电弧炉炼钢合理供电新技术课件

电弧炉炼钢合理供电技术电弧炉炼钢合理供电新技术1电弧炉炼钢合理供电技术电弧炉炼钢合理供电新技术11超高功率供电

电弧炉的电气运行理论和操作技术的不断进步：近期采用“高电压、长电弧、高功率系数”的操作制度；炉衬的热负荷大幅度增加，相应的技术发展有：提高耐材质量、水冷炉壁、泡沫渣等；电弧炉炼钢合理供电新技术21超高功率供电电弧炉的电气运行理论和操作技术的不

二次回路的电流强度大大增加，降低回路阻抗和进一步改善三相平衡成了重要问题；熔炼工艺的变化：为了充分利用变压器的能力，传统的电弧炉三期操作消亡，电弧炉变成了一台高效的熔化炉；

电弧炉炼钢合理供电新技术3二次回路的电流强度大大增加，降低回路阻抗和进一步

电弧炉机械结构、自动化系统不断进步，促进了高效、优质、低成本三方面综合发展，如底出钢技术，过程计算机控制；熔炼周期缩短，物料输送和试样化验等负担大大增加。电弧炉炼钢合理供电新技术4电弧炉机械结构、自动化系统不断进步，促进了高效、AC炉的变压器功率电弧炉炼钢合理供电新技术5AC炉的变压器功率电弧炉炼钢合理供电新技术5DC炉的有效功率电弧炉炼钢合理供电新技术6DC炉的有效功率电弧炉炼钢合理供电新技术62合理供电技术电弧炉炼钢合理供电新技术72合理供电技术电弧炉炼钢合理供电新技术72.1技术背景●近年电炉钢比约15%，约3200万吨/年●大于50t/35MVA电炉已有50余座投产●引进大型电炉，约计4~5亿美元●电炉电耗约占总能耗的60~70%电弧炉炼钢合理供电新技术82.1技术背景●近年电炉钢比约15%，约3200万吨/年电弧2.2技术路线基于大型交流电弧炉现有装备●电气运行合理化●充分发挥主变压器的能力●达到高效、节能的目的电弧炉炼钢合理供电新技术92.2技术路线基于大型交流电弧炉现有装备电弧炉炼钢合理供电新2.3技术原理高阻抗电弧炉主电路电弧炉炼钢合理供电新技术102.3技术原理高阻抗电弧炉主电路电弧炉炼钢合理供电新技术10合理供电技术的电工学基础电弧炉炼钢合理供电新技术11合理供电技术的电工学基础电弧炉炼钢合理供电新技术11

电弧炉炼钢供电制度应用的基本公式（1）电弧炉炼钢合理供电新技术12电弧炉炼钢供电制度应用的基本公式（1）电弧炉炼钢合理供电新技电弧炉炼钢供电制度应用的基本公式（2）电弧炉炼钢合理供电新技术13电弧炉炼钢供电制度应用的基本公式（2）电弧炉炼钢合理供电新技电弧炉电气特性曲线

电弧炉炼钢合理供电新技术14电弧炉电气特性曲线电弧炉炼钢合理供电新技术14超高功率电弧炉与小电炉电气运行的比较电弧炉炼钢合理供电新技术15超高功率电弧炉与小电炉电气运行的比较电弧炉炼钢合理供电新技术高阻抗与普通阻抗电弧炉比较电弧炉炼钢合理供电新技术16高阻抗与普通阻抗电弧炉比较电弧炉炼钢合理供电新技术162.4关键技术

●确定电气运行的基本参数 ●操作电抗的非线性(测定、建模) ●可操作(S,PF)的工作点总表 ●优化供电曲线电弧炉炼钢合理供电新技术172.4关键技术 ●确定电气运行的基本参数电弧炉炼钢合理供电确定电气运行的基本参数电弧炉炼钢合理供电新技术18确定电气运行的基本参数电弧炉炼钢合理供电新技术18

Schneider线路监控仪

(211专款购置)

