電弧爐煉鋼供電系統的無功動態補償

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，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上的限制曲線1和1′，見圖3。該二曲線是根據

(b)無功功率變化示意圖

(a)靜補裝置系統原理圖

圖1靜補裝置工作原理

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電弧爐煉鋼供電系統的無功動態補償

(a)整體電路圖

圖3電弧爐允許接到電網上限制曲線

(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表的互降常數xmn得出的，即

xmn=SLB/SDR(6)

式中：SDR為在觀測點的系統短路容量。

如果xmn值位于曲線1下面，則電弧爐允許接入系統，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，或者采取電壓波動補償措施后，方可接入電網。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，取決于供電系統對電壓質量的要求程度，送電后，一旦發生不允許的現象時，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上去。

圖中：SJD和SDR分別為電極短路容量和系統短路容量。

3相控型無功補償裝置容量的計算

根據我國國家標準《電力設計技術電熱裝置篇》第19條規定：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％。另據冶金工業部《鋼鐵企業電力設計手冊》第五章電弧爐煉鋼車間中的規定：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上的限制曲線

（1允許接入2邊緣區域3不允許接入）

圖5某鋼廠30t電弧爐供電系統圖