和闪变。
实际上是有效控制无功。
采用电弧炉的无功补偿装置可以实时跟随电弧炉无功变化并提供其所需要的无功功率，因此动态无功补偿装置对电弧炉负荷进行补偿，抑制供电系统的冲击负荷和电压闪变。
关键词电弧炉；供电系统；配电系统；分析电力电子技术工业是当今经济技术发展的重要基础性产业之一，在很大程度上反映了世界工业经济发展的快慢和人们现代化生活水平的高低程度。
如今，社会进步和经济发展以及电力电子市场的发展，第一，促进了大区电网之间的互联，因为电网之间通过互联后形成越来越大的电力系统，但是电力系统与电网结构的逐步扩大，使电力系统的是否可靠运行对于社会生活、生产等各个方面都会带来很大的影响，因此确保电力系统的安全稳定运行是非常重要。
第二，从20世纪90年代开始，全球先后发生了很多大规模的电网崩溃停电事故，这些事故大部分是在大型互联电网内发生的。
然而这些事故基本上是因为一个小故障导致大面积电网故障或者崩溃；因此造成了很大的经济损失。
所以保障电力系统能够安全、稳定运行确实是一个困难且艰巨的任务[1]。
但是随着现代工业技术与智能电子信息技术的快速发展，各种冲击负荷对电网的供电质量影响很大。
比如说电网中的无功功率急剧快速变化和波动将导致电网电压波动、闪变；有功功率波动、冲击将使得发电机组转子发生扭振；而谐波将会影响电网中的变压器和电容器组及智能设备等。
那些在运行时无功和有功会发生急剧变化就是所说的冲击负荷，这样会对电网会产生很大冲击的负荷，钢铁公司的电弧炉就是最典型的代表。
现代工业炼钢的主要设备是电弧炉，交流电弧炉就是采用电源是三相交流电供电，而直流电弧炉则采用的是直流电源供电。
相对交流电源来说直流电弧炉对钢铁公司供电系统的危害还是较小，但是直流电源供电成本较高，在实际生产中使用也很少。
SVC在电弧炉治理中的应用研究
５１５／２００９收稿日期：2009－06－15作者简介：刘华东（1982－），男，工程师，现从事无功补偿及谐波治理研究工作。
工业应用SVC 在电弧炉治理中的应用研究刘华东， 张定华，邓建华，吴明水（株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，湖南株洲412001）摘 要：根据电弧炉的负载特性，结合其工作对电网电能质量的影响，提出了性价比最高的ＳＶＣ（静止无功补偿装置）补偿方案。
介绍了ＳＶＣ方案的参数计算、控制方式和试验结果。
在大量数据及波形的基础上，对其滤波、抑制电压波动、无功功率补偿效果进行了比较和评价，证明了ＳＶＣ的有效性。
该方案为解决电弧炉治理问题提供了工程实例，有利于今后工作的推广和改进。
关键词：电弧炉；性价比；ＳＶＣ；控制方式；工程实例中图分类号：ＴＭ９２４．４；ＴＭ７６１＋．１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－８４１０（２００９）０５－００５１－０６Application Research of SVC for Electric Arc Furnace GovernanceLIU Hua-dong ， ZHANG Ding-hua ， DENG Jian-hua ， WU Ming-shui(Zhuzhou National Engineering Research Center of Converters Co., Ltd., Zhuzhou, Hunan 412001,China )Abstract: According to the load characteristics of EAF,and combining the operating impact on grid power quality, the best cost-performance program of SVC compensation is put forward. And then parameter calculation, control methods and experimental results areintroduced. On the basis of a large amount of data and waves, evaluation and comparison is made for its filter, voltage fluctuation restraining and reactive power compensation effect, which proves the validity of SVC. Due to the engineering example for solving the problem of EAF governance, the scheme is benefit for promoting and improving the future work .Key words: EAF (Electric Arc Furnace); cost-performance ratio; SVC(Static V ar Compensator); control method; engineering example０引言电弧炉以其灵活性、可靠性、较快的冶炼速度、较优的冶炼质量以及较少的投资费用等优势在冶金行业得到了广泛应用。
