RSVG在电弧炉的应用—沧州临港三菱

电弧炉（electric arc furnace，EAF）是利用电弧产生热量来冶炼金属的一种电炉，随着国家对中频炉的全面取缔，近年来越来越多的电弧炉的得到应用，而且以超高功率居多。 电弧炉的运行负载特性表现为非线性、强时变，其电能质量极差，会引起电网电压闪变和波动、负序分量大、谐波多、电网功率因素低等诸多系统电能质量问题。 电弧炉引起的诸多电能质量问题中，最难以治理的是电压闪变问题。因为电压闪变源于无功及电压的不规律波动，因此对补偿装置的响应速度和补偿精度要求都很高。采用SVC装置对电弧炉进行闪变治理，由于SVC基于半控器件晶闸管，装置响应时间一般在10ms以上，最好只能达到2:1的闪变抑制比。 基于VSC方案的SVG具有响应速度快的优势，理论上可以达到5:1以上的闪变抑制比。虽然采用H桥级联技术的链式SVG在10kV及35kV中压电力系统得到了广泛应用，但国内成功用于电弧炉负载补偿的SVG很少。

2017年8月，辽宁荣信兴业电力技术有限公司签订沧州临港三菱金属电弧炉35kV动态无功发生器SVG，设备电压等级为35kV，容量为70Mvar。现场主接线图如下：

使用该SVG对50MVA交流电弧进行补偿后，现场电能质量问题得到明显改善。其中平均功率因数高于0.99，谐波电流整体补偿率在68%以上，主要谐波成分补偿率超过80%，闪变抑制比在5左右。


上图为SVG启动前后三相无功功率及有功功率曲线。

从图中可以看出补偿前系统最大无功冲击接近30Mvar，补偿后系统最大无功冲击低于4Mvar。从有功功率曲线可以看出，经过补偿由于电网电压稳定，系统的有功功率也有明显提高，利于提高冶炼速度。

上图为SVG启动前后三相平均功率因数曲线。从图中可以SVG启动前平均功率因数低于国标下限0.9，SVG启动后平均功率因数高于0.99。

经过频谱分析，电弧炉电流中主要谐波成分为3??谐波。图5为SVG启动前后3次谐波电流曲线。补偿前谐波电流在30A以上，补偿后谐波电流基本在5A左右，经测算，补偿前电网电流中3次、5次均超过国标，经过补偿，各次谐波均满足国标。谐波整体补偿率为68.25%，主要谐波电流3次的抑制率为82.69%。补偿前谐波电压总畸变率为3.23%，超过了国标限值3%，补偿后谐波电压总畸变率为1.29%。

补偿前后短闪Pst曲线如图上所示。



补偿前后长闪Plt曲线如图上所示。图中Plt按2小时滑动平均计算。

经测算，闪变抑制比基本在5左右。

综上，SVG的投运实现了对电弧炉负载无功、谐波、闪变的综合补偿。


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