电弧炉引起的电压波动与闪变

1、电弧炉引起的电压波动和闪变什么是闪变?闪变是一种瞬间的具有咼爆发的电能,它存在于几乎所 有的电力系统中,无论是家用电力还是工业用电。在电压波形上有-快速和瞬时的上升或下降。7隈.这种上升和下降T ransieiitsHU是在正常值御130。敬上,时 间在半个周液之为04闪变最主要的特点超高压:通常的闪变尖峰,它高出正常电路电压幅值的2 50倍,最高可达数万伏。瞬时态:闪变持续的时间非常之短，它可以在数亿分之一 秒内完成从迸发到消失的过程。高频次:闪变的活动十分频繁，可以说闪变无时不有、无 处不在。闪变对电网和用电系统的主要危害£ £ E £ t £ I

2、tLL增加电网的谐振,造成瞬态高电压、高电流增加附加损耗,降低发电、输电效率及设备使用率加速电器设备老化,缩短使用寿命造成电器设备工作不正常/计算机误码及仪表计量不准确电弧炉结构G G G1 炉台；2炉脚；3熔钢；4电弧；5炉体；6电极；7短网；8炉用变 压器电弧炉的供电回路电弧炉冶炼时的电弧电力由电弧炉变压器专门供给。 电炉变压器原边多为10kV及以上电压,副边电压一般 只有几百伏,而电流可达几干安至几百干安,为了适 用电炉的特性，电炉变压器原边有多个抽埜使副边 电压在100-700V间可调,切换抽头即可调节电弧电压 的大小,三相石墨电极插入炉内，通过电极升降装置 可上下调节,从而调节电弧电

3、流的大小。电弧炉的电气特性电弧炉的冶炼过程依据其电气特性分为两个阶段：熔化期和精炼 期。1）无功冲击负荷和端电压的闪变性在熔化期,由于废钢的不规则性和冶炼当中的坍塌, 会频繁地出现电极短路、弧长伸缩，无功功率急剧变化， 引起公共连接点附近的电压产生急剧波动。2）有功负荷的冲击性坍塌引起的电极断弧开路进而造成电流突然变零,这 种有功冲击负荷是随机的、经常发生,它将形成电磁功率 与机械功率的不平衡,影响机组寿命。电弧炉的电气特性 3）伏安曲线的非线性由于外加正弦性电压变动 ,引起的电弧热量和弧柱电阻 的波动,个周期内的伏安特 性如左图所示。电弧炉的工作特性电弧炉的工作特性电弧炉的简化供电系统图左图

4、中U 0为供电电压；X。和R分别为电弧炉供电路总阻抗和电弧电阻；P + jQ为电路复功率。电弧炉的工作特性X。电弧炉的工作特性由图知:设电弧炉的短路容量为：X。电弧炉的工作特性X。电弧炉的工作特性电弧炉的简化供电系统图X。电弧炉的工作特性D电弧炉的工作特性由以上可得：7 S , Sr严+©=）（寸）若Sd是一个不变的量，则 这个圆就是电弧炉有功P 和无功Q的轨迹，被称为功率变化圆。D电弧炉对电能质量的影响I t t I I tt t i i i:电压波动与闪变谐波:电网电压三相不平衡功率因数低OSIfi|lSWH«的强翱I曬觴必要也必须対电弧炉负荷进行无功补偿。动态无功补偿

5、的原理动态无功补偿是指对负荷进行无功补偿时，负 荷消耗的无功由补偿装置无延时地等量输岀无功 的补偿形式。其最明显的特点就是补偿装置的无 或#俞宙奇以自行跟随负载芜功0勺变檢。矢量罪线 性负荷诸如炼钢电弧炉、冷轧或热轧机、铁磁谐 电气化铁振设备、道等在电力系统中的使用越来 越多，它们共同特点是消耗的有功和无功都是动 态随机变化的。传统的静态无功补偿装置对它们 又无能为力、不能胜任，因此需要开发能对随机 变换的负荷无功进行快速跟踪补偿的补偿设备。动态无功补偿的原理动态无功补偿的原理Z 二 R+ JX单相等效电路u ABA%动态补偿特性曲线图动态无功补偿的原理特性曲线有略微向下倾斜的趋势,它表示随着负载消耗的无功功 率Q的增加,系统供电电压就会慢慢下降。动态补偿特性曲线的数学表达式为：AZ7 NO供电电压的变化与无功的变化是成比例关系的。接入无功补偿器装置之后，系统提供的无功Q是动态无功负载消 耗的无功Q l和无功补偿器产生的无功Q的代数和：动态无功补偿的原理当负载消耗的无功Q的变化量为AQ l时，如果 无功补偿器提供的无功总能跟踪Qr的变化量AQ L ,那么Q就不会改变。此时有AQ =0,所以AU =0,即供电电压就可以保持不变，这样就达到了 稳定电压的目的。这就是动态无功无功补偿的原 理。图4.1(b)表示的是对系统进行了动态无功补