硅铁电弧炉的分布电容补偿分析

分析了硅铁电弧炉的低压分布电容补偿，说明安装分布电容器对提高电弧炉的用电效率十分有效，此结果可用于其它类型的电弧炉。     

小容量硅铁谐波管理的讨论

本文阐述了电弧炉的谐波特点和无功补偿电容器的谐波放大机理及其抑制，结合实际例子分析提出了对小容量硅铁谐波管理的看法。近几年来，随着我省小硅铁生产的兴起，大量小容量电弧炉并入电网，对地区电网造成一定程度的谐波污染。小硅铁用户为了满足力率要求，大多安装了无功补偿电容器，电弧炉的谐波如被无功补偿电容器谐振放大，不仅使得供电质量下降，而且会产生过电压，造成电力设备过载运行而损坏。对小容量硅铁注入系统谐波含量超过标准的不仅要采取措施进行限制，使之低于部颁标准，更主要的是要防止谐波过电压的发生，本文从这一角度出发，分析了电弧炉的谐波特点，无功补偿电容器的谐波放大机理，结合实例提出了小容量硅铁用户谐波管理的看法。     

海东供电局高耗能企业谐波测试、分析与管理

随着青海省铝制品、硅铁和碳化硅生产规模不断扩大,这些高耗能企业主要以可控硅、整流器、电弧炉等非线性负荷为主,产生大量的谐波源,严重影响了海东地区供(用)电可靠性。文章针对此问题,对谐波污染源做了测试和分析,并提出了解决方法和治理措施,投入运行后取得了一定效益。     

基于时变电流注入方法的特殊电力负荷建模研究

特殊电力负荷对电力系统稳定性、电能质量以及对电力设备安全性都有较大影响,建立合适的特殊电力负荷模型对电力系统的分析十分必要。以电弧炉负荷实测数据为例,分析了特殊电力负荷的自变特性。基于PSASP的用户程序接口(UPI)功能和自定义程序,采取时变电流注入的特殊电力负荷建模方法;通过电气换算,将不同电气特性负荷以注入电流形式建立模型。根据宁夏地区某硅铁负荷的实测数据建立负荷模型,仿真曲线和实测数据的对比分析验证了所建模型的有效性和可行性。     

基于噪声信号的电弧炉冶炼氧化镁运行状态分析

电弧炉产生噪声的声压在空间中的某一点对于时间的积分与弧流、弧压有关。采集电弧炉冶炼氧化镁时不同阶段的噪声数据,将噪声的波形信号转换成时频图。将这些图像与电弧炉三相电流的波动对比,分析了噪声信号与电弧炉运行状态之间的内在相关性,发现电弧炉噪声信号的声强及其频率特性和电弧炉的工作状态高度相关,各特征频率的噪声的强度随着弧电流的增大而增大,而且在电弧炉运行的不同状态呈现不同分布,该研究为后续利用噪声信号控制电弧炉冶炼氧化镁提供了基础。     

用于电能质量研究的新型交流电弧炉混沌模型

提出一种用于电能质量研究的新型交流电弧炉混沌模型。首先,基于电弧炉负载U-i特性曲线的分段线性化,依据负载实际消耗的有功功率,得到能精确反映电弧炉稳态特性的静态模型,该模型适用于电弧炉引起的谐波问题研究。然后,用基于不对称非线性电阻蔡氏电路产生的低频混沌信号对静态电弧电压进行调制,模拟电弧炉运行的动态过程, 得到电弧炉负载的动态模型,该模型特别适用于研究电弧炉引起的电压波动与闪变问题。在Matlab下,对电弧炉静态、动态模型进行仿真研究。仿真结果与实际测量数据相比较,显示该模型能够精确描述电弧炉引起的谐波和电压波动等电能质量问题。模型有效且易于使用,它的提出为电能质量治理措施研究奠定了基础。     

电弧炉用双向力矩电动机

简要分析了电弧炉用双向力矩电动机的结构特点;阐明了该产品应用于电弧炉电极控制的优越性;对电弧炉用双向力矩电动机设计中的主要问题进行了详尽的论述。通过样机试制证明其性能良好,提高了电弧炉电极控制的可靠性,节省能源,可作为电弧炉电极控制更新换代产品。     

