2．电弧炉的滤波方案总结

2013-01-01 11:09阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1181789685

2.1系统与负荷情况

电弧炉变压器高压侧一般接到6kV，10kV，35kV这3个电压等级，通常一个钢铁厂电弧炉变压器只接到以上其中一个电压等级。电弧炉变压器低压侧电压为几百伏到一千伏。
交流侧母线接线方式：单母线、单母线分段。
可能存在的接线方式
（1）6kV单母线接线；
（2）6kV单母线分段；
（3

）10kV单母线接线；
（4）10kV单母线分段；
（5）35kV单母线接线；
（6）35kV单母线分段；
通常一段母线只接一台或两台电弧炉。
电弧炉的吨数一般有2 T、3 T、5 T、10 T、20T、30 T和100T。

电弧炉平均功率因数一般为0.77～0.83左右。普通功率电弧炉在熔化期功率因数为0.8～0.9，超高功率电弧炉在熔化期功率因数为0.75～0.85。谐波电流主要集中在2~7次。其中2、3次最大，其平均值可达基波分量的5%~10%，最大可达15%~30%；4~7次平均值为2%~6%，最大值可达6%~15%。
电弧率功率的计算：
国际钢铁学会将电弧炉按功率水平划分为3个级别，普通功率电弧炉的功率水平为109～399 kVA/t，高功率电弧炉的功率水平为400～699 kVA/t，大于700 kVA/t的为超高功率电弧炉。也有其他划分标准，下表把电弧炉按功率水平划分为4个级别。
电弧炉的功率级别与功率水平的关系如下表所示：
表7 电弧炉的功率级别与功率水平的关系

功率级别	低功率	中等功率	高功率	超高功率
功率水平（kVA/t）	200～260	400～500	650～800	800～1000

电弧炉功率S的计算可通过以下式子计算：

（6）
式（6）中S为负荷视在功率，k为相应功率级别的电弧炉对应的功率水平，m为电弧炉的额定容量（吨）。
基波电流可通过以下式子计算：

（7）
式（7）中

为基波电流；S为负荷视在功率，当负荷视在功率无法通过式（6）计算得出时，可用变压器容量（或其某一倍数）来计算；

为线电压。
据电科院报道，一些国家测到的电弧炉熔化期的谐波电流含有率如下：
表8 电弧炉熔化期谐波电流值（%）

n	2	3	4	5	6	7
Ih（%）	5～12	6～20	3～7	4～9	1～2	2～4

根据上表，谐波电流含有率可参见下表所列值选取。
表9 电弧炉谐波电流含有率（%）

谐波次数	2	3	4	5	6	7
谐波含有率（%）	10	13	4	5	1.6	2

谐波电流的叠加计算
根据《供电系统谐波》指出，当同次谐波叠加时，可用下式作合成计算： 2．电弧炉的滤波方案总结

（8）
式中，系数

如下表所列。

h	3	5	7	11	13	9	〉13	偶次
Kh	1.62	1.28	0.72	0.18	0.08	0	0	0

两个以上同次谐波叠加时，首先将两个谐波叠加，然后再与第3个谐波叠加，以此类推。

2.3治理方案

2.3.1补偿容量计算

有功功率P的计算：

（9）
上式中，S为负荷视在功率，由2.2中式（6）求出，当负荷视在功率不能通过式（6）求出时，可用变压器容量（或其某一倍数）来计算；

为功率因数。
补偿容量计算：

（10）
上式中，

为要补偿的无功，P为有功功率，

为补偿前电压与电流相位角，

为补偿后电压与电流的相位角。
安装容量根据计算得出的补偿容量来确定。

2.3.2滤波方案

电弧炉的滤波方案有固定补偿和TCR+FC这两种。
（1）固定补偿
固定补偿一般有2次，3次，4次滤波支路，有的装设4次(带高通)滤波支路。
（2）TCR+FC型SVC
FC一般有2次，3次，4次滤波支路。取TCR容量与滤波器的基波补偿容量基本平衡，可取为滤波器的基波补偿容量的80% 。
补偿电压等级的选取：一般在电弧炉变压器高压侧作补偿。
如为分段母线接线，则需在每段母线处分别设立一套滤波装置。

2. 4技术经济效益

1）技术效益
（1）无功补偿结果：功率因数从0.82左右提高到0.92以上；
（2）谐波滤除效果：谐波电压和电流等各项电能质量指标均符合国家标准，从而保证电网安全、可靠、经济运行。
2）经济效益
（1）电容器正常投入使用获得经济效益为：W1=（Q1+Q2）* t*a*b。式中W1为所节约成本，Q1为化工厂在补偿前不能正常投入补偿后可以投入电容器的容量，Q2滤波装置补偿的无功功率，t为运行时间，a为无功经济当量，b为电费。
（2）滤波装置投入费用为：W3=n*Q2。式中n为滤波器每Mvar所需费用。
（3）整流变改造费用为：W4。
总共可创造经济效益为：W=W1+W2-W3-W4。

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