某鋼鐵企業(yè)電弧爐諧波治理

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1、.某鋼鐵企業(yè)電弧爐諧波治理關(guān)鍵詞:冶金行業(yè)?電弧爐?電弧型設(shè)計問題:電弧爐是利用3根碳棒電極和爐料、鐵渣之間的三相大電流產(chǎn)生的熱量來融化爐料,熔化時,由于反復(fù)不規(guī)則地將電極開路和短路,引起電弧長度的變化,導(dǎo)致燃弧點的移動,繼而導(dǎo)致電弧不穩(wěn)定,其快速變動又導(dǎo)致周期閃變、諧波和負(fù)載不平衡等問題出現(xiàn)。原因:1、概況該鋼廠目前安裝有2臺電弧爐、1臺精煉爐,電弧爐為交流三相式電弧爐.系統(tǒng)的主接線如圖1所示。????主降壓變壓器參數(shù):額定容量為63MVA,短路電壓分別為U12=...10.5%,U23=6.5%,U13=17.5%:

2、???1#、2#30tEAF電弧爐變壓器參數(shù):35kV/(420~360)V,Uk=8.16%(420V檔時),額定容量16MVA,短網(wǎng)阻抗≤2.7mΩ,熔化期為360V檔;???3#40tLF精煉爐電爐變壓器參數(shù):35kV/220~145V,Uk=7.30%(220V檔時),額定容量6MVA,短網(wǎng)阻抗≤2.6mΩ,熔化期為220V檔;??系統(tǒng)運行情況:110kV母線系統(tǒng)最小短路容量S110kv為400MVA;35kV母線系統(tǒng)最小短路容量S35kv為240MVA;S6.3kv為190MVA;上級變電站供電容量120MVA

3、;鋼鐵廠用電協(xié)議容量63MVA。變壓器容許長期過載1.2倍。2、影響預(yù)測評估要評估電弧爐用戶接人電網(wǎng)后對電網(wǎng)的污染狀況,就要評估該用戶在PCC處產(chǎn)生的諧波電壓,而諧波電壓取決于用戶向公共連接點注入的諧波電流,該電流是由廠區(qū)所有諧波源設(shè)備發(fā)射電流的疊加合成的。由于電弧爐屬于電流源型動態(tài)諧波源,其功率變化較大,故需分析其引起的電壓波動、閃變及三相不平衡等指標(biāo).本文只考慮其諧波電流發(fā)射疊加水平;然后根據(jù)系統(tǒng)諧波阻抗確定其產(chǎn)生的諧波電壓,且取系統(tǒng)的最小短路容量確定諧波系統(tǒng)阻抗;依據(jù)電弧爐運行特性,分析其引起的電壓指標(biāo);依據(jù)國標(biāo)限

4、值判定其接人電網(wǎng)的污染狀況。1、諧波電流值及電壓含有率評估評估畸變負(fù)荷的諧波注人時,應(yīng)考慮最不利的運行情況。電弧爐的電流波形的變化是隨機(jī)性的,所以當(dāng)數(shù)臺爐同時運轉(zhuǎn)時,諧波矢量的疊加不會與電弧爐的臺數(shù)成正比,而2臺爐按式(3)進(jìn)行計算:?式中Ih為疊加后的第h次諧波電流;Ih1為諧波源l的第h次諧波電流;Kh為疊加系數(shù),按表l選取.含有2個以上爐時,首先按照2個諧波電流疊加,然后再與第3個諧波電流疊加,依此類推....???根據(jù)對電弧爐實測電流的分析,電弧爐電流中含有2~7次諧波成分,典型電弧爐諧波電流的含有率估計值(爐變

5、35kV側(cè))如表2~3。??...按照電壓總諧波畸變率、奇次諧波含有率和偶次諧波含有率的定義,當(dāng)求出公共連接點處的疊加諧波電流后,按照式(4)計算第h次諧波含有率:?式中Z為按照公共連接點最小運行方式確定的系統(tǒng)系統(tǒng)第h次諧波阻抗Ω;UN為公共連接點的標(biāo)稱電壓KV。由電弧爐變壓器容量,求出圖1所示系統(tǒng)中1#ELF,2#ELF,3#LF的基波電流,按照表2、表3分別確定各次諧波電流;然后按式(3)求出35kV側(cè)諧波電流矢量疊加有名值;再按式(4)近似計算PCC點處的諧波電壓情況:總畸變率6.04%,偶次2.18%,奇次5.6

6、3%。2、電壓波動及閃變評估???將系統(tǒng)等值為電弧爐最簡化的等值圖,如圖2所示?;鶞?zhǔn)電壓采取平均電壓,基準(zhǔn)容量S=100MVA,需要指出的是相關(guān)文獻(xiàn)指出的短路壓降法和最大無功功率法僅僅給出了判斷將要投入供電系統(tǒng)的電弧爐可能產(chǎn)生的電壓波動大小是否超過允許值的方法,而實際上由于閃變的嚴(yán)重與否還與電壓波動的波形和頻度有關(guān),因此還需直接根據(jù)閃變值來評定電弧爐對供電系統(tǒng)的影響。???(1)?短路壓降法(ShortCircuitVoltageDepresion—SCVD).所謂SCVD是利用電弧爐在開路和短路2種工況下的電壓差與額定

7、電壓之比的百分?jǐn)?shù)表示電壓波動值,其短路壓降dmax計算式為?...式中U0為電弧爐在三相開路時的PCC點的電壓,kV;Ud為電弧爐在三相短路時的PCC點的電壓,Kv。SCVD實質(zhì)上反映了電弧爐三相短路容量與公共連接點系統(tǒng)短路容量之比。實際經(jīng)驗表明,導(dǎo)致電壓波動和閃變的工作電流的變化與電弧爐的短路容量有關(guān)。根據(jù)英國工程實踐介紹,SCVD又可表示為?式中Sd1為電弧爐最大短路容量(一般取電弧爐變壓器分接頭處于使電極電壓為最大檔位所對應(yīng)的短路容量),可按對應(yīng)于圖3中的D點求得(如果沒有資料可查,可采取2倍電弧爐變壓器的額定容量

8、作保守估計);Sd為PCC點處供電系統(tǒng)全年的最小短路容量。但由于計算還需根據(jù)閃變限值估算。因此本文不作進(jìn)一步闡述.(2)?最大無功功率變動量法通過上述的交流電弧爐的功率圓圖分析知,交流電弧爐無功沖擊量有最大值,如式(1)。故可根據(jù)給定的電弧爐參數(shù),首先計算出它的最大無功功率沖擊值A(chǔ)Q,然后估算短路壓降:?本節(jié)給出求解

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