本文概述了介紹了冶金企業中煉鋼電弧爐用靜止無功動態補償裝置的方案選擇、工作原理、電路結構及補償容量的計算方法，並給出了計算例項
在電力系統中，供電的質量指標、電網執行的安全可靠性和經濟性是最根本的問題。快速合理地調節電網無功功率，對交流電網的穩定和系統電壓的調節、合理分配潮流及限制電網過電壓方面有著十分重要的意義。特別是當鄰近交流系統發生故障時，如不迅速補償大幅度波動的無功功率，就會導致系統失控。
近年來，隨著冶金、電氣化鐵道的飛速發展，諸如具有衝擊性負荷的電弧煉鋼爐、軋鋼機等不斷投入電網，導致電網功率因數下降、波形畸變、電壓波動、諧波干擾等公害。因此各工業發達國家都加強了對靜止無功動態補償裝置的研究，以取代響應速度慢、調節效能差、損耗大、維護不便的同步調相機。 目前，在電力系統中，靜止無功補償（staticvar***pensation，簡稱svc），主要用於穩定電網電壓，通常是按對稱三相形式來進行調節的。
而在工業應用中，svc裝置主要用於緩衝衝擊性負荷及恢復電力網路的平衡[1]。
2冶金企業中靜止無功動態補償裝置容量的選擇
在冶金企業中，煉鋼電弧爐具有非常滯後的功率因數和變化頻繁的不平衡負荷。無功電流波動幅度大和不穩定造成了系統中電壓的波動，若生活用電也接在同一電網上，系統電壓波動將會造成燈光閃爍並對電視機和其它用電裝置產生干擾。
造成電弧電流隨機波動的主要因素有：
1）金屬熔液和爐渣的流動。
2）弧隙電離程度的變化。
3）電極的顫動。
4）在電磁力作用下電弧路徑的變動等。
弧長的不規則變化，引起電網電壓相應的波動。當斷弧時，取自電網的有效功率等於零；而當電極同爐料短路時，爐子主電路消耗的無功功率最大。在熔化期，由於每相電弧長度的變化在時間上不一致，所以造成三相負荷不對稱。
此外，電弧本身弧壓與弧流的非線性也將產生出高次諧波電流，返回到電網中去，導致電網電壓波形畸變、中性點位移。而電弧爐採用靜止無功補償裝置就能克服上述問題，因為它能隨時提供電弧爐所需的瞬變無功功率，從而穩定其供電系統。另外它給煉鋼工業本身也帶來了很大的效益，因為，供電電壓的穩定使電爐變壓器得到最有效的利用，並能提供穩定的熔化功率；消除無功電流的流動，可降低線路和變電所變壓器的損耗。
系統功率因數也會得到顯著的改善。這些效益既減少電弧爐煉鋼裝置的投資，也減少了它的執行費用。
關於電力系統的靜補裝置已有很多文獻進行了論述，但是電弧爐用靜補裝置的文章卻很少見到。下面專門討論電弧爐用靜補裝置及其容量的選擇方法。
電壓波動(δu)的原因是由於無功功率的變化(δq)。即[1]
式中：sdr——供電系統短路容量。
由此看來，利用無功發生裝置，就可補償電網電壓波動。由於閘流體維護容易、可靠性高，並可以連續平滑調節，所以無功補償裝置的最佳方案是利用閘流體控制電抗器電流，它與補償電容器併聯。圖1示出靜補裝置系統原理圖和無功功率變化示意圖。
其工作原理是將電弧爐隨時變化的無功功率訊號檢出，用來控制電抗器的無功功率，使
qf＋ql=常數（2）
式中：qf為電弧爐發生的無功功率；
ql為閘流體控制電抗器的無功功率。
另外由於補償電容器的無功功率qc=qf＋ql，所以整個靜補裝置取自電網的總無功功率qς維持不變，並力圖使之趨近於零，即
qς=qf＋ql－qc=0（3）
總的無功功率維持不變，並且補償後，趨近於零，則電壓波動也趨近於零了。補償電容器實際上被分成
三、五、七次和高通濾波器。
毋庸置疑，正確地選擇靜補裝置的容量，能減輕電弧爐電氣裝置（電爐變壓器、高壓斷路器、電力電容器等）的負擔；能提高爐襯和電極的使用壽命，並可使前級供電變壓器的容量減少約20％，因此可以說，靜補裝置不僅能頗有成效地改善供電質量，而且還能提高冶金企業的技術經濟指標。
為了正確地選擇靜補裝置的容量，必須具體地分析電弧爐供電線路和擬定靜補裝置的技術條件。這些條件是
1）靜補裝置保證電爐供電母線上的電能質量達到國家電熱規範所規定的質量指標。
2）靜補裝置保證電爐供電母線上的功率因數平均值達到供電系統或國家電熱規範所規定的數值。
下面討論如圖2所示的煉鋼電弧爐的典型供電線路，這是二組供電線路，每組由二台大型電弧爐組成，各組之間通過聯絡開關k1接通。當k1斷開時，電爐變壓器連線處（b點）的短路容量
式中：sa為a點供電系統的短路容量；
st為供電變壓器額定容量；
ek為供電變壓器短路電壓。
一台電弧爐短路時的短路容量sl可由下式確定：
式中：k為電弧爐三相短路電流倍數，高功率電弧爐為1.7～2.1，普通功率為2.5～3.5；
slb為電爐變壓器額定容量。
式（5）給出了系統短路容量和電弧爐短路容量之間的關係。那麼，多大容量的電弧爐可以接到多大容量的電網上去呢？
首先，美國aiee委員會提出了煉鋼電弧爐允許接到電網上的限制曲線1和1′，見圖3。該二曲線是根據全美電力公司試驗發表的互降常數xmn得出的，即
xmn=slb/sdr(6)
式中：sdr為在觀測點的系統短路容量。
如果xmn值位於曲線1下面，則電弧爐允許接入系統，不需要採取電壓波動補償措施。如果xmn值位於曲線1′上方，電弧爐不允許接入電網，或者採取電壓波動補償措施後，方可接入電網。如果xmn值在曲線1和1′之間時，是否需要採取電壓波動補償措施，取決於供電系統對電壓質量的要求程度，送電後，一旦發生不允許的現象時，可在使用者側採取電壓波動補償措施。
在許多國家裡，電壓波動允許值小於xmn值，因此通常均採用xmn=slb/sdr作為電弧爐被允許接到電網上的技術條件。由圖3可以看出，對於1000kva的電弧爐變壓器而言，當系統短路容量sdr大於電弧爐變壓器容量的100倍時，電弧爐可以無條件地接入到電網中去，如果上述條件得不到滿足，即xmn值位於圖3曲線1′上方或者1和1′之間時，則需裝設靜補裝置。
第二種方法是國際電熱委員會提出的高功率、超高功率電弧爐被允許接到電網上的限制曲線，見圖4。由圖4可以看出，電弧爐被允許接到電網上的條件決定於電爐變壓器容量以及電極短路容量與系統短路容量之比。在一般情況下，電極短路容量對臨界母線上短路容量的比值不超過0.
02時，允許電弧爐接到電網上去。
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