钢铁企业电力系统的电能质量问题

钢铁企业电力系统的电能质量问题

房倩

(保定市尤耐特电气有限公司 河北保定 071000)

摘要:近年来,随着钢铁企业等重工业产能的快速发展,提高用电效率、节约电能已经成为钢铁行业面临的重要问题。钢铁企业里的中频炉、电弧炉、轧机等设备,产生大量的谐波,严重影响系统电能质量。本文着重对影响电能质量较为突出的负荷进行分析,提出了相应的谐波治理及无功功率补偿的方法。

关键词:钢铁企业 谐波治理 无功补偿中图分类号:TM711文献标识码:A文章编号:1007-9416(2013)07-0191-01

钢铁企业的用电设备大多数为感性负荷、冲击大等特点，大量使用直流电机、变压器、电力电子装置等非线性负荷。会出现电网电压波动和闪变、三相不平衡，引起无功频繁波动、功率因数低、谐波含量超标等问题，使电网供电质量下降，严重影响到电网的运行。由于电力电子装置的广泛应用，使得谐波和无功问题引起越来越多的关注。同时，也由于电力电子技术的迅猛发展，在谐波治理和无功补偿方面也取得了一些突破性进展。

ｎｋ±１为主，ｎ为脉数），谐波是中频炉运行时主要的电能质量问题。

2.4 轧机引起的电能质量问题

轧机是广泛使用的金属薄板加工设备，其源动力大多使用直流电机，配有大功率的整流电路，在生产过程中就必然会产生大量的谐波电流，并流入电网。轧机负荷主要为交直流传动设备，产生电压波动、谐波及无功冲击，对电网产生了污染。

１　谐波及其危害

各种电力电子器件在人们的生产及生活中的广泛应用，及整

流、变频、逆变等非线性负荷设备的应用，诸如谐波干扰、放大等谐波问题也随之产生。谐波影响供配电系统设备和用电设备的正常工作，影响电力测量和电能计量的准确性，同时对自动控制系统等产生干扰与危害，严重时会造成设备的损坏和电力系统事故。

３　电力系统中钢铁企业的电能质量治理

3.1 相关的技术管理标准

公用电网与电力用户连接点的电能质量限值，国家对此已制定了有关技术标准，如ＧＢ／Ｔ１４５４９－９３《电能质量公用电网谐波》、ＧＢ／Ｔ１２３２６－２００８《电能质量电压运行波动和闪变》。如表１所示。

3.2 电力系统中钢铁企业的电能治理方案

（１）无源滤波器：无源滤波器是一种用Ｒ、Ｌ、Ｃ这些无源元件组成的滤波器来抑制进入公用电网的谐波电流的方法。将其设计为某频率下低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流。无源滤波器只能滤除某频率范围内的谐波，不能进行动态跟踪、补偿特性受电网阻抗影响大等缺点，但它结构简单，其投资较小，是中小型企业的首选方案。

（２）有源滤波器：有源电力滤波器属于主动注入式电力滤波器，通过产生与负载谐波电流大小相等、方向相反的电流，抵消电网谐波电流，从而达到抑制谐波的目的。由于受元器件及价格的限制，在中高压系统中，一般采用无源电力滤波器或混合式电力滤波器的方式，进行抑制谐波。

（３）ＴＣＲ型ＳＶＣ：ＴＣＲ＋ＦＣ型静止无功补偿器（ＳＶＣ），以高压晶闸管阀组控制电抗器支路的感性无功输出，与容性ＦＣ支路并联于系统的接入点，实现自超前至滞后无功的连续输出。近年来，这种并联补偿装置在电力、冶金、矿山等行业广泛用于改善电网电能的质量、抑制电压闪变、提高功率因数、消除电网谐波等场合。

２　钢铁企业负荷及其引起的电能质量问题

根据生产及工艺要求，钢铁企业的用电设备如大量的电弧炉、

中频炉、轧机等非线性负荷，在工作过程中产生大量的谐波，导致电流波形发生畸变，严重影响系统电能质量。同时产生的电压闪变和波动、电压暂降等问题也对电能质量造成很大的影响。以下仅着重分析电弧炉（ＥＡＦ）、精炼炉（ＬＦ）、中频炉、轧机冲击负荷的特点及其引起的电能质量问题。

2.1 电弧炉引起的电能质量问题

电弧炉包括交直流电弧炉，冶炼过程主要分两个阶段，即熔化期和精炼期。在熔化期，电弧阻抗不稳定，电流波形不规律，故谐波含量大，具有较多的３次及３的倍数次谐波，还存在一定的偶次谐波。对交流电弧炉来说，其中２－７次谐波幅值较大。电弧炉产生的电能质量主要有三方面：谐波问题、电压闪变及波动问题、三相不平衡问题。

2.2 精炼炉引起的电能质量问题

钢包精炼炉属含电弧和铁磁非线性设备的谐波源。是用来对初炼炉所熔钢水进行精炼，要求具有较大的变压器容量、较大的电流波动范围、三相电流很不平衡，对供电质量及用电设备也存在很大的影响。

４　结语

电力系统的谐波污染及治理已渐渐成为电力行业的重要问题。本文分析了电力系统钢铁企业冲击性负荷的特点，提出了治理该类负荷谐波的方法。综合治理冶金企业产生的谐波，对降低供配电系统和设备损耗、节省电能等具有积极而深远的意义。参考文献

［１］王兆安，杨君，刘进军，王跃，编著．《谐波抑制和无功功率补偿》．机械工业出版社，２０１０年第２版．［２］张丽芹．《电力系统中小型钢铁企业的谐波及其治理》．中国电力教育，２００９年管理论丛与技术研究专刊．［３］丁录军．《ＳＶＣ谐波抑制工程设计》．技术与应用，２０１２年第７期电气技术．［４］张锐．《浅谈ＳＶＣ在企业电弧炉供配电系统中的应用》．山西科技，２０１３年第２８卷第１期．［５］刘诚，李晶．《交流电弧炉的电压闪变及计算》．工业加热，２０１２年第４ｌ卷第４期．

2.3 中频炉引起的电能质量问题

中频炉是一种将工频５０Ｈｚ交流电转变为中频的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。中频炉会产生大量的谐波（以

表1 公用电网谐波电压限值

标称电压　（ｋＶ）　０．３８　１０（６）　３５（６６）　１１０　

电压总谐波　畸变率（％）　５．０　４．０　３．０　２．０　

各次谐波电压含有率（％）　奇次　偶次　４．０　２．０　３．２　１．６　２．４　１．２　１．６　０．８　

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