某钢铁企业电弧炉谐波治理

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1、.某钢铁企业电弧炉谐波治理关键词：冶金行业 电弧炉 电弧型设计问题：电弧炉是利用3根碳棒电极和炉料、铁渣之间的三相大电流产生的热量来融化炉料，熔化时，由于反复不规则地将电极开路和短路，引起电弧长度的变化，导致燃弧点的移动，继而导致电弧不稳定，其快速变动又导致周期闪变、谐波和负载不平衡等问题出现。原因：1、概况该钢厂目前安装有2台电弧炉、1台精炼炉，电弧炉为交流三相式电弧炉．系统的主接线如图1所示。    主降压变压器参数：额定容量为63MVA，短路电压分别为U12=...10.5%，U23=6.5%，U13=17.5%：

2、   1#、2#30tEAF电弧炉变压器参数：35kV/(420～360)V，Uk=8.16%(420V档时)，额定容量16MVA，短网阻抗≤2.7mΩ，熔化期为360V档；   3#40tLF精炼炉电炉变压器参数：35kV／220～145V，Uk=7.30%(220V档时)，额定容量6MVA，短网阻抗≤2.6mΩ，熔化期为220V档；  系统运行情况：110kV母线系统最小短路容量S110kv为400MVA；35kV母线系统最小短路容量S35kv为240MVA；S6.3kv为190MVA；上级变电站供电容量120MVA

3、；钢铁厂用电协议容量63MVA。变压器容许长期过载1.2倍。2、影响预测评估要评估电弧炉用户接人电网后对电网的污染状况，就要评估该用户在PCC处产生的谐波电压，而谐波电压取决于用户向公共连接点注入的谐波电流，该电流是由厂区所有谐波源设备发射电流的叠加合成的。由于电弧炉属于电流源型动态谐波源，其功率变化较大，故需分析其引起的电压波动、闪变及三相不平衡等指标．本文只考虑其谐波电流发射叠加水平；然后根据系统谐波阻抗确定其产生的谐波电压，且取系统的最小短路容量确定谐波系统阻抗；依据电弧炉运行特性，分析其引起的电压指标；依据国标限

4、值判定其接人电网的污染状况。1、谐波电流值及电压含有率评估评估畸变负荷的谐波注人时，应考虑最不利的运行情况。电弧炉的电流波形的变化是随机性的，所以当数台炉同时运转时，谐波矢量的叠加不会与电弧炉的台数成正比，而2台炉按式(3)进行计算： 式中Ih为叠加后的第h次谐波电流；Ih1为谐波源l的第h次谐波电流；Kh为叠加系数，按表l选取．含有2个以上炉时，首先按照2个谐波电流叠加，然后再与第3个谐波电流叠加，依此类推．...   根据对电弧炉实测电流的分析，电弧炉电流中含有2～7次谐波成分，典型电弧炉谐波电流的含有率估计值(炉变

5、35kV侧)如表2～3。  ...按照电压总谐波畸变率、奇次谐波含有率和偶次谐波含有率的定义，当求出公共连接点处的叠加谐波电流后，按照式(4)计算第h次谐波含有率： 式中Z为按照公共连接点最小运行方式确定的系统系统第h次谐波阻抗Ω；UN为公共连接点的标称电压KV。由电弧炉变压器容量，求出图1所示系统中1#ELF，2#ELF，3#LF的基波电流，按照表2、表3分别确定各次谐波电流；然后按式(3)求出35kV侧谐波电流矢量叠加有名值；再按式(4)近似计算PCC点处的谐波电压情况：总畸变率6.04%，偶次2.18%，奇次5.6

6、3%。2、电压波动及闪变评估   将系统等值为电弧炉最简化的等值图，如图2所示。基准电压采取平均电压，基准容量S=100MVA，需要指出的是相关文献指出的短路压降法和最大无功功率法仅仅给出了判断将要投入供电系统的电弧炉可能产生的电压波动大小是否超过允许值的方法，而实际上由于闪变的严重与否还与电压波动的波形和频度有关，因此还需直接根据闪变值来评定电弧炉对供电系统的影响。   （1) 短路压降法(ShortCircuitVoltageDepresion—SCVD)．所谓SCVD是利用电弧炉在开路和短路2种工况下的电压差与额定

7、电压之比的百分数表示电压波动值，其短路压降dmax计算式为 ...式中U0为电弧炉在三相开路时的PCC点的电压，kV；Ud为电弧炉在三相短路时的PCC点的电压，Kv。SCVD实质上反映了电弧炉三相短路容量与公共连接点系统短路容量之比。实际经验表明，导致电压波动和闪变的工作电流的变化与电弧炉的短路容量有关。根据英国工程实践介绍，SCVD又可表示为 式中Sd1为电弧炉最大短路容量(一般取电弧炉变压器分接头处于使电极电压为最大档位所对应的短路容量)，可按对应于图3中的D点求得(如果没有资料可查，可采取2倍电弧炉变压器的额定容量

8、作保守估计)；Sd为PCC点处供电系统全年的最小短路容量。但由于计算还需根据闪变限值估算。因此本文不作进一步阐述．（2) 最大无功功率变动量法通过上述的交流电弧炉的功率圆图分析知，交流电弧炉无功冲击量有最大值，如式(1)。故可根据给定的电弧炉参数，首先计算出它的最大无功功率冲击值AQ，然后估算短路压降： 本节给出求解