电弧炉对电网的影响及补偿措施

1.引言
    大功率电弧炉接于容量较小的电网会对电网和其他负载产生不利影响，主要表现在：
      —无功冲击及闪变
      —三相负荷不平衡
      —产生谐波电流
    本文结合交流或直流电弧炉的工作特性对上述问题进行讨论，并提出解决方案。

2.电弧炉的负载特性
     用于冶炼的电弧炉在其给定的物理范围内工作时，负载电流会发生变形。物理范围可以用圆图来表示（图1）图1中首先将电弧阻抗看作纯阻性，在电弧截断时电阻值无限大，在短路时电阻值为零。在每个电流过零点，交流电弧须重新燃弧，但当功率因数大于0.9时，会导致电弧截断，并一直维持到输入能量与冷却能量不在平衡。

用于冶炼的电弧炉一般有三个特征工作阶段： —开始融化阶段，固体炉料熔化，能量需求很大。 —初精练及加热阶段。 —精练期，此阶段输入能量只需平衡热损耗。 在废刚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。 —在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。

    

电弧炉在熔化期出现的电弧截断及短路现象，只有通过统计学方法进行评价。需注意的是各项不平衡电流、各项断续电流和半波不平衡电流，会导致电网在不同时间和不同相位产生的有功功率和无功功率值发生变化。调制电流使电网电压出现闪变效应，同时产生谐波电流注入电网，使电网电压发生畸变。
在电网阻抗上产生的电压降或电压改变可以分解为两个分量，即纵向电压降（导致电压幅值的变化）和横向电压降（导致电压相位变化）。因为在电网阻抗中阻性分量大约占感性分量的1/10或以下，所以电压量值的改变主要由无功功率的变化引起。有功功率的变化只影响电压的相位（见图2）。
在一个电网中，电压的改变会影响所有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。

 

3.补偿任务
     简单来讲，补偿的任务就是减少或抑制电弧炉对电网的影响。当然，这也和其它领域的环境保护一样，具有一定的难度，同时需要付出相应的费用。
补偿任务包括以下4部分：
—通过调节电网提供的感性无功功率使电网纵向压降保持为常数。