煉鋼交流電弧爐電能質(zhì)量問題的分析與治理研究.pdf

1、交流電弧爐作為煉鋼行業(yè)中的主要設(shè)備，已經(jīng)得到廣泛的關(guān)注。然而，作為一種典型沖擊性負(fù)荷，交流電弧爐的大量應(yīng)用使得供電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量問題越來(lái)越突出。因此，本文以建立精確、實(shí)用的電弧模型作為前提，對(duì)電弧爐負(fù)荷引起的電能質(zhì)量問題進(jìn)行系統(tǒng)性分析，并通過靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)進(jìn)行治理。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.提出了一種參數(shù)取值隨弧長(zhǎng)時(shí)域變化的新型交流電弧爐模型。通過分析電弧的阻抗特性，采用電弧導(dǎo)納作為狀態(tài)變量，對(duì)原交流電弧

2、時(shí)域微分模型進(jìn)行了改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上引入時(shí)域變化的電弧半徑和電弧電壓作為參變量，并給出模型參數(shù)的估算方法，從而建立了新模型。該模型物理意義明確，參數(shù)估算方法簡(jiǎn)潔，適用于不同噸位設(shè)計(jì)和規(guī)格參數(shù)的電弧爐。通過對(duì)模型進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證了新模型的正確性。
　　2.建立了以實(shí)際100噸煉鋼交流電弧爐為對(duì)象的電氣系統(tǒng)仿真模型，并在弧長(zhǎng)隨機(jī)變化的條件下對(duì)其引起的電網(wǎng)三相不平衡、諧波、電壓波動(dòng)及閃變等電能質(zhì)量問題進(jìn)行分析。當(dāng)三相弧長(zhǎng)不同時(shí)，電弧爐負(fù)

3、載處于三相不平衡狀態(tài)，某一相弧長(zhǎng)變化時(shí)，與該相弧長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的電壓、電流變化最大，并且該相電流的變化會(huì)對(duì)另外兩相電流產(chǎn)生較大影響;當(dāng)電弧爐運(yùn)行在熔化期時(shí)母線處各相諧波電流超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，而精煉期電弧爐對(duì)電網(wǎng)的諧波污染相對(duì)較小;通過理論估算與實(shí)際仿真相結(jié)合的方法，對(duì)電弧爐引起的電網(wǎng)無(wú)功沖擊、電壓波動(dòng)及閃變問題進(jìn)行了分析，當(dāng)電弧爐運(yùn)行在三相電極接地短路工況下時(shí)，產(chǎn)生劇烈的無(wú)功沖擊，并且最大電壓波動(dòng)值超出國(guó)標(biāo)限值。以上結(jié)果表明，新型電弧爐模型可用于

4、電能質(zhì)量分析，從而驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。
　　3.提出了一種基于STATCOM的電弧爐供電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償方案，采用改進(jìn)型id-iq電流檢測(cè)法對(duì)諧波及無(wú)功電流進(jìn)行檢測(cè)，并設(shè)計(jì)了一種滯環(huán)電流跟蹤控制器。結(jié)合實(shí)際電弧爐供電系統(tǒng)，對(duì)STATCOM主電路的參數(shù)進(jìn)行估算，將STATCOM并聯(lián)接入系統(tǒng)35kV側(cè)，進(jìn)行諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償。投入STATCOM之后，熔化期系統(tǒng)母線處諧波電流大幅度降低，控制在國(guó)標(biāo)限值以內(nèi)，同時(shí)三相不平衡也得到了明顯