电弧炉的基波负序电流也较大，熔化期平均负序电流为基波正序电流的20%左右。最大负序电流都发生在两极短路时，但这时谐波电流含量不大。必须指出，电弧炉的电压波形变化是随机性的，所以当数台电弧炉同时运转时，它们引起的各种扰动不会和电弧炉的台数成正比，而是要小一定数值，一台30t的电弧炉的电能扰动影响比6台5t电弧炉的影响要大得多。从闪变影响来讲，6台5t的电弧炉尚不及一台10t炉的影响大。电弧炉的谐波影响也是主要取决于最大一台炉的容量，而较少信赖多台炉的总容量。国内外经验表明，"超高功率"电弧炉有时成为当地最重要谐波源和多种扰动源。但对于短路容量很小的电网，小电弧炉也能成为重要的谐波源。
以下是我们测定的某电弧炉在熔化期的闪变和谐波的数据。
被测设备：三相交流电弧炉，额定工作电压：260V，额定电流：12000A，功率：5500Kw
1 电弧炼钢过程闪变测试
上图表示电弧开始熔化炼钢时的电压中含有大量的瞬态电压浪涌，最大尖峰值达到448V，平均每小时的发生频率达到633600次。
上图显示即使在熔清状态，电压中仍然含有大量的闪变，达到168400次，尖峰值达到352V。
2 电弧炼钢过程谐波总畸变率测试
通过对熔化期电压谐波总畸变率进行连续测试，得到如下数据：
加料后熔化期初始的电压谐波总畸变率27.4%
加料后熔化期末期的电压谐波总畸变率7.0%
连续测试的电压谐波总畸变率数据及变化如下图表：
|
炉号：1-4069 |
Date：2003-12-14 |
|
Time |
THDr |
|
9:54:40 |
27.40% |
|
9:54:44 |
23.00% |
|
9:54:48 |
22.60% |
|
9:54:53 |
19.00% |
|
9:54:56 |
18.30% |
|
10:09:35 |
7.30% |
|
10:09:40 |
7.80% |
|
10:09:44 |
8.70% |
|
10:09:48 |
11.30% |
|
10:09:53 |
8.40% |
|
10:09:57 |
7.00% |
以上数据显示，由于严重的闪变的影响，电弧炉工作系统中的谐波总畸变率超过了国家标准规定的5%，严重时可以达到27%，对于电网系统会产生大量的谐波污染。
可以看出，电弧炉做为非线性及无规律负荷接入电网，将会对电网和其他负载产生一系列的不良影响，其中主要是：
- 导致电网严重三相不平衡，产生负序电流
- 产生高次谐波、其中普遍存在如2、4次偶次谐波与3、5、7次等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更趋复杂化
- 功率因素降低
在一个电网中，电压的改变会影响所以接于这个电网的负载，因此电弧炉对电网的影响可以称为电网的环境污染。必须采取技术措施进行抑制。当电弧炉功率大于电网短路功率的1/80时，通常需要考虑对电网的影响问题。1.4 电弧炉对电能效率的影响
1.41 电弧炉的用电环境和状况
用于冶炼的电弧炉一般有三个特征工作阶段：
- 开始熔化阶段，固体炉料熔化，能量需求最大
- 初精炼及加热阶段
- 精炼期，此阶段输入能量只需平衡热损坏
普通交流电弧炉的冶炼周期约为3~8h，取决于供电电路参数、电炉容量和冶炼的工艺等。熔化期约0.5~2h，为三相不对称的冲击负荷，电流极不稳定，消耗电能大、约占总耗电量的60%~70%。氧化和还原的精炼期电压波动和耗电量都显著降低。
在废钢冶炼时电弧炉的工作特性为：
- 在开始熔化时电弧频繁出现截断和重新燃弧
- 全熔化期出现电弧波动，并导致电流急剧变化