型号：CM-22502台

CM-23501台精度：0.2级软件：SMS-1500记录：笔记本电脑功能：硬件、软件(下页)电弧炉炼钢合理供电新技术19

Schneider线路监控仪

(211专款购置)型号：C功能表硬件功能

PowerLogic2000电力参数线路监控仪是一种多功能数字仪表，集数据采集、控制设备于一体，能替代多种仪表、继电器、传感器及其它元件。

软件功能

SMS-1500软件支持各种实时数据显示，包括表格、直方图和模拟表盘等。SMS-1500软件面向客户，包括创建用户表格，增添电气参数等。电弧炉炼钢合理供电新技术20功能表硬件功能电弧炉炼钢合理供电新技术20建立电抗模型的基点(1)基波50赫兹的含有各次谐波的正弦波

(2)运行中三相不平衡系数为1.66%(3)要求模型满足电弧炉电极电流从开路到短路的过程中，操作电抗随电极电流的变化服从一种变化规律(4)模型与谐波分析有较好的吻合电弧炉炼钢合理供电新技术21建立电抗模型的基点(1)基波50赫兹的含有各次谐波的正弦波电电气圆图电弧炉炼钢合理供电新技术22电气圆图电弧炉炼钢合理供电新技术22可操作的工作点总表工作电流Curve1Curve2Curve3Curve4Curve5Curve6级别U2SPFSPFSPFSPFSPFSPF221050430.919450.908480.897510.886530.874550.862211004450.911480.9480.888500.876530.863550.84920962430.903450.891480.878500.864530.850550.83519924430.894450.881480.866500.852520.836550.8218888430.885450.870470.855500.838520.821550.80417855420.874450.858470.841500.824520.805540.78616825420.862450.845470.826500.807520.786540.76515800420.851450.833470.813500.792520.769540.746电弧炉炼钢合理供电新技术23可操作的工作点总表工作电流Curve1Curve2Cur制定电弧炉炼钢供电制度的基本原则－以安全、稳定、高效运行为依据，选择供电曲线的电气运行工作点。即要求：表观功率S≤SF

功率因数≤0.84~0.85≥0.75

电弧功率近可能大MaxParc－设定电能需求量和各阶段时间长度。要求总通电时间符合生产节奏要求。－尽量简化供电曲线，减少有载切换电压级别次数。电弧炉炼钢合理供电新技术24制定电弧炉炼钢供电制度的基本原则－以安全、稳定、高效运行为依优化的供电曲线电弧炉炼钢合理供电新技术25优化的供电曲线电弧炉炼钢合理供电新技术253大型电弧炉炼钢供电制度的研究(1)天津钢管公司150t/90MVA超高功率电弧炉(2)抚顺特殊钢公司50t/35MVA超高功率电弧炉(3)南京钢铁集团公司70t/60MVA高阻抗电弧炉电弧炉炼钢合理供电新技术263大型电弧炉炼钢供电制度的研究(1)天津钢管公司150t/9炼钢过程中电气运行状态的评价

测量精度的评价

三相电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数及对应均值的相对误差最大值为0.97%电弧炉炼钢合理供电新技术27炼钢过程中电气运行状态的评价

南钢100t/60MVA三相不平衡评价

电流A电压kV平均值1160.5030.69标准差S19.260.11变异系数CV=1.66%0.36%电弧炉炼钢合理供电新技术28

南钢100t/60MVA三相不平衡评价

电流A电压kV平均电抗器上端电压波形(A相为代表)起弧期氧化精炼期熔化期电弧炉炼钢合理供电新技术29电抗器上端电压波形(A相为代表)起弧期氧化精炼期熔化期电弧电抗器上端电流波形(A相为代表)起弧期氧化精炼期熔化期电弧炉炼钢合理供电新技术30电抗器上端电流波形(A相为代表)起弧期氧化精炼期熔化期电弧电抗器上、下端各次谐波电压分量

电弧炉炼钢合理供电新技术31电抗器上、下端各次谐波电压分量电弧炉炼钢合理供电新技术31电抗器上、下端谐波电流分量

电弧炉炼钢合理供电新技术32电抗器上、下端谐波电流分量电弧炉炼钢合理供电新技术32傅立叶分析式式中：电弧炉炼钢合理供电新技术33傅立叶分析式式中：电弧炉炼钢合理供电新技术33电抗率K=Xop/Xsc

