高阻抗电弧炉的供电电路.doc

高阻抗电弧炉的供电电路        摘要:高阻抗电弧炉的供电电路具有以下特征:即电弧连续燃烧特性、高阻抗特性以及较高的变压器二次电压。介绍了带有饱和电抗器和固定电抗器的高阻抗电弧炉。关键词:高阻抗电弧炉,饱和电抗器,电压闪变0   引言   高阻抗电弧炉是一种高效率的新型炼钢炉,它具有一系列突出的优点:能大幅度地降低电能和电极消耗、能显著地减少对供电电网的短路冲击和谐波污染。   高阻抗电弧炉吸取了近25年来出现的所有电弧炉炼钢新技术,再加上泡沫渣的成功应用,使得一直发展缓慢的交流电弧炉在电弧稳定性、效率和对电网短路冲击减少方面均可同直流电弧炉相媲美。   本文介绍了带饱和电抗器和固定电抗器的高阻抗电弧炉。前者具有高超的伏安特性,使短路电流很小,基本上达到了恒电流电弧炉特性。1   高阻抗电弧炉的供电电源       对供电可靠性的要求   电弧炉属于热加工设备,如果中途停电,会造成很大的损失:使电耗和原材料增加,使产品质量下降,甚至造成整炉钢水报废,炉子越大损失越大。根据有关规范规定,电弧炉属于二级负荷。   对于炉子容量在50t及以上的电弧炉通常由两路独立高压电源供电,炉容较小的可由一路高压电源供电。   公共供电点的确定   电弧炉的公共供电点系指其与电力系统相连接的供电点,并接有其他用户负荷。对公共供电点的要求主要考虑以下因素:   1)供电变压器容量要能适应电弧炉负荷特性的要求;   2)由电弧炉负荷引起的公共供电点的电压波动和电压闪变值、以及谐波电流值不得超过国标GB14549-93中的允许值;   3)由电弧炉负荷引起的公共供电点的电压不对称度不得超过2%。   电弧炉的公共供电点有两种情况,其一是电弧炉系统直接与电力系统相连接;其二是电弧炉系统通过企业总变电所与电力系统相连接。电弧炉一般不由车间变电所供电。   当电弧炉由企业总变电所母线供电时,为了防止对其他负荷供电质量产生不良影响,。当不能满足此要求时,或增大供电变压器容量;或采用专用中间变压器供电,这需要经过技术>'http://lunwen./jingjilunwen/'target='_blank'class='infotextkey'>经济比较来确定。   当采用专用中间变压器供电时,该变压器容量的选择,应与电炉变压器经常过负荷运行状态相适应。此时,供电变压器二次侧的电压波动可不受限制;当供电变压器二次侧装有无功功率动态补偿装置时,该变压器容量应按补偿后的负荷情况选择。2   高阻抗电弧炉的主电路   高阻抗电弧炉主电路与传统电弧炉主电路的主要区别在于前者的主电路中串联一台很大的电抗器。它使电弧连续稳定地燃烧、电弧电流减小、电弧电压提高、电弧功率加大、电效率提高、谐波发生量及对供电电网的冲击减小。   由于高阻抗电弧炉的工作电流小,所以其二次载流导体、短网的截面积小,这也是高阻抗电弧炉的优越性。   电抗器分为固定电抗器和饱和电抗器两种。前者的缺点是不能自动调节电抗值。当工艺改变,需要改变电抗时,要提起电极、断电,然后才能改变电抗;而饱和电抗器则能根据炉况,自动地改变电抗值,基本上达到了恒电流电弧炉操作。   下面对带有不同电抗器的高阻抗电弧炉分别进行讨论。   带固定电抗器的高阻抗电弧炉   在高阻抗电弧炉中,采用高电压、低电流、长电弧作业时,选择合适的功率因数,并有合适的系统电抗以达到稳定操作是至关重要的。在大多数情况下,必须采用电抗器与电炉变压器串联。带有固定电抗器的高阻抗电弧炉主电路图如图1所示。  图1   带固定电抗器的主电路   这种高阻抗电弧炉的设计特点如下:   1)因电抗器电感的储能效应和高起弧电压的动态特性所获得的稳定起弧条件,导致高集成功率输入;   2)短路电流小,当废钢塌陷时,电极、电极臂和电缆上的电流小,因此,电极损坏的危险性小,机械磨损也少;   3)电极电流波动小,因而对电网的干扰也小;   4)电抗器线圈常常作成抽头式,以便根据不同工艺需要改变电抗值;   5)当电抗器串联连接于电路中时,电抗器的感抗相对值可按式(1)计算,   XK%=100×(QK/Se)%(1)式中:QK为电抗器的额定容量,kvar;     Se为电弧炉变压器额定容量,kVA。   6)串联电抗器和变压器一样,都是在重负荷情况下运行,因此,对其热稳定性和机械强度要求较高;   7)对现有电弧炉变压器及短网系统稍加改进,即可实现高阻抗化。   折合到变压器二次侧的系统总电抗对电弧炉操作过程的影响可以用下列关系式表示(这里假设有强有力的三相平衡供电电网):   有功功率   P=UIcosΦ(2)   或         P=3I2(3)   功率因数   cosΦ=R(