电弧炉谐波电流抑制及其综合治理

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电弧炉谐波电流抑制及其综合治理

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内容提示：随着炼钢业和冶炼技术的发展，越来越多的电弧炉设备投入到生产当中，其 容量越来越大。由于其自身的工作特性，造成了日益严重的谐波污染问题，严重 影响到了电压质量，对其的谐波治理已经迫在眉睫。本文以与益阳金沙钢铁厂合 作完成的谐波治理项目为背景，研究了电弧炉系统的电气模型、并对其产生的谐 波电流进行了分析，结合实际电弧炉系统的谐波测试情况对该电弧炉系统谐波电 流提出了抑制方案，并就电弧炉系统的综合治理进行了研究。 本文介绍了谐波电流的产生及其对电力系统的危害，以及国家对谐波的标准 要求和一般常用的谐波抑制方法。针对电弧炉的工作特性本文具体分析了电弧炉 系统谐波电流产生的原因和其对电力系统的影响。从交流电弧的物理特性出发， 利用欧姆定律和瞬涮能量平衡方程提出了交流电弧的电路模型，，并给出了确定电 弧参数的工程估算方法，通过仿真验证了该模型的有效性。在此基础上，导出了 电弧炉电气系统的状态方程。以实际的电弧炉系统为背景，采用两种方法对该电 弧炉系统进行谐波测试，并根据测试情况进行了谐波分析研究。在此基础上对单 调协滤波器和高通滤波器的工作原理、设计方法进行了研究分析并根据国家标准 的要求针对实际电弧炉系统设计出了适合该系统的无源滤波方案，并对其效果进 行了仿真。最后本文对电弧炉在其他方面对电力系统造成的影响进行了分析。针 对其引起的电压闪变、功率因数偏低、负荷不平衡等问题，提出了用SVC装置来 解决的方案。随后对SVC装置的原理、补偿特性、控制系统进行了分析。并基于 瞬时无功功率理论提出了SVC信号检测方法。针对该实际电弧炉系统提出了安装 SVC装置的第二期改进方案，并对其SVC装置进行了初步设计。分析了有源滤 波器的特点、工作原理，总结了其在电弧炉系统的作用。 本文设计的滤波方案已运用于金沙钢铁厂实际系统，并收到了预期效果，证 明该方案具有良好的经济性和可行性。关键词：谐波：电弧炉；电气模型；静止无功补偿装置；sVc；有源滤波器

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