Xsc短路电抗(接近于基波下的电抗值)

Xop操作电抗(含各次谐波的电抗值)其中，n为谐波次数(n=1~31)An为第n次谐波的分量(An=an/a1,与前面付立叶公式相同)

电弧炉炼钢合理供电新技术34电抗率K=Xop/Xsc

Xsc短路电抗(接近于基操作电抗的非线性电弧炉炼钢合理供电新技术35操作电抗的非线性电弧炉炼钢合理供电新技术35

抚钢50tUHP－EAF工作电抗模型

电弧炉炼钢合理供电新技术36抚钢50tUHP－EAF工作电抗模型电弧炉炼钢合理供电新南钢100t高阻抗电弧炉的工作电抗模型

电弧炉炼钢合理供电新技术37南钢100t高阻抗电弧炉的工作电抗模型电弧炉炼钢合理供电新天管150t电弧炉的工作电抗模型电弧炉炼钢合理供电新技术38天管150t电弧炉的工作电抗模型电弧炉炼钢合理供电新技术38电压U2（V）892865839811786762739717697操作电抗XOP（mΩ）3.373.373.373.383.383.393.393.403.40电压U2（V）678651627602579558538520

操作电抗XOP（mΩ）3.413.423.433.443.453.463.473.48

各级电压下所使用的操作电抗值电弧炉炼钢合理供电新技术39电压U2（V）89286583981178676273971

Curve1Curve2Curve3Curve4Curve5Curve6tapTapvoltKAMWKAMWKAMWKAMWKAMWKAMW35892638060785876567354725169348656478627760745873547052683383964766375617458705568536632811657263716169586756655363317866368626759665764546252603076261636062576155605359515729739626260615859565854575255287176259615859575656545452532769761565955575455535352515026678595357525551545051494947

德方提供的150t超高功率电弧炉供电工作点总表电弧炉炼钢合理供电新技术40

Curve1Curve2Curve3Curve4Curv天管150t电弧炉电气圆图电弧炉炼钢合理供电新技术41天管150t电弧炉电气圆图电弧炉炼钢合理供电新技术41天管150t/90MVA电弧炉

高电压级别工作点的评估级电压VCurve1Curve2Curve3Curve4Curve5Curve635892◆◆◆★★★★★★34865◆◆○○○★★★★33836◆○○○★★★32811○○○○○★31～19

均可安全稳定运行◆◆－变压器过载严重，不宜长期使用；◆－变压器略有过载；★★－cosФ值太高，不能稳定运行；★－cosФ值过高，不宜使用。○－可以安全、稳定运行。电弧炉炼钢合理供电新技术42天管150t/90MVA电弧炉

高电压级别工作点的评估级电压

STEP1.BASKETKWHVP2.BASKETKWHVP3.BASKETKWHVPREFININGKWHVP1.START1000271100027110002711003012.MAIN

353

353

333202111.DEPAR21003422100342200033151912.DEPAR200033120003213000311

3.DEPAR150032117003112000301

4.DEPAR20003112100301

OPERATINGDIAGRAMELECTRIC03电弧炉炼钢合理供电新技术43

1.BASKET2.BASKET3.BASKETREFIN供电曲线的分析（能量积分）

Start100027，1MainE35，3Depar210034，2Depar200033，1Depar150032，1Depar200031，1电弧炉炼钢合理供电新技术44供电曲线的分析（能量积分）电弧炉炼钢合理供电新技术44

