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精炼炉谐波解决办法

时间:2018-10-18 | 作者:无源滤波器

一、精炼炉的工作原理
  LF炉是钢铁生产中主要的炉外精炼设备,LF炉一般是指钢铁行业中的精炼炉,是电弧炉的一种特殊形式。LF炉精炼主要靠桶内的白渣,在低氧的气氛中(氧含量为5%),向桶内吹氩气搅拌并由石墨电极对经过初炼的钢水加热而精炼。由于氩气搅拌加速了渣-钢之间的化学反应,用电弧进行温度补偿,可以保证较长的精炼时间,从而使钢中的氧、硫含量较低,夹杂物按ASTM评级为0~0.1级。
  在精炼过程中,精炼炉是通过电极和钢液面之间产生电弧来加热钢水,通过检测电弧电流,PLC控制液压伺服阀驱动液压缸,使电极沿升降臂垂直上下运动,调节电弧长度,以实现恒电流。与电弧炉相比,其熔化废钢的弧光要平稳很多。

精炼炉原理示意图

二、精炼炉谐波产生机理
  精炼炉是电网的公害之一,因其在冶炼过程中产生电压波动、电压闪变、谐波及负序电流,同时,功率因数较低。
  精炼炉是一个较大的谐波源,是因为精炼炉的电弧具有特殊的负载特性,即延时发弧;电弧电阻具有非线性、电弧移动等特点;LF炉精炼钢水要求具有较大的变压器容量、较快的提温速度、较高的二次电流、较大的电流波动范围、三相电流不平衡。

精炼炉电流变化曲线(一周波一点)

  精炼炉在生产过程中,其有功功率和无功功率随机地或周期性的大幅度快速变动,这会造成电网电压波动及闪变的主要原因;精炼炉在冶炼过程中,三相不断地短路和开路,正常生产时负序电流约为精炼炉变压器额定电流的25%,比较严重的情况下,负序电流可达86%。


三、精炼炉是电网的公害之一
  精炼炉是电网的公害之一,是因为:精炼炉是一种电弧性质的负荷,由于冶炼工艺的因素,相对于电炉来讲,其对弧时电流比较平稳,没有熔化期,所以,对电网的影响没有电炉大,但对供电质量及炼钢用电设备也存在着较大的隐患;
2、精炼炉从系统中有功功率、无功功率的变化将引起电压降落和电压波动,降低了精炼炉的有功率功率,直接影响钢的产量;
3、精炼炉在在整个冶炼过程中的cosφ为0.8左右,使电能浪费严重,不能满足供电公司的相关要求;
4、精炼炉会增加供电线路的线路损耗,而为了降低损耗,则需要增大供电电路的导线截面积,致使投资增加;
5、精炼炉增加了线路上的电压损失,降低了电压质量;
6、精炼炉降低了供电设备的有效利用率;
7、精炼炉增加了供电系统的电能损耗及企业的电费支出,加大了企业的生产成本,降低了企业的经济效益。


四、精炼炉谐波的危害
  精炼炉谐波的危害主要表现在如下几个方面:
1、精炼炉谐波引起谐振和谐波电流放大
  精炼炉谐波引起谐振及谐波电流放大,导致了电容器和电抗器等的烧毁;精炼炉谐波电流放大时,在电流过零处di/dt要比正常时大得多,其瞬间过电压足以使电缆击穿;
2、精炼炉谐波占用变压器容量并增加线损
  精炼炉一方面吸收一些频率的有功功率,一方面向外发送另一些频率的有功功率,谐波有功功率通常都是从电网吸收的基波有功功率转化而来,这就势必会增加变压器等设备的容量,并增加线路损耗;
3、精炼炉谐波致使电网电压波形畸变
  精炼炉谐波致使电网电压出现尖峰,额定电压越高,谐波峰值电压也就越高,致使电缆老化;
4、精炼炉谐波的其它危害
  精炼炉谐波的危害是多方面的:
1)干扰和危害甚至破坏电子设备和保护控制设备的性能,使其无法工作;
2)有可能引起无功补偿电容器组谐振或使谐波电流的放大,从而导致地球人因过负荷或过电压而损坏;
3)在三相四线制供电的单相负荷中性线上,产生不正常的高电流;
4)谐波电流较大时,在电流过零处的di/dt可能要比正常大得多,致使断路器的开断能力下降。


五、精炼炉谐波治理办法
  精炼炉的谐波治理办法有很多种:
1、LC滤波器
  LC滤波器具有结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用低等无法取代的优势;
2、TCR/FVC型电子滤波器
  电子滤波器具有投切速度快、技术成熟、投资相对较低等诸多优势;

绿波杰能LC滤波器滤波效果图

3、有源电力谐波滤波器APF
  APF可以有效治理精炼炉的谐波,但其投资较高;
4、静止型无功功率补偿装置SVC
  SVC可以用来补偿精炼炉的谐波、无功、不平衡电流,提高精炼炉的用电效率等。
5、有源静止型无功发生器SVG
  SVG可以补偿精炼炉的无功功率,但其投资较大,这是尚未得到普及;
6、有源谐补一体化装置SAPF
  SAPF是将有源电力谐波滤波器APF及有源静止型武功发生器SVG等有机的揉合到一起,具有谐波治理与无功补偿的双重功能,但其价格高高在上,导致其客户接受度比较低。

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