电弧炉无功补偿及谐波治理案例

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1、赞比亚谦比西钢厂电弧炉无功补偿及谐波治理工程案例2012-07-0311:06:201分类：专业篇丨举报丨字号订阅作者：北京赤那思电气技术有限公司，平孝香,郭秀霞來源：输配电产品应用开关卷总第78期1概述随着炼钢业和冶炼技术的发展，越来越多的电弧炉设备投入到生产当中，其容量越来越大。由丁其自身的工作特性，造成了日益严重的谐波污染问题，严重影响到了电能质量，对其谐波治理已经迫在眉睫。木文以赞比亚谦比西钢厂项冃为例介绍了电弧炉的无功补偿及谐波治方案。研究了电弧炉系统的电气模型、并对其产牛的谐波电流进行了分析，结合实际电弧炉系统的谐波测试情况对该电弧炉系统谐波给出

2、了治理方案。2电弧炉的工作特点电弧炉屈非线性负荷，在工作的过程中会产生高次谐波，而且电弧炉的用电量很大，电炉变压器的容量从数兆伏安到数十兆伏安。从钢铁的冶炼工艺分，屯弧炉的工作过程可分为三个阶段：熔化期、氧化期和还原期。钢铁在熔化期的用电量很大，氧化期和还原期的用电量明显降低。钢铁在熔化期内不仅电弧炉的用电量最大，而且在这个阶段由于下降电极起弧和炉料崩塌使电极接触废钢而造成短路，其后快速提升电极又拉断电弧造成断路，短路期间内产生很大的电流，造成三相不平衡。在冶炼过程中由于电磁力和炉内气流的作用以及钢液和炉渣的流动，使电弧放电的路径不断变化和弧隙电离程度不断变

3、化，从而引起负荷电流变化大、变化速度快、变化频繁而无规则。3用户供电系统参数及考核指标3.1主变压器参数型号：额定容量:Se二31.5MVA电压变比：110/10kV短路阻抗百分数：UK二10.47%系统短路容量llOkV侧：Sdmax=870MVASkminl=652MVA3.21OKV电弧炉的谐波发生量表1电弧炉谐波发牛量谐波次数234571T23谐波电流含有率％710594谐波电流值(A)50.572.236.165293.3电弧炉供电系统图3.4考核的技术指标3.4.1平均功率因数要求10kV母线的月平均功率因数：cos(])20.95,不过补。3.

4、4.2闪变要求满足国家标准GB12326-2000《电能质量电压允许波动和闪变》的要求：10kV电压波动:△UW1.25%闪变:Pst=0.9,Plt=O.7llOkV电压波动:△UW1.0%闪变：Pst二0.8,Pit二0.63.4.3谐波电压要求按国标GB/T14549-93的规定，供电系统各电压等级下允许的电压畸变率如表二所示。表2GB/T14549-93所规定的电压畸变率限值电网标称电压kV电压总谐波畸变率%各次谐波电压含有率，％奇次偶次104.03.21.61102.01.60.83.4.4谐波电流要求谐波电流允许值按GB/T1459-93的要求，

5、当考核点在llOkV母线时，注入考核点llOkU母线的各次谐波电流允许值在短路容量为870MVA时如表3O表3短路容量为870MVA,注入llOkV母线各次谐波电流允许值次数2345678910111213电流(A)13.911.16.9611.14.647.883.483.72.784.982.324.29次数141516171819202122232425电流(A)1.972.21.743.251.512.91.391.621.272.441.162.2表4短路容量为652MVA,注入llOkV母线各次谐波电流允许值次数2345678910111213电

6、流(A)10.4&35.218.33.475.92.62.772.083.731.733.2次数141516171819202122232425电流(A)1.471.641.32.431.132.171.041.210.951.820.871.644基波补偿容量的确定止常运行时的口然功率因数值二0.70功率因数为0.70时，系统中存在的无功功率和冇功功率相等，功率因数提高到0.95II寸,系统屮存在的无功功率和有功功率的比值为1:3,则需补偿的无功功率为：12.9854-3X2=8.656Mvar将功率因数捉高到0.95以上，取10KV系统无功功率补偿容量：

7、Q=10622Kvar5滤波器的设计5.1滤波器的设计原则1)滤波器在滤除系统谐波的同吋具有无功功率补偿的作用；2)滤波器投入后保证PCC点的各项谐波指标满足国家标准关于谐波限值的要求；3)考核点月平均功率因数满足平均功率因数20.95；4)仿真计算滤波器投入后不与系统发生并联谐振，即在各种运行方式下谐振点不在主要次谐波频率下；5)对滤波器过电流、过电压安全性能进行校核；6）以最经济的投资来实现本项目滤波器的技术、安全指标；7）滤波器的分组充分考虑负荷变动、而PCC点处又不允许无功倒送时能方便的切除部分滤波补偿支路，同时保证各项谐波指标不超出规定的要求。5.

8、2滤波补偿装置的配置滤波补偿装置主要由滤波电容器、滤