STEP1.BASKETKWHVP2.BASKETKWHVP3.BASKETKWHVPREFININGKWHVP1.START1500291150029115002911003212.MAIN

343

343

343203211.DEPAR21003432100343200034253212.DEPAR200034220003423000341

3.DEPAR100034110003412000341

4.DEPAR20003411000341

OPERATINGDIAGRAMELECTRIC新03电弧炉炼钢合理供电新技术45

1.BASKET2.BASKET3.BASKETREFIN加入铁水的供电曲线（南钢）

全废钢的供电曲线（抚钢）电弧炉炼钢合理供电新技术46加入铁水的供电曲线（南钢）全废钢的供电曲线（抚钢）电弧4智能电弧炉电弧炉炼钢合理供电新技术474智能电弧炉电弧炉炼钢合理供电新技术47神经元电弧炉炼钢合理供电新技术48神经元电弧炉炼钢合理供电新技术48神经网络电弧炉炼钢合理供电新技术49神经网络电弧炉炼钢合理供电新技术49智能电弧炉控制特征电弧炉炼钢合理供电新技术50智能电弧炉控制特征电弧炉炼钢合理供电新技术50智能电弧炉的效果

美国依阿华（Iowa）州的北星（NorthStar）钢厂与米尔切克（Milltech·HOH）公司合作研究用神经网络技术改善电弧炉的电极控制，1991年9月在一台80吨交流电弧炉炼钢生产中投入运行，所取得的成绩是：生产率提高10%～20%电极消耗量降低0.4~0.6kg/t电能消耗减少18～20kwh/t

年效益216万美元电弧炉炼钢合理供电新技术51智能电弧炉的效果美国依阿华（Iowa）电弧炉炼钢合理供电技术电弧炉炼钢合理供电新技术52电弧炉炼钢合理供电技术电弧炉炼钢合理供电新技术11超高功率供电

电弧炉的电气运行理论和操作技术的不断进步：近期采用“高电压、长电弧、高功率系数”的操作制度；炉衬的热负荷大幅度增加，相应的技术发展有：提高耐材质量、水冷炉壁、泡沫渣等；电弧炉炼钢合理供电新技术531超高功率供电电弧炉的电气运行理论和操作技术的不

二次回路的电流强度大大增加，降低回路阻抗和进一步改善三相平衡成了重要问题；熔炼工艺的变化：为了充分利用变压器的能力，传统的电弧炉三期操作消亡，电弧炉变成了一台高效的熔化炉；

电弧炉炼钢合理供电新技术54二次回路的电流强度大大增加，降低回路阻抗和进一步

电弧炉机械结构、自动化系统不断进步，促进了高效、优质、低成本三方面综合发展，如底出钢技术，过程计算机控制；熔炼周期缩短，物料输送和试样化验等负担大大增加。电弧炉炼钢合理供电新技术55电弧炉机械结构、自动化系统不断进步，促进了高效、AC炉的变压器功率电弧炉炼钢合理供电新技术56AC炉的变压器功率电弧炉炼钢合理供电新技术5DC炉的有效功率电弧炉炼钢合理供电新技术57DC炉的有效功率电弧炉炼钢合理供电新技术62合理供电技术电弧炉炼钢合理供电新技术582合理供电技术电弧炉炼钢合理供电新技术72.1技术背景●近年电炉钢比约15%，约3200万吨/年●大于50t/35MVA电炉已有50余座投产●引进大型电炉，约计4~5亿美元●电炉电耗约占总能耗的60~70%电弧炉炼钢合理供电新技术592.1技术背景●近年电炉钢比约15%，约3200万吨/年电弧2.2技术路线基于大型交流电弧炉现有装备●电气运行合理化●充分发挥主变压器的能力●达到高效、节能的目的电弧炉炼钢合理供电新技术602.2技术路线基于大型交流电弧炉现有装备电弧炉炼钢合理供电新2.3技术原理高阻抗电弧炉主电路电弧炉炼钢合理供电新技术612.3技术原理高阻抗电弧炉主电路电弧炉炼钢合理供电新技术10合理供电技术的电工学基础电弧炉炼钢合理供电新技术62合理供电技术的电工学基础电弧炉炼钢合理供电新技术11

电弧炉炼钢供电制度应用的基本公式（1）电弧炉炼钢合理供电新技术63电弧炉炼钢供电制度应用的基本公式（1）电弧炉炼钢合理供电新技电弧炉炼钢供电制度应用的基本公式（2）电弧炉炼钢合理供电新技术64电弧炉炼钢供电制度应用的基本公式（2）电弧炉炼钢合理供电新技电弧炉电气特性曲线

