電弧爐煉鋼供電系統(tǒng)的無功動態(tài)補償

一臺電弧爐短路時的短路容量SL可由下式確定：SL=（5）

式中：k為電弧爐三相短路電流倍數(shù)，高功率電弧爐為1.7～2.1，普通功率為2.5～3.5；

SLB為電爐變壓器額定容量。

式（5）給出了系統(tǒng)短路容量和電弧爐短路容量之間的關系。那么，多大容量的電弧爐可以接到多大容量的電網(wǎng)上去呢？

首先，美國AIEE委員會提出了煉鋼電弧爐允許接到電網(wǎng)上的限制曲線1和1′，見圖3。該二曲線是根據(jù)

(b)無功功率變化示意圖

(a)靜補裝置系統(tǒng)原理圖

圖1靜補裝置工作原理

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電弧爐煉鋼供電系統(tǒng)的無功動態(tài)補償

(a)整體電路圖

圖3電弧爐允許接到電網(wǎng)上限制曲線

(b)局部電路圖

圖2煉鋼電弧爐的典型供電線路

全美電力公司試驗發(fā)表的互降常數(shù)xmn得出的，即

xmn=SLB/SDR(6)

式中：SDR為在觀測點的系統(tǒng)短路容量。

如果xmn值位于曲線1下面，則電弧爐允許接入系統(tǒng)，不需要采取電壓波動補償措施。如果xmn值位于曲線1′上方，電弧爐不允許接入電網(wǎng)，或者采取電壓波動補償措施后，方可接入電網(wǎng)。如果xmn值在曲線1和1′之間時，是否需要采取電壓波動補償措施，取決于供電系統(tǒng)對電壓質(zhì)量的要求程度，送電后，一旦發(fā)生不允許的現(xiàn)象時，可在用戶側采取電壓波動補償措施。在許多國家里，電壓波動允許值小于xmn值，因此通常均采用xmn=SLB/SDR作為電弧爐被允許接到電網(wǎng)上的技術條件。由圖3可以看出，對于1000kVA的電弧爐變壓器而言，當系統(tǒng)短路容量SDR大于電弧爐變壓器容量的100倍時，電弧爐可以無條件地接入到電網(wǎng)中去，如果上述條件得不到滿足，即xmn值位于圖3曲線1′上方或者1和1′之間時，則需裝設靜補裝置。

第二種方法是國際電熱委員會提出的高功率、超高功率電弧爐被允許接到電網(wǎng)上的限制曲線，見圖4。由圖4可以看出，電弧爐被允許接到電網(wǎng)上的條件決定于電爐變壓器容量以及電極短路容量與系統(tǒng)短路容量之比。在一般情況下，電極短路容量對臨界母線上短路容量的比值不超過0.02時，允許電弧爐接到電網(wǎng)上去。

圖中：SJD和SDR分別為電極短路容量和系統(tǒng)短路容量。

3相控型無功補償裝置容量的計算

根據(jù)我國國家標準《電力設計技術電熱裝置篇》第19條規(guī)定：三相電弧煉鋼爐工作短路時引起的供電母線上電壓波動值不應超過5％。另據(jù)冶金工業(yè)部《鋼鐵企業(yè)電力設計手冊》第五章電弧爐煉鋼車間中的規(guī)定：電弧爐工作短路引起的供電電壓波動限制在5％以下。按照上述規(guī)定，圖2中靜補裝置容量QSVC可由下式確定：Δu=0.05=（7）

式中：QSVC為靜補裝置無功變化范圍。

當多臺電弧爐同時工作時，電弧爐供電母線B、C點的合成電壓波動亦不應超過允許值5％。當圖2中母線uA上的電壓波動允許值給出之后，當K1斷開時，電爐母線uB上的電壓波動允許值由下式確定：ΔuB=ΔuA（8）

式中：ΔuA和ΔuB分別為系統(tǒng)母線上和電爐母線上的電壓波動允許值。

本文討論的靜補裝置原理圖示于圖2(b)，它由晶閘管控制電抗器（TCR）和固定濾波器組（FC）構成[2]。前者能夠將TCR消耗的無功功率由0改變到QTCR；

圖4電弧爐鋼爐被允許接到電網(wǎng)上的限制曲線

（1允許接入2邊緣區(qū)域3不允許接入）

圖5某鋼廠30t電弧爐供電系統(tǒng)圖