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RSVG在電弧爐的應用—滄州臨港三菱

電弧爐（electric arc furnace，EAF）是利用電弧產生熱量來冶煉金屬的一種電爐，隨著國家對中頻爐的全面取締，近年來越來越多的電弧爐的得到應用，而且以超高功率居多。 電弧爐的運行負載特性表現為非線性、強時變，其電能質量極差，會引起電網電壓閃變和波動、負序分量大、諧波多、電網功率因素低等諸多系統電能質量問題。 電弧爐引起的諸多電能質量問題中，最難以治理的是電壓閃變問題。因為電壓閃變源于無功及電壓的不規律波動，因此對補償裝置的響應速度和補償精度要求都很高。采用SVC裝置對電弧爐進行閃變治理，由于SVC基于半控器件晶閘管，裝置響應時間一般在10ms以上，最好只能達到2:1的閃變抑制比。 基于VSC方案的SVG具有響應速度快的優勢，理論上可以達到5:1以上的閃變抑制比。雖然采用H橋級聯技術的鏈式SVG在10kV及35kV中壓電力系統得到了廣泛應用，但國內成功用于電弧爐負載補償的SVG很少。

2017年8月，遼寧榮信興業電力技術有(you)限公(gong)司簽(qian)訂滄州臨港三菱金(jin)屬電弧爐(lu)35kV動(dong)態無功發生器SVG，設備電壓等(deng)級為(wei)35kV，容量(liang)為(wei)70Mvar。現場主接線圖如下：

使用該SVG對50MVA交流電弧進行補償后，現場電能質量問題得到明顯改善。其中平均功率因數高于0.99，諧波電流整體補償率在68%以上，主要諧波成分補償率超過80%，閃變抑制比在5左右。


上圖為SVG啟動前后三相無功功率及有功功率曲線。

從圖中可以看(kan)出補償(chang)(chang)前系統最大(da)無功(gong)沖擊接近(jin)30Mvar，補償(chang)(chang)后系統最大(da)無功(gong)沖擊低于(yu)4Mvar。從有功(gong)功(gong)率曲線(xian)可以看(kan)出，經過補償(chang)(chang)由(you)于(yu)電(dian)網電(dian)壓(ya)穩定(ding)，系統的有功(gong)功(gong)率也(ye)有明顯提高，利于(yu)提高冶煉(lian)速度。

上圖為SVG啟動前后三相平均功率因數曲線。從圖(tu)中(zhong)可以SVG啟(qi)動前平(ping)均功率因(yin)數低(di)于(yu)國標下限0.9，SVG啟(qi)動后平(ping)均功率因(yin)數高于(yu)0.99。

經過頻譜分析，電弧爐電流中主要諧波成分為3??諧波。圖5為SVG啟動前后3次諧波電流曲線。補償前諧波電流在30A以上，補償后諧波電流基本在5A左右，經測算，補償前電網電流中3次、5次均超過國標，經過補償，各次諧波均滿足國標。諧波整體補償率為68.25%，主要諧波電流3次的抑制率為82.69%。補償前諧波電壓總畸變率為3.23%，超過了國標限值3%，補償后諧波電壓總畸變率為1.29%。

補償前后短(duan)閃Pst曲線(xian)如圖(tu)上所示。



補償前后長閃Plt曲線如圖上所示。圖中Plt按2小時滑動平均計算。

經測算，閃變抑制比基本在5左右。

綜上，SVG的投運實現了對電(dian)弧爐負載無(wu)功(gong)、諧波、閃變(bian)的綜合補償。