电弧炉炼钢合理供电新技术65电弧炉电气特性曲线电弧炉炼钢合理供电新技术14超高功率电弧炉与小电炉电气运行的比较电弧炉炼钢合理供电新技术66超高功率电弧炉与小电炉电气运行的比较电弧炉炼钢合理供电新技术高阻抗与普通阻抗电弧炉比较电弧炉炼钢合理供电新技术67高阻抗与普通阻抗电弧炉比较电弧炉炼钢合理供电新技术162.4关键技术

●确定电气运行的基本参数 ●操作电抗的非线性(测定、建模) ●可操作(S,PF)的工作点总表 ●优化供电曲线电弧炉炼钢合理供电新技术682.4关键技术 ●确定电气运行的基本参数电弧炉炼钢合理供电确定电气运行的基本参数电弧炉炼钢合理供电新技术69确定电气运行的基本参数电弧炉炼钢合理供电新技术18

Schneider线路监控仪

(211专款购置)

型号：CM-22502台

CM-23501台精度：0.2级软件：SMS-1500记录：笔记本电脑功能：硬件、软件(下页)电弧炉炼钢合理供电新技术70

Schneider线路监控仪

(211专款购置)型号：C功能表硬件功能

PowerLogic2000电力参数线路监控仪是一种多功能数字仪表，集数据采集、控制设备于一体，能替代多种仪表、继电器、传感器及其它元件。

软件功能

SMS-1500软件支持各种实时数据显示，包括表格、直方图和模拟表盘等。SMS-1500软件面向客户，包括创建用户表格，增添电气参数等。电弧炉炼钢合理供电新技术71功能表硬件功能电弧炉炼钢合理供电新技术20建立电抗模型的基点(1)基波50赫兹的含有各次谐波的正弦波

(2)运行中三相不平衡系数为1.66%(3)要求模型满足电弧炉电极电流从开路到短路的过程中，操作电抗随电极电流的变化服从一种变化规律(4)模型与谐波分析有较好的吻合电弧炉炼钢合理供电新技术72建立电抗模型的基点(1)基波50赫兹的含有各次谐波的正弦波电电气圆图电弧炉炼钢合理供电新技术73电气圆图电弧炉炼钢合理供电新技术22可操作的工作点总表工作电流Curve1Curve2Curve3Curve4Curve5Curve6级别U2SPFSPFSPFSPFSPFSPF221050430.919450.908480.897510.886530.874550.862211004450.911480.9480.888500.876530.863550.84920962430.903450.891480.878500.864530.850550.83519924430.894450.881480.866500.852520.836550.8218888430.885450.870470.855500.838520.821550.80417855420.874450.858470.841500.824520.805540.78616825420.862450.845470.826500.807520.786540.76515800420.851450.833470.813500.792520.769540.746电弧炉炼钢合理供电新技术74可操作的工作点总表工作电流Curve1Curve2Cur制定电弧炉炼钢供电制度的基本原则－以安全、稳定、高效运行为依据，选择供电曲线的电气运行工作点。即要求：表观功率S≤SF

功率因数≤0.84~0.85≥0.75

电弧功率近可能大MaxParc－设定电能需求量和各阶段时间长度。要求总通电时间符合生产节奏要求。－尽量简化供电曲线，减少有载切换电压级别次数。电弧炉炼钢合理供电新技术75制定电弧炉炼钢供电制度的基本原则－以安全、稳定、高效运行为依优化的供电曲线电弧炉炼钢合理供电新技术76优化的供电曲线电弧炉炼钢合理供电新技术253大型电弧炉炼钢供电制度的研究(1)天津钢管公司150t/90MVA超高功率电弧炉(2)抚顺特殊钢公司50t/35MVA超高功率电弧炉(3)南京钢铁集团公司70t/60MVA高阻抗电弧炉电弧炉炼钢合理供电新技术773大型电弧炉炼钢供电制度的研究(1)天津钢管公司150t/9炼钢过程中电气运行状态的评价

