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1、隨著世界經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展,非線性負(fù)荷的數(shù)量、種類和用電量與日俱增。這些非線性負(fù)荷不可避免地會(huì)產(chǎn)生諧波,導(dǎo)致電網(wǎng)電壓畸變率的上升,對(duì)輸電線路、電氣設(shè)備、通訊設(shè)備造成不利影響,甚至?xí)痣娏υO(shè)備損壞和電網(wǎng)安全事故。因此,對(duì)電力系統(tǒng)諧波進(jìn)行研究是非常緊迫和有必要的。近年來(lái),在煉鋼業(yè)和冶煉技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí),越來(lái)越多的電弧爐設(shè)備被應(yīng)用于金屬冶煉行業(yè),其容量也越來(lái)越大,逐漸成為電網(wǎng)中一種重要的諧波源,所以,對(duì)電弧爐諧波進(jìn)行分析和研究具有很大的實(shí)際
2、意義。
在分析電弧爐之前,應(yīng)該充分了解它的工作原理和特點(diǎn),并建立起合適的理論模型。本文首先簡(jiǎn)述了電弧爐的發(fā)展過(guò)程,結(jié)合其煉鋼原理分析了熔化期、氧化期和還原期的工作特點(diǎn),闡述了它給電力系統(tǒng)帶來(lái)的諧波、電壓閃變、三相不平衡、功率因數(shù)低、影響電氣設(shè)備正常工作等問(wèn)題,并針對(duì)電弧爐諧波問(wèn)題簡(jiǎn)單介紹了目前常用的幾種諧波分析方法。在上述工作的基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了電弧爐交流電弧的物理特性和其電氣系統(tǒng)各模塊的簡(jiǎn)化等效電路,推導(dǎo)了交流電弧相應(yīng)的電阻
3、性模型及其電氣系統(tǒng)的狀態(tài)方程,最后針對(duì)交流電弧電阻模型的各個(gè)參數(shù),給出了可行的估算方法。
接著,論文從兩個(gè)方面開展研究了電弧爐建模及其對(duì)電網(wǎng)影響的研究。論文建立了一種交流電弧爐時(shí)域等效電壓源模型,先基于分段線性化的方法對(duì)電弧爐V-I特性曲線進(jìn)行線性化,考慮電弧爐實(shí)時(shí)有功,可以推導(dǎo)出電弧爐的靜態(tài)模型,適用于電弧爐諧波分析;在電弧爐電阻的靜態(tài)模型上,疊加正弦信號(hào)或白噪聲隨機(jī)信號(hào),可以推導(dǎo)出適用于電壓波動(dòng)和閃變研究的,反映電弧爐動(dòng)態(tài)
4、特性的動(dòng)態(tài)模型?;赑SCAD完成了模型搭建,仿真結(jié)果符合實(shí)際測(cè)量的電弧電壓動(dòng)態(tài)特性,從而證明了該模型的準(zhǔn)確性。
論文建立了考慮背景諧波的含電弧爐電力系統(tǒng)模型,進(jìn)行諧波分析。采用PSCAD自帶電弧爐和基于諧波電流源的電弧爐兩種建模方法,基于某煉鋼廠實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),仿真獲得背景諧波電源出口處電壓和電弧爐接入點(diǎn)電壓,對(duì)這兩點(diǎn)的電壓進(jìn)行三相傅里葉分解,從而進(jìn)行諧波分析。通過(guò)仿真結(jié)果可以得出:電弧爐諧波注入會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變,而且這種畸
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