高阻抗电弧炉技术：提高电抗适应长弧供电，减少对电网干扰

2.6.1 电弧炉高阻抗作用

电弧炉炼钢产生的电网公害主要包括电压闪烁与高次谐波。电压闪烁实质上是一种快速的电压波动。它是由较大的交变电流冲击而引起的电网扰动。电压波动可使白炽灯光和电视机荧屏高度闪烁，电压闪烁由此得名。超高功率供电加剧了闪烁的发生，当闪烁超过一定限度时，如0.1～30Hz，特别是1～10Hz闪烁，会使人感到烦躁，这属于一种公害，要加以抑制。

为了使闪烁保持在允许的水平，解决的办法有两种：

（1）有足够大的电网，即电弧炉变压器要与足够大的电压、短路容量的电网相连，一般认为，若供电电网的短路容量是变压器额定容量的80倍以上，就可视为足够大。

（2）采取无功补偿装置进行抑制，如采用晶体管控制的电抗器（TCR）。

电弧炉正常情况下要有一定电抗，一般是在变压器一次侧串联电抗器，目的是为了保证电弧连续稳定燃烧和限制短路电流。超高功率电弧炉运行使炉衬耐火材料磨损指数大幅度增加，造成炉衬寿命减少，因此运行初期采用低电压、大电流，粗短弧供电。但这样又引起电极消耗的大幅度提高，且功率因素降低很多，电弧炉大面积水冷炉壁的采用及泡沫渣埋弧操作，使得长弧供电成为可能，但高电压长弧供电使功率因数大幅度提高，将使短路冲击电流大为增加，也将导致电弧不稳定，输入功率降低。为了改善此种状况，采取提高电弧炉装置的电抗，以便适合长弧供电。直流电弧炉能最大限度地降低电压闪烁40%，交流电弧炉为了与之竞争而提出采用高阻抗技术。

2.6.2 高阻抗技术应用及优点

高阻抗电弧炉，能提高电弧炉装置的电抗，使回路的电抗值为原来的两倍左右。对于50t/30MVA以上普通阻抗电弧炉，其电抗值为3.5～4.0mΩ，当其电抗值增加至7～8mΩ时，成为高阻抗电弧炉。增加电抗的办法是在电弧炉变压器的一次侧串联电抗器，电抗器有固定电抗器或饱和电抗器之分。饱和电抗器可进一步减少电弧炉对电网的干扰，但价格昂贵。高阻抗电弧炉单线电路见图2-24。

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图2-24 高阻抗电弧炉单线电路

T1—电网变压器 Z1—固定电抗器 SR—饱和电抗器 T2—电弧炉变压器 F_u—电弧炉 Z2—电抗器

高阻抗电弧炉具有如下优点：

1）电耗与电极消耗降低，电流大为减小；

2）电弧稳定性高，电抗高、功率因数低；

3）减少电压闪烁约30%，电流波动小；

4）降低回路电动应力，短路电流小。

抚顺特钢公司、南京钢铁公司、淮阴钢铁公司、安阳钢铁公司等引进的60～100t交流电弧炉和国内设计制造的40～70t交流电弧炉几乎都是高阻抗的。