炼钢企业的电压波动与闪变的实用计算与抑制对策

炼钢电弧炉在正常生产时会对电网产生以电压波动与闪变为主要特征的不利影响,超过电能质量国家标准的限制值。实践分析表明,炼钢电弧炉是供电系统各类功率波动性负荷中对电压特性影响最大的负荷,对电弧炉产生的高次谐波,通过滤波器可以得到有效的抑制。本文结合炼钢实际,说明改进电弧炉炼钢工艺、优化电弧炉的设计参数、合理选用供电电源和改进电弧炉供电设备等措施均可减小电弧炉的不利影响。对电弧炉的运行特性与电气特征进行了定性分析,重点对电压波动与闪变的计算方法进行推导和说明,最后提出解决抑制波动、闪变不利影响的措施。     

基于MATLAB的交流电弧炉随机模型与仿真

为提出一种简单有效的电弧炉仿真模型,首先按电弧炉能量守恒微分方程,在MATLAB环境下,建立适用于谐波研究的电弧炉确定性模型;然后,将带通高斯白噪声直接叠加于电弧电压上,得到适用于电压波动与闪变研究的电弧炉随机模型。将提出的电弧炉模型以电流控制电压源形式直接接入测试系统,对电弧炉引起的谐波和电压波动问题分别进行仿真分析的结果与实际系统动态特性完全相符,从而验证了模型的有效性。该仿真模型的提出,为电力工作者理解电弧炉非线性时变特性,分析电弧炉导致的电能质量问题,进行谐波治理与闪变抑制研究提供了前提条件。     

基于测量数据的电弧炉随机模型及谐波电流计算

文章介绍了一种用于电弧炉谐波分析的时域模型。该模型基于交流电弧的伏安特性,在实测数据的基础上利用统计技术得到电弧伏安特性曲线的有关参数,并采用分段线性化方法模拟电弧炉的伏安特性,在此基础上进行电弧炉的电流计算及谐波分析。在计算中将影响电弧炉工作状态的主要随机因素考虑进来,建立了电弧炉随机分析模型。对某钢厂的12500kVA电弧炉进行了分析研究,分析结果与实测数据有很好的一致性。     

电弧炉电气系统谐波分析的频域方法研究

文中对电弧炉电气系统谐波分析的频域方法进行了研究。首先对电弧电压波形进行了傅立叶分析，接着讨论了电弧炉系统谐波分析的思路。从替代定理和叠加原理出发，将三相对称及不对称电弧炉系统简化为单相系统进行求解。经过电路分析，导出了电弧炉系统主电路谐波、注入电网谐波、流过电容器谐波的解析计算公式。分析表明：电弧炉系统的主电路谐波的大小与系统的谐波阻抗、电弧电压波形和电弧炉的平均功率因数有关，电弧炉注入电网的谐波主要为低次谐波。当电弧炉电气系统在串联谐振点和并联谐振点附近时，均会出较大谐波电流，而串联谐振对系统的影响更大一些。     

电弧炉电极调节器对电网电压波动影响的仿真研究

针对电弧炉电极调节器性能对电网电压波动的影响进行了仿真研究。利用Matlab/Simulink提供的基本模块库和电力系统专用模块库相结合,搭建交流电弧炉系统的仿真模型。整个仿真模型可分为两部分,即电弧炉主电路和电弧炉电极调节系统,两部分结合构成一个闭环系统。根据电弧炉的工作特点,在仿真时,考虑分别加入两种类型的弧长扰动,即短路扰动和低频正弦扰动。在每种扰动下,通过改变电极调节器的性能参数,研究电网电压的波动。仿真结果表明在电极调节器性能参数设计不合理的情况下,电网电压波动剧烈,在性能参数理想的情况下,电网电压的波动幅值会大大地减小。     

SVC改造方案分析

电弧炉（EAF）利用电极之间的弧光产生热量来熔化金属,特别是在起弧的瞬间,电流变化为突然变化,波动极为剧烈,最大时可接近短路,最小时为开路,频繁变化的电流在电网阻抗上形成了电压降,引起电网电压的波动,导致电网电能质量恶化,笔者针对起弧瞬间电压波动的问题对某变电站现有的SVC系统进行了分析,指出了其中的不足之处,并依据仿真结果的比较,给出了合理的改进方案,最后得到了较为满意的结果。     

