大容量電弧爐對電網(wǎng)干擾的抑制方法研究

1、大容量電弧爐對電網(wǎng)干擾的抑制方法研究1煉鋼電弧爐對電網(wǎng)的干擾分析電弧波動是對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾的根源。電弧爐在運行時電弧電流受電磁力作用、電極移動以及對流氣體的影響變化劇烈，并且具有很大的隨機性，特別在起爐、廢鋼熔化、打洞塌落、短接廢鋼、氣體噴出時尤為嚴重。劇烈的電弧電流變化，產(chǎn)生劇烈的無功、有功沖擊，以100t交流電弧爐為例，最大的無功沖擊可達到150Mvar。電弧爐煉鋼時產(chǎn)生以下現(xiàn)象：(1)由于電弧電阻的非線性和瞬變性產(chǎn)生高次諧波；(2)

2、交流電弧爐運行時由于三相電弧不對稱，產(chǎn)生負序電流；(3)在劇烈的無功、有功沖擊電流作用下，供電系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈的電壓波動和閃變。電弧爐在熔化期產(chǎn)生高次諧波、負序電流，從而引起電網(wǎng)電壓波動和閃變。世界各國對高次諧波、負序電流注入電網(wǎng)的量，以及電壓波動、閃變的限制值都有明確規(guī)定，以保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量。我國于1990年制訂了標準，對電網(wǎng)的公害加以限制。目前，對于電弧爐產(chǎn)生的高次諧波采用濾波器可以有效地加以抑制。但對于電弧爐引起的電壓波動、閃變的抑

3、制從技術(shù)上來說比較因難，需從多方面綜合考慮加以抑制。2煉鋼電弧爐引起的電壓波動、閃變的抑制方法2.1改進煉鋼工藝、優(yōu)化電弧爐設計參數(shù)(1)廢鋼料預熱電弧爐煉鋼時產(chǎn)生大量的高溫煙氣可用于預熱廢鋼料。電弧爐安裝廢鋼預熱裝置后，可將廢鋼料在裝爐前預熱到700℃左右。在高溫下，一部分不導電的雜質(zhì)被除掉，廢鋼變軟且電阻率變大，熔化期電弧相對穩(wěn)定，引起的電壓波動和閃變相對降低。根據(jù)國外實測的數(shù)據(jù)，利用這種方法可降低電壓波動和閃變約5％左右，效果比較

4、明顯，是一種經(jīng)濟、實用的方法。(2)破碎工藝大塊的廢鋼在電弧爐內(nèi)不易熔化，而且容易短接電極造成短路使電弧不穩(wěn)定，增大了無功沖擊、增加了冶煉時間、降低了效率。因此，現(xiàn)代煉鋼工藝都逐步采用廢鋼破碎和凈化技術(shù)來降低生產(chǎn)成本，同時也降低了熔化期的電壓波動和閃變。(3)噴吹輔助燃料歐洲一些國家的鋼鐵企業(yè)在熔化期噴入重油或天然氣等輔助燃料，以此降低煉鋼綜合成本。經(jīng)過實測，這種煉鋼工藝對降低電壓波動和閃變有一定的作用，目前，我國在大容量超高功率電弧爐

5、上也開始采用這種煉鋼工藝。(4)優(yōu)化電弧爐的設計通過對國外大容量超高功率電弧爐的資料分析，優(yōu)化電弧爐的設計對降低煉鋼時對電網(wǎng)的沖擊作用很大。主要從以下方面進行優(yōu)化：1)提高電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈敏度和快速性，縮短響應時間；2)充分考慮電極系統(tǒng)的固有共振性，消除或減小機械共振對電弧穩(wěn)定性的影響；3)合理選擇三相電極的極心圓直徑，提高電弧的穩(wěn)定性；4)提高電弧爐二次短網(wǎng)的功率因數(shù)。在引進國外電弧爐時，要注意電弧爐結(jié)構(gòu)設計問題。通過優(yōu)化電弧爐本體的

6、設計降低電壓波動和閃變是最有效的方法，可以降低補償容量，減小工程投資。2.2合理選用供電電源(1)采用專用直配線供電采用專用高壓直配線供電最為合理，在電弧爐附近設置電弧爐專用降壓變電所。普通SVC相比較有以下優(yōu)點：響應時間快，對電壓波動、閃變補償率高，可減小補償容量；體積小，重量輕，消耗材料少，運行損耗?。粸V波效果好，不受電網(wǎng)頻率影響，沒有諧波放大作用和諧振問題運行穩(wěn)定；控制強，能實現(xiàn)控制電壓波動、閃變，穩(wěn)定電壓作用，同時也能有效地濾除

7、高次諧波，補償功率因數(shù)。DSTATCOM中的逆變器，一般采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)。換流器件一般采用可關(guān)斷晶閘管（GTO）或絕緣柵雙極晶體管（IGBT），目前采用IGBT器件組成的輕型SVC裝置可做到20Mvar左右，電壓最高為105kV。大容量的補償裝置，一般采用和LC濾波器混合使用的辦法，諧波的高次部分（一般11次以上諧波）由LC濾波器吸收，這樣可以降低換流器件的容量和截止頻率，從而降低設備的造價。DSTATCOM對電壓閃變有較強的

8、抑制作用，根據(jù)瑞典ABB公司技術(shù)交流的資料介紹，采用IGBT做換流器件組成的DSTATCOM可使電壓閃變降低35倍。采用DSTATCOM裝置抑制閃變是目前最好的辦法，但由于目前大功率、快速的半導體元件制造在技術(shù)上還有很多問題，加之控制理論還需進一步研究完善，影響了它的應用。目前只有少數(shù)國家開始應用，而且容量都較小。應用在大容量超高功率電弧爐上的DSTATCOM現(xiàn)在還沒有。隨著GTC、IGBT等電力半導體器件技術(shù)性能的不斷提高，價格不斷下

9、降，控制理論和控制器的不斷完善，DSTATCOM在超高功率電弧爐上的應用將成為現(xiàn)實，因此，國內(nèi)外專家普遍認為DSTATCOM是今后電力系統(tǒng)補償裝置發(fā)展的方向。3結(jié)論煉鋼電弧爐引起的電網(wǎng)電壓波動和閃變是隨機性的，熔化期尤為嚴重。電壓波動和閃變的大小取決于電弧爐本身的結(jié)構(gòu)型式和電弧爐變壓器的容量以及電網(wǎng)的短路容量。抑制電壓波動和閃變的措施應從項目的可研階段進行，首先著眼于電弧爐本身的優(yōu)化設計和運行工況的改善，從根本上降低電壓波動和閃變，其次