测量精度的评价

三相电压、电流、有功、无功、视在功率、功率因数及对应均值的相对误差最大值为0.97%电弧炉炼钢合理供电新技术78炼钢过程中电气运行状态的评价

南钢100t/60MVA三相不平衡评价

电流A电压kV平均值1160.5030.69标准差S19.260.11变异系数CV=1.66%0.36%电弧炉炼钢合理供电新技术79

南钢100t/60MVA三相不平衡评价

电流A电压kV平均电抗器上端电压波形(A相为代表)起弧期氧化精炼期熔化期电弧炉炼钢合理供电新技术80电抗器上端电压波形(A相为代表)起弧期氧化精炼期熔化期电弧电抗器上端电流波形(A相为代表)起弧期氧化精炼期熔化期电弧炉炼钢合理供电新技术81电抗器上端电流波形(A相为代表)起弧期氧化精炼期熔化期电弧电抗器上、下端各次谐波电压分量

电弧炉炼钢合理供电新技术82电抗器上、下端各次谐波电压分量电弧炉炼钢合理供电新技术31电抗器上、下端谐波电流分量

电弧炉炼钢合理供电新技术83电抗器上、下端谐波电流分量电弧炉炼钢合理供电新技术32傅立叶分析式式中：电弧炉炼钢合理供电新技术84傅立叶分析式式中：电弧炉炼钢合理供电新技术33电抗率K=Xop/Xsc

Xsc短路电抗(接近于基波下的电抗值)

Xop操作电抗(含各次谐波的电抗值)其中，n为谐波次数(n=1~31)An为第n次谐波的分量(An=an/a1,与前面付立叶公式相同)

电弧炉炼钢合理供电新技术85电抗率K=Xop/Xsc

Xsc短路电抗(接近于基操作电抗的非线性电弧炉炼钢合理供电新技术86操作电抗的非线性电弧炉炼钢合理供电新技术35

抚钢50tUHP－EAF工作电抗模型

电弧炉炼钢合理供电新技术87抚钢50tUHP－EAF工作电抗模型电弧炉炼钢合理供电新南钢100t高阻抗电弧炉的工作电抗模型

电弧炉炼钢合理供电新技术88南钢100t高阻抗电弧炉的工作电抗模型电弧炉炼钢合理供电新天管150t电弧炉的工作电抗模型电弧炉炼钢合理供电新技术89天管150t电弧炉的工作电抗模型电弧炉炼钢合理供电新技术38电压U2（V）892865839811786762739717697操作电抗XOP（mΩ）3.373.373.373.383.383.393.393.403.40电压U2（V）678651627602579558538520

操作电抗XOP（mΩ）3.413.423.433.443.453.463.473.48

各级电压下所使用的操作电抗值电弧炉炼钢合理供电新技术90电压U2（V）89286583981178676273971

Curve1Curve2Curve3Curve4Curve5Curve6tapTapvoltKAMWKAMWKAMWKAMWKAMWKAMW35892638060785876567354725169348656478627760745873547052683383964766375617458705568536632811657263716169586756655363317866368626759665764546252603076261636062576155605359515729739626260615859565854575255287176259615859575656545452532769761565955575455535352515026678595357525551545051494947

德方提供的150t超高功率电弧炉供电工作点总表电弧炉炼钢合理供电新技术91

Curve1Curve2Curve3Curve4Curv天管150t电弧炉电气圆图电弧炉炼钢合理供电新技术92天管150t电弧炉电气圆图电弧炉炼钢合理供电新技术41天管150t/90MVA电弧炉

高电压级别工作点的评估级电压VCurve1Curve2Curve3Curve4Curve5Curve635892◆◆◆★★★★★★34865◆◆○○○★★★★33836◆○○○★★★32811○○○○○★31～19

均可安全稳定运行◆◆－变压器过载严重，不宜长期使用；◆－变压器略有过载；★★－cosФ值太高，不能稳定运行；★－cosФ值过高，不宜使用。○－可以安全、稳定运行。电弧炉炼钢合理供电新技术93天管150t/90MVA电弧炉

高电压级别工作点的评估级电压

STEP1.BASKETKWHVP2.BASKETKWHVP3.BASKETKWHVPREFININGKWHVP1.START1000271100027110002711003012.MAIN

353

353

333202111.DEPAR21003422100342200033