Nonlinear properties of voltage and current transfer ratios for electric arc furnaces

A method of arc voltage gradient calculation for an electric arc furnace (EAF) is presented. The arc voltage gradient is the basic characteristic in study and simulation of an automatic power control system of an EAF. This characteristic is a strongly nonlinear multifactorial function that depends on electrical parameters of a power supply system, thermal conditions, and processes of arc heat exchange in an EAF melting bath. The method of arc voltage gradient calculation considers the relation between the electric and thermal conditions of an EAF in order to describe feasible nonlinear properties and to improve expressions for voltage and current transfer ratios as nonlinear multifactorial functions in particular. An EAF is regarded as a subject of control. Multifactorial properties are defined by the parameters of an equivalent electrical circuit of a furnace and by variable conditions of arc heat exchange in a melting chamber during steel melting. The method is effective for overcoming the uncertainty of the arc length in simulation of an EAR power controller. The unstable behavior of the furnace at a high impedance was explained using the obtained functions of the arc current and the arc voltage for various electrodes and the arc length. The minimum allowed arc current was found. The automatic power controller becomes unstable and the arc is extinguished under this value.     

An integrated model for the study of flicker compensation in electrical networks

This paper presents an integrated model for the simulation of the voltage flicker introduced to a power system due to an arc furnace operation. The model was developed for power system planning purpose in the ATP computational environment. It can be adjusted to the desired operation conditions so as to correctly simulate the furnace operation stages (melting or refining stage) and the expected furnace's degree of flicker severity, for each particular arc furnace and power system combination. Chua's oscillator circuit is used to achieve the chaotic nature behavior of the arc voltage and a Static Var Compensator (SVC) is used for flicker compensation. Modeling and simulation of the full package, including an IEC flickermeter used to evaluate flicker severity, are presented.     

Power Usage and Electrical Circuit Analysis for Electric Arc Furnaces

Power usage in ultrahigh-powered electric arc furnaces requires considerably more investigation into system parameters, furnace secondary circuit analysis, and operating characteristics than previously given to normal powered electric arc furnaces. The power input must be analyzed from the infinite electric utility bus to the arc at the electrode. All interested parties must participate in the analysis to assure a mutual understanding of each other's problems. Various high-voltage systems are compared along with power factor correction applications. An 18-ft (5.5-m) 80-ton (72.6-metric tons (MT)) furnace has been selected for detailed analysis with a 50-MVA furnace transformer. In addition to electrical considerations, the power melting profile and associated refractory erosion is also subjected to analysis in this review. The analysis indicates that with proper application, ultrahigh-powered electric arc furnaces will provide increased production with reasonable refractory erosion.     

A New Static Var Compensator for an Arc Furnace

This paper presents the design of an electronic compensator that can compensate the reactive current drawn by an arc furnace. Consisting of three independent single-phase pulse-width modulated (PWM) inverters, the proposed compensator responds quickly to any sudden load changes and compensates both the fundamental displacement current and the harmonic distortion current drawn by the load. Unlike conventional static var compensators, the electronic compensator can also supply the active current demanded by the load if an energy source independent of the utility is available. Simulations are conducted, including the modelling of the furnace current and voltage waveforms during the early stage of scrap melting, in order to determine the effectiveness of several suggested detection methods that can be used to separate the active and reactive components of the furnace current. Actual waveforms observed on a local furnace are included that corroborate the computer modelling. Experimental results indicate that the electronic compensator equipped with a suitable detection circuit can accurately compensate an arc furnace.     

真空断路器电磁瞬态仿真模型的研究与应用

由于真空断路器具有优良的开断和绝缘恢复性能，因此，可用来开断由于电弧不稳定而产生的高频电流。在一定的电网奈件下，在开断高频电流的过程中可能引起多次重燃和严重的过电压。本文的主要目的是用PSCAD建立真空断路器模型来展现断路器的真实特性。这个模型融合了燃弧时间、截流，介质恢复强度及断路器的熄弧能力等所有本质特性。采用开断实用的电炉用变压器来检验本文所开发的三相真空断路器的模型。并提供了检验结果。