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电弧炉工作原理及其对电能质量的影响


作者:未知 来源:不详 时间:06-06-11 加入收藏加入收藏夹
关键字:电弧炉  工作原理  电能质量  炼钢  变压器  闪变  谐波

2 闪变的来源

闪变产生的来源主要有3个方面:
  1) 环境的影响:雷电感应电压、输变电站大型开关的开合、邻居大型负载的起停,都会伴随有闪变进入到用电系统。环境因素产生的闪变占一个系统闪变总量的20%- 30%。
  2) 由用电系统内部产生:它占一个系统闪变总量的70%-80%。任何负载的起停和运行都会有大量的闪变产生,回馈到本身的用电系统中。大的负载的起停及运行过程中所产生的闪变还会影响到邻居及电网。
  3) 电弧放电也是闪变的一个主要来源。它可能是由不良和松动的电气连接引起,或由老旧的不干净的电刷引起。由电弧放电所产生的高频电压尖峰脉冲,会通过设备线路扩散,影响到整个系统。

3  闪变及谐波对电网和用电系统的主要危害

  • 增加电网的谐振,造成瞬态高电压、高电流
  • 增加附加损耗,降低发电、输电效率及设备使用率
  • 加速电器设备老化,缩短使用寿命
  • 造成电器设备工作不正常,计算机误码及仪表计量不准确
  • 增加电耗,增加电费支出。

概括性地说,闪变会使用户用电设备、线路的使用成本、维护费用及耗电量增加;同时,闪变会破坏设备的安全运行。

3.1 闪变与用电成本的关系

大量的科学研究已经证明,闪变使一个用电系统的电耗增加的方式有三种:
  1) 系统效率下降。通用电气公司的《TECHNICAL DATA》(《技术通讯》)杂志上发表的多篇研究报告证实,闪变将使一个用电系统的用电效率严重下降。闪变对所有的开关装置、接触元件、线包绕组、半导体元件等,都有冲击作用,使电机、灯光及系统中所有的用电装置的用电效率下降。研究发现,由于经年累月的冲击,闪变会在开关装置及其它接触性器件上造成氧化性碳膜层。在电机接触器上,每1欧姆阻抗的氧化性碳膜层的生成和存在,可使电机的效率损失13%。闪变导致系统用电效率下降的另一个例子来自这样一个研究结果,在一条120V的电路中,电流为15A/小时,闪变发生的频次为40000个/小时,闪变持续的时间为100微秒。研究人员发现,在这样一个简单的电路中,闪变导致了8.05%的线路电耗增加。[FS:PAGE]
  2) 电机温度升高。电机的温升还由于闪变使电感性负载电流损失增加和铜损提高而造成。实验表明,一个800周的振荡型闪变会使铁芯材料的能耗由0.04W/lb提高到3W/lb,能耗增加的幅度为67%。常识也告诉我们,由于闪变高压的冲击,多余的电能转换成热能,因而使电机的运行温度上升。电机温度每上升一度,大约增加4%的电耗。
  3) 电表转速加快。驱动电度表表盘的同时性力矩的大小,取决于电路中同时性的线电压与线电流的大小。由于闪变是突发式的过压,它会导致作用于电度盘上的同时性力矩突然发生变化,从而导致电表转速加快。美国工程学会会刊AIEE第59卷第460~464页上发表的Keener与Nelm先生的一份研究报告,证明闪变会严重地影响感性电度表表盘的作用力矩和转速,使表盘发生阶跃式地转快。其结果,它会导致电度表对一个系统总的用电量的过度计量,此种过度计量,最高幅度可达30%。闪变能使电表走快,也被其它一些学者的研究结果所证实。如Hershfiled博士在《规范工程杂志》发表的一篇论文,就曾详细说明闪变如何使监测电气负载的感性电能表对系统的总电量产生过度计量。

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