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　　文章编号 :1OO2-1639(2OO1)O6-OO26-O2 电弧炉的电压闪变与抑制 翁利民 1  陈允平 1  田智萍 2 (1. 武汉大学电气工程学院  湖北武汉 43OO72;2. 甘肃省酒钢设计院  甘肃酒泉 7351OO) 摘要 : 配电网中较大负载的炼钢电弧炉在运行过程中会对公用电网产生较大的冲击和干扰  本文从  闪变  出发  分析其概念 特性  并比较抑制对策方法  从而对电能质量中的电压波动与闪变及其抑制对策有一个较完整的认识  并有助于应用于实际 工程中 , 关键词 : 电压闪变 ;SVC; 谐波 中图分类号 :TM924.4 文献标识码 :A ltageFlickeranduppressinfrcFurnace WENL-m 1 C~ENY- 1 TIANZh- 2 (1.EEWhUv.Wh43OO72Ch; 2.JIo8SDI.J7351OOCh) bstract:Thooo-moohwo.Ih hhoyhvooyommhoo hm. Kerds:vo;SVC;hmo  电弧炉的电气特性和电压闪变的概念 电弧炉是现代炼钢的主要手段之一  是供电电 网很大的负载  而且在运行中经常产生突然的  强烈 的电流冲击  尤其在熔化初期  电流变动的范围达到 电炉变压器额定电流的 O3OO% 经过分析  其电 气特性有 : . 三相电流变化激烈  因而电弧炉是电压波动 和闪变的发生源 ;. 三相电流波形严重畸变  因此 电弧炉是高次谐波发生源 ;. 三相电流严重不平 衡  因此电弧炉是三相电压不平衡的产生源 , 电压闪变是电弧炉对供电系统最主要的干扰与 不利影响 , 因为强烈的电流冲击  导致电网电压的快 速波动  频率为 O.13O~, 其中特别是频率在 1 1O~ 之间的电压波动会引起照明白炽灯和电视画 面的闪烁  使人们感到烦躁  这类干扰称之为  闪烁  (o) 或  闪变 (), 强烈的闪变会造 成电机转动不稳定  电子装置误动作  甚至损坏  也 会使电网供电的用户 ( 包括电弧炉本身 ) 的实际功率 减少  闪变是对电网的一种公害 , 近年来  随着精密 收稿日期 :2OO1-O7-16 作者简介 : 翁利民 (1969-) 高级工程师  硕士  主要从事配电 网的设计与谐波器的研究  已发表论文 5O 余篇 . 仪器  计算机  电子生物医疗器械及家用电器的普及 应用  闪变一词的含义得到拓宽  包含了电源电压的 变化对这些敏感设备所产生的不利影响 ,  电压闪变的估算 电压闪变是电压波动的一种特殊反映  闪变的 严重程度必将与负荷变化引起的电压变动相关  电 压变动量遵循下面规律 [1] , AU%=(AP-R+A@-X)/U 2 N-1OO% (1) 式中 :P@ 分别为评价母线上电力负荷有功  无 功变化量 MWMv;RX 为从电源到评价母线段 供电系统等值电阻和电抗 O;UN 为评价母线额定 电压 V, 在 1OV 以上系统中  由于 R 远小于 X 故有 U%~@-X/U 2 N-1OO% =@/Sk-1OO%(2) 式 (2) 中 S 为评价母线上的三相系统短路容量  MVA, 式 (2) 表明  电压闪变主要是由于无功负荷的剧 烈变动所致 , 交流电弧炉引起的闪变大小主要与 U% 有 关  但也和冶炼工艺  炉料的状况有关 , 用于工程初 步估算  国标

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　　2OO1 年第 6 期 (GB2326-2000) 列出了下式 : PSt=0.5AU%(3) 式中 :PSt 为衡量短时间 ( 若干分钟 ) 内闪变强弱的一 个统计量值 9 即短时间闪变值   影响电压闪变的主要因素 电弧炉的冶炼过程依据其电气特性分为两个阶 段 : 熔化期和精炼期  () 熔化期炉内废钢装入后 9 同时插入三相 电极 9 则在电极与废钢之间产生工频大电流电弧 9 利 用电弧热量开始熔化废钢  由于废钢与电极间存在 着直接电弧 9 随废钢的熔化必然引起电弧长度的变 化 9 进而导致燃弧点的移动 