- 发生塌料导致短路
普通电弧炉回路工作点的功率因素范围在0.8~0.85之间；对于高功率的电弧炉，在0.7~0.8之间。较低的功率因素必然造成电能效率的低下。1.42 电能效率的影响
电弧炉对于电能的浪费主要表现在二个方面，一是功率因素较低，二是在熔化期间产生大量的闪变和谐波。
闪变是引起诸如谐波失真、电压电流失相等等多种副作用的最主要原因。"闪变"(Transients)是交流正弦波电路上电流与电压的一种瞬态畸变。其主要的表现形式为浪涌、尖峰、谐波等。美国著名能源理论家赫斯菲尔德博士认为，这种畸变的主要特点是超高压、超高速、超高频次。
超高压：指闪变尖峰高出正常电压幅值的2-50倍，最高可达500-10000伏。
超高速：指闪变尖峰发生在极短的时间内，它可以在数万亿（百万的二次幂）分之一秒内完成从迸发到消失的过程。
超高频次：指闪变尖峰的活动十分频繁，可以说闪变无时不在、无处不在，一盏灯的开关、一个家用电器的启动、甚至电脑键盘或鼠标的点击，就有数十个闪变产生，电压高达500-1200伏。
即使到目前，这些高压高频次的闪变作为敏感电力设备被破坏原因之一的事实仍然被忽视。而且另一方面，我们知道，电功等于电流和电压的乘积，电压或电流的瞬时增长会导致更大的瞬时消耗功率，由于电弧炉加热端是阻性负荷，这些瞬时电压或电流不能参与电弧炉的起弧和加热，只能以无效功率的形式通过反馈到感性负荷中以铁损和线损的形式散发，而电弧炉系统中的感性负荷是变压器，这些瞬时无效功率在变压器中的消耗对于冶炼过程没有任何贡献，这是在电弧炉工作时长期未予考虑的。
暂且不考虑电弧炉由于功率因素较低产生的电能浪费现象，仅考虑在冶炼熔化期产生的大量闪变，我们就可以知道，电弧炉的电能效率相对于平稳运行（产生闪变数量很少）的同等额定功率的设备来说也是较低的。
抑制或还原电弧炉在冶炼熔化期产生的闪变的数量和闪变尖峰值，将这部分无效功率转变为有效功率，既可以提高电弧炉的电能效率，节省电能，也可以消除其对电网的冲击和污染，同时对敏感电力设备起到保护作用。
（请参考附件1） 2 超高速净化节电保护器介绍
2.1 技术背景
超高速净化节电保护器（瞬态电压浪涌抑制器Transient Voltage Surge Suppressor (TVSS)）是上世纪90年代美国最新科技产品。它是随着超高速计算机的民用化和电力行业污染治理的市场需求应运而生的。不仅能有效治理电力系统各种"闪变"污染、保护设备免受"闪变"和雷击的冲击，同时可以节约电能。
1998年2月16日，美国UL（Underwriters Laboratory）认证机构专门为TVSS产品制定了检测标准（第二版1449条）。超高速净化节电保护器无论理论上和实践上都被证明是优秀的专利技术，领先时代。
斯瑞斯曼（北京）科技有限公司做为一家长期从事钢铁冶金行业技术服务的高新科技公司，在与行业用户的交流中深切感到电弧炉的耗电成本一直是影响企业效益的重要环节。公司全面考察了电弧炉的工作原理和电能浪费的方式，在国内率先提出了通过抑制和还原电弧炉冶炼过程中产生的大量"闪变"以达到降低其耗电成本的目的的最新和有效方法。为此，斯瑞斯曼公司引进美国在研制瞬态电压浪涌抑制器方面的独到、领先和成熟的技术，于2003年5月设计研制出针对国内电弧炉特点的专用超高速净化节电保护器，该产品低成本免维护，并且在国内进行了试用，取得了满意的节电效果，得到了企业的认可和欢迎。
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