电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案.doc

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1、电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案1引言现代大型功率炼钢电弧炉，由于其容量大，是用电大户，对电网的影响具有举足轻重的作用。它具有功率因数低，无功波动负荷大且急剧变动，产生有害的高次谐波电流，三相负荷严重不平衡产生负序电流等对电网不利的因素，使得电网电能质量恶化，危及发配电和大量用户，也影响电炉自身的产量、质量，使电耗、电极消耗增大，从而成为电网的主要公害之一。现在有关大型电弧炉对电网公害抑制的研究也正在深入开展，有必要对其不利影响和抑制对策作一概述性的分析。2大型电弧炉对电网的影响2.1引起电网电压急剧波动大型电弧炉在熔化期电弧长度急剧变化，引起无功负荷急剧波动，其工作短路功率

2、为电炉变压器额定功率的两倍左右，其最大波动无功为电炉变压器额定功率的1.5倍左右（具体倍数取决于短网阻抗、电炉变压器阻抗、供电系统阻抗之和的大小，总阻抗大则工作短路倍数小，反之则大）。无功的急剧波动，引起电网电压的急剧波动，其波动频率一般为1~15Hz，使灯光和电视机屏幕产生闪烁，使人视觉疲劳而感到烦躁，此外还影响到晶闸管设备和精密仪表等的稳定运行，甚至产生质量事故。国标GB12326-2000《电能质量电压允许波动和闪变》规定了电力系统公共供电点各级电压等级的电压波动和闪变允许值。2.2使电网电压波形产生畸变电弧炉在熔化期，电弧电流是不规则的，且急剧变化，其电流波形不是正弦波

3、，可分解为2次和2次以上的各次谐波电流，主要为2~7次，其中2次和3次最大，其平均值可达基波分量的5%~10%，最大可达15%~30%；4~7次平均值为2%~6%，最大值可达6%~15%。而电网中的铁磁元件也产生高次谐波，以3次和5次谐波电流较大，其中3次分量最大，而电炉刚好也是3次谐波电流很大，这对电网是极为不利的。谐波电流流入电网，使其电压波形发生畸变，引起电气设备发热、振动，增加损耗，干扰通信，使电力电缆局部放电绝缘损坏，电容器过载损坏等，国家标准GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》规定了电压波形畸变率限值。2.3使电网电压产生负序分量电弧炉在熔化期，特别

4、是打孔期，各相电弧电压是独立变化的，三相电弧各自发生急剧无规则变化，故其三相电流是不对称的。在正常生产情况下，产生的负序电流约为电炉变压器额定电流的25%左右；在不正常情况下，如一相断弧时，可达56%左右，如两相短路的同时，第三相又断弧，此时可达86%左右。负序电流流入电网，使电网电压产生负序分量，影响发电机和用电设备使用效果，严重时可能造成损坏，还会使继电保护误动作，其严重程度一般用不平衡度（即负序电压与正序电压分量之比的百分数）表示，国标GB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》对于对称三相电网规定：负序电压不大于2%，短时不超过4%。一般来讲，在电网公共

5、连接点上的短路容量为电炉变压器额定容量的30~40倍以上时，电网是允许的，否则应采取使三相达到平衡对称的补偿措施。2.4引起电网电压水平降低电弧炉在熔化期功率因数低于0.7，在发生工作短路时甚至低到0.1，在精炼期大型电炉功率因数也不高，一般为0.8左右。由于功率因数低，感性无功功率大，从而引起电压水平降低，影响用电设备出力，增加电能损耗，按供用电规则的规定，必须采用无功补偿措施在高峰负荷时把功率因数提高到0.9以上，但又不得超前。上述电弧炉对电网影响的四个方面，有时是单独作用的，有时是综合的。3大型电弧炉对自身及电气设备的影响3.1对接在电弧炉供电电源电压等级上的发电机的影响

6、在电弧炉进行正常生产时，电气距离较近的小型电厂发电机有显著影响。不仅引起发电机振动，而且三相负荷不平衡还引起转子轴系产生曲扭，对轴产生不利影响，谐波电流使转子绕组铁心产生附加损耗，引起局部过热。出现频繁振动，定子三相电流幅值不平衡且波动很大。发电机出现这些情况是由电弧炉的无功波动、三相负荷不平衡、波形畸变综合作用形成的，而起主导作用的是无功波动。3.2对负序继电保护的影响，造成保护误动作3.3功率因数低，降低输送功率，增加网损3.4影响冶炼质量和效益电弧炉炉况不稳定电极升降调节频繁，使电极消耗增加，电力单耗增加，影响电炉自身的电能质量，从而对冶炼质量不利，经济效益会降低。4抑制

7、途径抑制大型电弧炉对电网及其自身的影响的途径有：①提高供电电源的电压等级，以提高与电网公共连接点的短路容量，使其对电网和自身的影响在允许范围内；②采用SVC装置，使其对电网和自身的影响在允许范围内。这两种途径相比，途径①是治标的办法，因为电弧炉对电网和自身的影响的各种量值并未消除，而是送到更高电压等级的电网去扩散，随着电弧炉不断建设发展，这些量值在电网中增加积累，泛滥成灾，将会达到电网不能接受的程度，反而增加了对广大用户的影响，因此，使用范围越来越小；而途径②是治本的办法，它使电弧炉对电网和