9 电弧极不稳定  电弧电流的变化引起了电压闪变 9 由于燃弧点 的移动导致电弧快速变动称周期闪变  由于电极短 路引起的急剧变动称之为非常闪变  冶炼中 9 电弧电 流变化的程度与废钢的大小有关  若熔材为轻质小 块 9 电弧相对稳定 9 闪变问题相对轻些  若熔材为大 块废钢 9 除引起电弧不稳定外 9 落下时引起电极短 路 9 闪变问题相对严重  熔化中期过后 9 炉底有了相 当的钢液 9 电弧相对稳定 9 闪变程度大大减轻  (2) 精炼期熔化完成后 9 边升温边加入铁矿 石和氧 9 以便进行氧化精炼  之后 9 对钢渣进行还原 性精炼 9 加石灰等进行脱硫  脱氧 9 这一时期 9 电弧非 常稳定 9 电流也不变动了 9 闪变问题基本消失  影响电弧电压闪变的因素 2 主要有 :  电源系统内阻抗的大小或系统短路容量的大 小 : 系统短路容量越大 9 电弧炉在系统母线上产生的 电压波动和闪变越轻  电弧炉回路阻抗大小 : 该阻 抗越大 9 电弧电流变化越小 9 闪变越轻  电弧炉有 功和无功的变动量及其变化频度 : 在同一频度下 9 功 率变化量越大 9 闪变越严重  是否设置并联电容器 等无功补偿装置  还有非电气方面的因素 9 如炉子容量和熔化时 间  有无废钢预热装置  是否吹氧  废钢的材质  形状 及装入顺序等   电压闪变的抑制 通过分析 9 在扰动严重的场合必须采取外部抑 制措施 9 但是 9 在许多情况下 9 闪变水平并不很高 9 通 过改善电弧炉的运行条件即可得到有效控制 9 如 : () 优化电弧炉的电气参数  (2) 在关键时刻修订电力使用计划  (3) 在一定时期改变电弧长度  () 改善废钢装载做法  (5) 采取预热  吹氧  添加助燃物质等措施  关于电弧炉电压闪变抑制的常用对策详见表  表  抑制电压闪变的常用对策 抑制对策 抑制原理 效果 维护 费用 从电源 侧入手 专用机组  专用 输电线路供电 与常规负荷分开供电 9 但电炉用户侧仍 存在闪变 大 易 高 由高一级电压供电 电炉供电系统短路容量增大 大 易 高 串联电容器 电源侧电抗补偿 中 ~ 大 一般 较高 从电炉用 户侧入手 串联电抗器 电抗的增大使无功变动得到抑制 9 但电 炉有功功率减少 9 操作效率下降 中 一般 低 饱和电抗器并联 滤波器 (R 型 ) 利用饱和电抗器的饱和特性自动补偿 无功 中 易 较高 晶闸管控制电 抗器 (TCR 型 ) 利用晶闸管相位控制自动补偿无功 9 但 存在高次谐波 大 较易 较高 作为闪变抑制装置 9 依据电弧炉固有的负荷特 性 9 应满足下列要求 : () 能够响应半周波及以下的负荷快速变化  (2) 能够对付三相不平衡负荷  (3) 不受电弧电流大幅度变化的磁干扰影响  () 大容量制造   结语 晶闸管控制电抗器型 (TCR)VC(taticVar CompenSation) 装置是目前国内外应用在炼钢电弧 炉等冲击型负荷抑制电压闪变等干扰的最广泛的一 种型式 9 它用晶闸管控制线性电抗器实现快速连续 的无功功率调节 9 用固定的无功功率补偿兼滤波装 置不仅使 VC 调节范围扩大到容性区 9 而且同时也 起到消除高次谐波的作用 TCR 装置还能实现分相 控制 9 有较好的抑制不对称负荷的能力 9 国产化的许 7 2 加热设备

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　　200 年第 6 期 文章编号 :1002-1639(2001)06-0028-02 新型碳纤维预氧炉及温度控制特性的研究 朱 波  钱宇白  蔡 旬  黄国靖 ( 山东大学 材料学院  山东 济南 250062) 摘要 : 研制了一种新型碳纤维生产预氧炉并对其温度控制特性进行了系统测试  实际运行表明  该类型预氧炉设计合理  性能 稳定  工作可靠  完全能满足碳纤维生产的需求  关键词 : 碳纤维 ; 预氧炉 ; 温度 中图分类号 :TF063;TF068.21 文献标识码 :A ResearchofNewypeCarboniberPreoxidizationurnaceandItsemperatureControllingProperty ZHUBOAY-AXHUAGG-j (SUvJ 250062) bstract:A-v- .