电弧炉谐波治理解决方案

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。由于其自身的工作特性，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。

一、基本概述

电弧炉一般是三相式，通过专用电弧炉变压器供电，变压器高压侧通常为6.3KV、10KV、35KV，也有110KV，低压侧通常为一百多伏至一千多伏。目前常用的电弧炉规格主要在2T至100T炉之间。

电弧炉属非线性负荷，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，电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*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。熔化期由于存在大量固体未熔物，炉子状态不稳定，这时电流波形不规律，谐波含量大，主要是2、3、4、5、6、7等较为低次谐波，含有大量丰富间隙波并伴随电压波动和闪变，导致电网电压和电流的畸变。精炼期电弧炉稳定，谐波含量不大。

谐波滤波器是抑制谐波电压和谐波电流畸变的主要办法之一。目前KYSVC高压静止式动态无功补偿装置是电弧炉谐波治理*成熟的技术。

二、设计实例

2.1用户供电系统参数及考核指标
   

2.1.1主变压器参数

型号：

额定容量：SE＝31.5MVA

电压变比：110／10KV

短路阻抗百分数：UK＝10.47％

系统短路容量

110KV侧：SDMAX＝870MVA

SKMIN1＝652MVA

2.1.2电弧炉的谐波发生量
   

2.2KYSVC高压静止式动态无功补偿装置的设计

2.2.1KYSVC高压静止式动态无功补偿装置的设计原则

1）KYSVC高压静止式动态无功补偿装置在滤除系统谐波的同时具有无功功率补偿的作用；

2）KYSVC高压静止式动态无功补偿装置投入后保证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≥0.95；

4）仿真计算KYSVC高压静止式动态无功补偿装置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KYSVC高压静止式动态无功补偿装置过电流、过电压**性能进行校核；

6）以*经济的投资来实现本项目KYSVC高压静止式动态无功补偿装置的技术、**指标；

7）KYSVC高压静止式动态无功补偿装置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。

2.2.2KYSVC高压静止式动态无功补偿装置的配置

KYSVC高压静止式动态无功补偿装置主要由滤波电容器、滤波电抗器、控制器及保护装置、投切滤波器的开关组成。针对系统的谐波情况分别做四条无源滤波器，滤除系统中2次、3次、4次、5次谐波。

KYSVC高压静止式动态无功补偿装置*大输出的基波无功功率：10622MVAR

动态响应时间《100MS

2.2.3KYSVC高压静止式动态无功补偿装置的技术参数

1）根据谐波电流仿真计算滤波器的安装容量：15600KVAR

2）基波容量：10622KVAR

3）系统电压：10KV

2.3该电弧炉安装KYSVC高压静止式动态无功补偿装置后，通过KYSVC高压静止式动态无功补偿装置投入前和投入后对测量结果的分析，有以下结论：

1）KYSVC高压静止式动态无功补偿装置投入运行后，滤波效果满足国标GB／T1459－93的有关规定。

2）电压闪变达到国家标准GB12326－2000《电能质量电压允许波动和闪变》的要求。

3）测量点的功率因数从0.70提高到0.97，节能效果明显。

4）滤波器运行稳定，满足滤波器的设计要求。