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第18卷第1期江苏电机工程1999年3月超高功率电弧炉冲击负荷引起电网电压波动值和SVC补偿容量计算方法的分析王海潜摘要分析和比较了几种超高功率交流电弧炉无功冲击负荷引起电网电压的波动值和改善电压波动所需动态
无功补偿容量的几种计算方法, 并指出各种计算方法需要的外部条件和适用场合。
关键词电弧炉冲击负荷电压波动值SVC 补偿容量80年代后期, 我省已相继建设并投产了一批超高功率电弧炉, 如沙钢集团永新钢铁公司70t交流电弧炉、润忠钢铁有限公司90t交流电弧炉、锡兴钢厂70t交流电弧炉等。
由于电弧炉冶炼初无功功率的急剧变化, 使得公共接人点(PCC )附近的电压产生波动。
为使公共接人点的电压波动值满足国家标准, 需采取措施, 装设动态静止无功补偿装置(SVC)装设动态静止无功补偿装置以后,一方面可以抑制无功功率冲击负荷对电网电压产生的波动, 同时SVC分相控制的功能也可以
抑制电炉负荷不对称产生的负序电流。
由于电压波动得到控制, 还可以提高电弧炉自身的冶炼效率。
由于动态静止无功
补偿装置(SVC)价格较贵, 一次性投资较大。
因而如何选择合适的SVC无功补偿容量, 既可以使公共接入点(PCC)附近的电压波动值满足国家标准, 也可以节省钢厂的一次性投资, 产生事平功倍的效果, 这是目前需要探讨的问题。
本文通过对
超高功率交流电弧炉无功冲击负荷引起电网电压波动的波动值和改善电压波动的几种计算方法进行分析比较, 得出在每
种计算方法需要的外部条件和适合的场合, 以便今后在研究分析交流电弧炉无功冲击负荷引起电网电压波动和计算所需
动态无功补偿容量时供参考。
1电弧炉的电气特性和运行特性交流电弧炉由三相交流系统供电, 炉内设有三个电极, 各电极持续升降而不断起弧,并与废钢形成短路维持高温, 以烙化废铁进行冶炼。
按照工艺流程, 每一冶炼周期基本可分为熔化期、氧化期、还原期、出钢和加料间歇期1.1无功冲击负荷和端电压的闪变性在熔化期, 由于废钢的不规则性和冶炼当中的瘫塌, 会频繁地出现电极短路、弧长伸缩, 无功功率急剧变化, 引起公共接人点〔芜附近的电压产生急剧波动, 对
电气设备产生危害, 同时灯光会使人眼产生视觉疲劳1.2有功负荷的冲击性在熔化期当中由于炉料的突然瘫塌, 引起电
极断弧开路, 在出钢和加料期都会引起电流突然变零。
这种有功冲击负荷是随机的、经常发生的, 冲击瞬间它将在机组
的大轴上形成电磁功率与机械功率的不平衡, 影响机组的寿命 1.3三相电流的不平衡性在熔化期, 各相电弧电压是相互
独立变化的, 三相电流各自发生急剧无规则的变化。
正常情况下电流不对称度持续时间较长。
当电极
两相短路, 一相断开, 此时电流不对称度情况较严重,但持续时间较短。
负序电流会损坏电网的发电机和电气设备, 还会使继电保护误动.1.4伏安曲线的非线性由于外加正弦性电压变动, 引起电弧热量和弧柱电阻的波动, 一个周期内的伏安特如图所示。
由于在熔化期炉内经常发生塌料, 引起大幅度的阻抗变动, 从而进一步加剧电弧伏安曲
线的非线性。
因而引起谐波电流, 谐波电流会引起设备发热、振动, 增加损耗、缩短寿命、干扰通讯
1.5电弧炉的运行特性图2是电弧炉供电系统单线图。
图2中为电弧炉连接点至系统的等值阻抗包括炉变前置电
抗器、炉变、短网的电抗为电弧炉的等值电阻, 它作随机变动为电源电势为电弧炉端点的电压。
由于电弧
伏安曲线的非线性, 会引起谐波电流, 给计算分析工作带来一定的困难。
为使计算分析方便, 以下均忽略了谐波对计算
方法的影响。
式中分别为负载电流
的有功和无功分量。
即得变换得上式的轨迹为一半
圆圆心在点, 半径为可作电弧炉的电流圆图, 见图3
由图3可以看出, 当电炉运行在A点时,
有功电流最大,电弧的运行功率因数较
低。
一般正常运行在C点。
当电炉通过钢水短路运行至点, 如果忽略电阻的影响, 此时最大电流护,
如果正常运行在A点, 那么最大无功冲击电流分量应为电极短路时的无功功率一正常运行时的无功功率。
2无功冲击负荷引起电网电压波动值和SVC补偿容量的计算2.1电压波动值补偿容计算方法一
2.1.1电压波动值计算电弧炉供电系统单线图见图4
图中, 为公共连接点PCC至系统的等值阻抗包括PCC点到钢厂线路、钢
厂降压变、炉变前置电抗器、炉变、短网的电抗 PCC点电压波动值
一般工程计算中K取值范围为0.8~0.85由此可以计算出无SVC补偿容量情况下的电压波动值
3分析比较和结论从以上计算方法比较可见方法一较合适, 计算出的电压波动值和容量值与计算机算法基本接近。
方法二中由于当中忽略了电阻的影响和中忽略了正常冶炼时的电弧阻抗, 因而使△值偏大,计算出的电压波动值和容量值也偏大。
方法三由于采用计算机仿真模拟计算, 因而计算值相对方法一、二来说, 较为准确, 但需要较详细的资料, 特别是需通过电炉无功功率瞬间变化的典型曲线来分析电炉无功变化的特性。
所以方法一、二适合于工程前期, 无详细资料的情况下进行估算。
方法三适合于有较详细的资料的情况下使用。
以上计算均为电炉在典型的工作条件下进行计算的。
然而实际生产当中电弧炉的运行工况变化较大, 并带有很大的随机性。
因此本计算值仅作为工程前期和分析研究用,最终应以工程投产后的实侧值为准。