- . Keywords:;-;  前言 碳纤维生产工艺中  预氧化和炭化是其中的两 个关键工序  预氧化工序在预氧炉中进行  工艺温度 范围为 190~280 工艺温度控制精度要求小于  5 所以预氧炉的设计是一个极其重要的环节  预 氧炉的性能好坏直接影响碳纤维生产后续工艺的进 行  针对山东大学山东省碳纤维工程技术研究中心 的碳纤维试验生产需求  研制了一种新型预氧炉   炉型结构 新型预氧炉的结构如图 1\ 图 2 所示  每区预氧炉由两个独立炉体组成 : 热风炉和预 氧炉  高压风机输送过来的空气经流量计及调节阀后 收稿日期 :2001-09-13 作者简介 : 朱 波 (1969- ) 男  山东省寿光市人  博士  副教 授  主要研究方向为计算机在材料科学中的应用及 加热设备自动化 ; 黄国靖 (1936- ) 男  福建漳州市人  教授  主要研 究方向为先进加热设备及其计算机控制 . 图 1 单节预氧炉组成图 图 2 预氧室结构图 进入热风炉进风口  经热风炉立体格栅加热器充分 加热后  由出风口送出  进入预氧炉布风室  经布风 室内布风管均匀布风后  再经过双层布风板进入走 丝室  加热碳纤维前驱体 A 原丝  使其发生预氧 化反应   多例子也证明采用 TR 型 SV 装置是抑制电弧炉 电压波动和电压闪变的有效措施  参考文献 : [1] 李士琦  等 . 现代电弧炉炼钢 [M]. 原子能出版社  1995. [2] 翁利民  舒立平  等 . 电弧炉对电网的不利影响及其抑 制措施 [J]. 供用电 2000(3):45-47. 8 2 加热设备

　　2001 年第 6 期 电弧炉的电压闪变与抑制 作者： 翁利民， 陈允平， 田智萍 作者单位： 翁利民,陈允平(武汉大学电气工程学院,湖北,武汉,430072)， 田智萍(甘肃省酒钢设计院 ,甘肃,酒泉,735100) 刊名： 工业加热 英文刊名： INDUSTRIAL HEATING 年，卷(期)： 2001(6) 被引用次数： 5次 参考文献(2条) 1.李士琦;张伟立;刘仁刚 现代电弧炉炼钢 1995 2.翁利民;舒立平 电弧炉对电网的不利影响及其抑制措施 2000(03) 本文读者也读过(9条) 1. 杨平 电弧炉电压波动和闪变的计算和治理[期刊论文]-硅谷2009(20) 2. 张定华.桂卫华.阳春华.王卫安 三相大功率冲击性负载电能质量综合补偿系统研究及应用[会议论文]-2008 3. 罗萍.陈昌振.Luo Ping.Chen Changzhen 域区户外型变电站小型化设计的新尝试[期刊论文]-广东输电与变电 技术2006(4) 4. 翁利民.田智萍 电弧炉的电压闪变及其抑制对策[期刊论文]-冶金动力2002(1) 5. 陈德枫.CHEN De-feng 园田变屋外配电装置间隔宽度设计值的探讨[期刊论文]-电力建设2007,28(6) 6. 陈玉明.CHEN Yu-ming 220 kV新塘变电站自动化系统的功能与设计原则[期刊论文]-电力自动化设备 1999,19(5) 7. 康健.邵振国.张培铭.KANG Jian.SHAO Zhen-guo.ZHANG Pei-ming 交流电弧炉闪变及其影响因素分析[期刊论 文]-电力科学与技术学报2010,25(3) 8. 刘轩.LIU Xuan 交流电弧炉对电压波动和闪变的影响[期刊论文]-冶金动力2007(1) 9. 余忠仁 交流电弧炼钢负载对电能质量的影响[会议论文]-2006 引证文献(5条) 1.陈子明.刘海燕 高耗能企业中电弧炉对电网的影响[期刊论文]-内蒙古石油化工 2008(21) 2.丁龙祥 基于遗传算法的无源滤波器参数的优化[期刊论文]-船电技术 2010(9) 3.张志刚 电能质量讲座第八讲电压波动与闪变[期刊论文]-低压电器 2007(16) 4.孙继业 电弧炉Fuzzy-PID复合控制[学位论文]硕士 2004 5.肖冰 电力系统电能质量分析方法的研究[学位论文]硕士 2005 引用本文格式：翁利民.陈允平.田智萍 电弧炉的电压闪变与抑制[期刊论文]-工业加热 2001(6)