电弧炉工作原理及其对电能质量的影响

　　电弧炉不是标准感性负荷回路，其钢包端是阻性负荷，变压器端是感性负荷，而且在工作过程中闪变的发生频率特别大，这些闪变势必让变压器发热作功，发热的变压器的转换效率会大大降低，同时闪变对于产生电弧没有贡献，完全是对电能的额外浪费，由此可以肯定消除闪变一定会节电。但是，由于电弧炉工作过程中闪变状况的动态变化，同时回路中只有一半是感性负荷，认为电弧炉安装超高速净化节电保护器有2%--5%的节电率。

4　技术经济分析　
4.1　技术分析

某钢厂利用2台20吨的电弧炉，冶炼回收的废钢，年产钢6.3万多吨，电弧炉吨钢电耗平均在600度电左右，耗电成本占产品成本的绝大多数。

2台电弧炉的技术经济指标如下：

• 设备名称：三相交流电弧炉 [FS:PAGE]
• 额定电压：260V
• 额定电流：12000A
• 额定功率：5500Kw
• 电炉容量：20吨
• 冶炼原料：废钢
• 冶炼周期：150-180分钟
• 添加次数：4-6次
• 吨钢电耗：620度/吨
• 电价：0.7元/度

根据该电弧炉的技术条件和超高速净化节电保护器的性能指标及应用安装要求，我们认为在不改变现有电弧炉的任何电气和操作条件的情况下可以安装超高速净化节电保护器。
　　根据超高速净化节电保护器的使用要求，每5000A左右的电流安装一套，每台电弧炉安装2套TE/5C超高速净化节电保护器。

4.2 经济分析

在考察每炉钢的冶炼过程时我们可以得出，电弧炉在冶炼过程中的电能的集中消耗是在熔化期，而闪变和谐波主要是在熔化期产生，熔化期越长，节电效果越好，该电弧炉的多次加料的熔化期为60-80分钟，所以可以保守地用节电率3.5%来进行经济分析。
　　按照每套超高速净化节电保护器价格22万人民币计算：
　　每年每台电弧炉消耗的总电量为：6.3X620/2=1953万度电
　　相当于总电费：1953X0.7=1367.1万元
　　2套节电保护器价格：22X2=44万元
　　投资回收期：44/（1367.1X3.5%）=0.919年=11个月
　　另一方面，大量的闪变会加快电极及其它电气设备的损耗，闪变的减少也会延长电极的使用寿命，一般在20%-30%，这些收益还没有计算在内。
　　相对于SVC和FC系统，超高速净化节电保护器的投入少收效快，并且在安装完成后不需要任何维护。（参阅附件2）

电能质量术语(电压方面)页首

• CBEMA 曲线

计算机商业设备制造商协会（Computer and Business Equipment Manufacturers Association --Cbema，现为信息技术工业委员会） 针对计算机和其他商业设备所能承受的交流电压波动所制定的电压敏感轮廓曲线。见图1。

图1: Cbema 曲线