煉鋼交流電弧爐電能質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)中的主要設備，已經(jīng)得到廣泛的關注。然而，作為一種典型沖擊性負荷，交流電弧爐的大量應用使得供電系統(tǒng)中的電能質量問題越來越突出。因此，本文以建立精確、實用的電弧模型作為前提，對電弧爐負荷引起的電能質量問題進行系統(tǒng)性分析，并通過靜止同步補償器(STATCOM)進行治理。論文主要研究內容如下:
　　1.提出了一種參數(shù)取值隨弧長時域變化的新型交流電弧爐模型。通過分析電弧的阻抗特性，采用電弧導納作為狀態(tài)變量，對原交流電弧

2、時域微分模型進行了改進，在此基礎上引入時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)估算方法簡潔，適用于不同噸位設計和規(guī)格參數(shù)的電弧爐。通過對模型進行比較分析，驗證了新模型的正確性。
　　2.建立了以實際100噸煉鋼交流電弧爐為對象的電氣系統(tǒng)仿真模型，并在弧長隨機變化的條件下對其引起的電網(wǎng)三相不平衡、諧波、電壓波動及閃變等電能質量問題進行分析。當三相弧長不同時，電弧爐負

3、載處于三相不平衡狀態(tài)，某一相弧長變化時，與該相弧長相對應的電壓、電流變化最大，并且該相電流的變化會對另外兩相電流產(chǎn)生較大影響;當電弧爐運行在熔化期時母線處各相諧波電流超標現(xiàn)象嚴重，而精煉期電弧爐對電網(wǎng)的諧波污染相對較小;通過理論估算與實際仿真相結合的方法，對電弧爐引起的電網(wǎng)無功沖擊、電壓波動及閃變問題進行了分析，當電弧爐運行在三相電極接地短路工況下時，產(chǎn)生劇烈的無功沖擊，并且最大電壓波動值超出國標限值。以上結果表明，新型電弧爐模型可用于

4、電能質量分析，從而驗證了模型的準確性和實用性。
　　3.提出了一種基于STATCOM的電弧爐供電系統(tǒng)無功補償方案，采用改進型id-iq電流檢測法對諧波及無功電流進行檢測，并設計了一種滯環(huán)電流跟蹤控制器。結合實際電弧爐供電系統(tǒng)，對STATCOM主電路的參數(shù)進行估算，將STATCOM并聯(lián)接入系統(tǒng)35kV側，進行諧波抑制和無功補償。投入STATCOM之后，熔化期系統(tǒng)母線處諧波電流大幅度降低，控制在國標限值以內，同時三相不平衡也得到了明顯