電弧爐諧波治理解決方案

隨著煉鋼業和冶煉技術的發展，越來越多的電弧爐設備投入到生產當中，其容量越來越大。由於其自身的工作特性，造成了日益嚴重的諧波汙染問題，嚴重影響到了電能質量，對其諧波治理已經迫在眉睫。

一、基本概述

電弧爐一般是三相式，通過專用電弧爐變壓器供電，變壓器高壓側通常為6.3KV、10KV、35KV，也有110KV，低壓側通常為一百多伏至一千多伏。目前常用的電弧爐規格主要在2T至100T爐之間。

電弧爐屬非線性負荷，在工作的過程中會產生高次諧波，而且電弧爐的用電量很大，電爐變壓器的容量從數兆伏安到數十兆伏安。從鋼鐵的冶煉工藝分，電弧爐的工作過程可分為三個階段：熔化期、氧化期和還原期。鋼鐵在熔化期的用電量很大，氧化期和還原期的用電量明顯降低。鋼鐵在熔化期內不僅電弧爐的用電量*大，而且在這個階段由於下降電極起弧和爐料崩塌使電極接觸廢鋼而造成短路，其後快速提升電極又拉斷電弧造成斷路，短路期間內產生很大的電流，造成三相不平衡。在冶煉過程中由於電磁力和爐內氣流的作用以及鋼液和爐渣的流動，使電弧放電的路徑不斷變化和弧隙電離程度不斷變化，從而引起負荷電流變化大、變化速度快、變化頻繁而無規則。熔化期由於存在大量固體未熔物，爐子狀態不穩定，這時電流波形不規律，諧波含量大，主要是2、3、4、5、6、7等較為低次諧波，含有大量豐富間隙波並伴隨電壓波動和閃變，導致電網電壓和電流的畸變。精煉期電弧爐穩定，諧波含量不大。

諧波濾波器是抑製諧波電壓和諧波電流畸變的主要辦法之一。目前KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置是電弧爐諧波治理*成熟的技術。

二、設計實例

2.1用戶供電係統參數及考核指標
   

2.1.1主變壓器參數

型號：

額定容量：SE＝31.5MVA

電壓變比：110／10KV

短路阻抗百分數：UK＝10.47％

係統短路容量

110KV側：SDMAX＝870MVA

SKMIN1＝652MVA

2.1.2電弧爐的諧波發生量
   

2.2KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置的設計

2.2.1KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置的設計原則

1）KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置在濾除係統諧波的同時具有無功功率補償的作用；

2）KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置投入後保證PCC點的各項諧波指標滿足國家標準關於諧波限值的要求；

3）考核點月平均功率因數滿足平均功率因數≥0.95；

4）仿真計算KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置投入後不與係統發生並聯諧振，即在各種運行方式下諧振點不在主要次諧波頻率下；

5）對KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置過電流、過電壓**性能進行校核；

6）以*經濟的投資來實現本項目KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置的技術、**指標；

7）KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置的分組充分考慮負荷變動、而PCC點處又不允許無功倒送時能方便的切除部分濾波補償支路，同時保證各項諧波指標不超出規定的要求。

2.2.2KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置的配置

KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置主要由濾波電容器、濾波電抗器、控製器及保護裝置、投切濾波器的開關組成。針對係統的諧波情況分彆做四條無源濾波器，濾除係統中2次、3次、4次、5次諧波。

KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置*大輸出的基波無功功率：10622MVAR

動態響應時間《100MS

2.2.3KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置的技術參數

1）根據諧波電流仿真計算濾波器的安裝容量：15600KVAR

2）基波容量：10622KVAR

3）係統電壓：10KV

2.3該電弧爐安裝KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置後，通過KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置投入前和投入後對測量結果的分析，有以下結論：

1）KYSVC高壓靜止式動態無功補償裝置投入運行後，濾波效果滿足國標GB／T1459－93的有關規定。

2）電壓閃變達到國家標準GB12326－2000《電能質量電壓允許波動和閃變》的要求。

3）測量點的功率因數從0.70提高到0.97，節能效果明顯。

4）濾波器運行穩定，滿足濾波器的設計要求。