电弧炉对电网的影响
大型超高功率和高功率电弧炉,由于其容量大,对电网的影响具有举足轻重的作用。它具有功率因数差、无功波动负荷大且急剧变化,产生有害的高次谐波电流和三相负荷不平衡,产生负序电流等一系列对电网不利的因素,使电网质量恶化,危及邻近用户,成为电网公害之首。
1. 功率因数差
交流电弧炉在熔化期功率因数低于0.7,在精炼期约0.8左右,近几年直流电弧炉也在推广,其功率因数更低。如采用普通电容器组补偿,在出钢或加料时会造成大量无功反送,导致电网电压升高,同时无功反送时供电局双向计量,因功率因数低照样罚款。若不补偿,则危及电网电压质量,降低冶炼功率和增加电能损耗。采用动态补偿是最佳选择。
2. 无功负荷大且急剧波动
电弧炉最大无功负荷可达炉变容量的1.5倍左右,无功急剧波动主要是在打孔期和熔化期,从而引起电网电压急剧波动,类似调幅波形,波动频率达1~15Hz左右,使灯光和电视机屏幕产生闪烁,引起人的视觉疲劳而烦躁。此外还影响可控硅设备,精密仪表或加工设备的稳定运行,甚至产生质量事故。
3. 产生大量高次谐波
电炉电弧电流是不规则的,且急剧变化,电流、电压波形都不是正弦波,它可分解为2次及以上的各次谐波电流,主要是2~7次,以2、3、5次最大,平均值为基波的10%以上,最大值可达30%。高次谐波对电网的主要影响是:引起电气设备发热、振动、增加损耗、缩短寿命、干扰通讯、使可控硅误触发、使部分继电保护误动作、使电气绝缘老化损坏等。
4. 产生负序电流和负序电压
电炉在熔化期,特别是在打孔期,各相电弧电压是独立变化的,三相电流各自发生急剧无规则变化,正常情况下不平衡电流产生的负序分量为正序分量的20%左右。负荷电流对电网的发电机和电气设备的出力产生影响,严重者会损坏电气设备,还会使继电保护误动作。