电弧炉谐波危害和治理措施探析

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1、电弧炉谐波危害和治理措施探析【摘要】分析了电弧炉在运行时产生的谐波对电网设备造成的危害，并提出了相应的防范措施。【关键词】谐波；事故；分析；措施1、概况近年来，随着人们对电能质量要求的提高，治理电网中的谐波污染越来越受到重视，下面是对本公司一个35kV客户的谐波分析与治理措施的探讨。llOkV石西变是通州中部地区的枢纽变，周围存在工业污染和谐波污染，35kV有四条出线，架空线长7.OKM,全线避雷线、电缆总长为0.07kM,供35KV化肥变和铸管变。后者负荷大都是电弧炉负荷，其中(1600+220

2、0)kVA电弧炉变两台、中频炉两台各2000kVAo35kV负荷曲线是一个锯齿波(见下图)。2、谐波对电网造成的危害自35kV铸管变接入石西变35kV系统后，化肥变、铸管变都相继发生了不同程度的电缆、瓷瓶等设备击穿事故。石西变35kV系统每年也要发生母线支柱瓷瓶击穿、母线避雷器爆炸、电容器爆炸35RVPT熔丝熔断等设备事故。设备的损坏不但造成了较大的经济损失，而且对电网的连续、安全稳定运行构成了严重威胁。3、谐波分析3.1负荷性质35kV石马线为电弧炉冲击负荷，最大为8MW,其负荷曲线为锯齿波。由

3、于电弧炉三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，变动频率较高，产生冲击电流及较强的高次谐波，而且极易引起供电电压的波动和闪变导致三相电压严重的不平衡，是典型的非线性负荷。3.2现象llOkV石西变电所35kV母线电压表指针经常发生摆动，出现“虚幻接地”的现象。3.3电容电流3.5实测为此，我和同事们多次请专家对石西变谐波电流进行实测分析谐波电流测量如下表1-1（请南通供电公司有关专家实测）根据谐波电流表分析，发现该变电所35kV侧的三次、五次谐波超标。3.6结论从系统阻抗比可以知道石

4、西变35kV系统处于基波谐振区，由于系统存在着大量的谐波分量，其中零序分量以压变励磁回路为通道，从而大大降低了系统的对地电抗。所以，Xc/Xl的值比计算值要大得多，系统的自振频率不是一个常数，谐振一经激发，由基频谐振区转移到高频谐振区，而石西变35kV侧的三次、五次谐波超标，又给高频谐振提供了必要的条件（正反馈），以三次谐波为例（见图），当系统对地电容足够小，在扰动激发下出现3WLO3=l/3sCO3时，产生三次谐波谐振。此时各相电压为U二丁（U12+U32）使三相电压升高，但不超过3.6倍相电压

5、，因此，高次谐波谐振发生机率比低频谐振发生机率大得多，且谐振电压较高.因此石西变电所35kV系统发生高频谐振的机率大大增加，造成了石西变及连接于35kV母线的两个35kV用户变多次发生设备故障。4、防范措施为了减少和抑制谐波分量，我们着重采取了以下几个方面的措施。4.1抑制谐波分量根据我们在现场对电弧炉工艺生产流程的了解，电弧炉电流冲击持续时间不超过2S,并且两次冲击的间隙时间不小于30S,这种短时间的冲击电流所包含的谐波电流（或暂态谐波电流）不属于限制范围，故我们提出了改善电弧炉的操作方法、改进

6、填料工艺，以减少冲击电流的建议，厂方予以了采纳。根据交流滤波装置，能够有效地吸收谐波源产生的谐波电流，降低谐波电压，我们在铸管变内加装了交流滤波装置。4.2破坏谐振条件根据系统Xc/Xl值，增加谐振回路阻尼电阻，在石西变及铸管、化肥变35RV母线压变开口处加装阻尼电阻，消除基波谐振电阻。压变一次侧中性点处加装了专用消谐器。在石西变35kV母线上，装设了星形接线的电容器组，当Xc/Xl