鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)的電能質量問題

鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)的電能質量問題

房倩

(保定市尤耐特電氣有限公司 河北保定 071000)

摘要:近年來,隨著鋼鐵企業(yè)等重工業(yè)產能的快速發(fā)展,提高用電效率、節(jié)約電能已經(jīng)成為鋼鐵行業(yè)面臨的重要問題。鋼鐵企業(yè)里的中頻爐、電弧爐、軋機等設備,產生大量的諧波,嚴重影響系統(tǒng)電能質量。本文著重對影響電能質量較為突出的負荷進行分析,提出了相應的諧波治理及無功功率補償?shù)姆椒ā?/p>

關鍵詞:鋼鐵企業(yè) 諧波治理 無功補償中圖分類號:TM711文獻標識碼:A文章編號:1007-9416(2013)07-0191-01

鋼鐵企業(yè)的用電設備大多數(shù)為感性負荷、沖擊大等特點，大量使用直流電機、變壓器、電力電子裝置等非線性負荷。會出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動和閃變、三相不平衡，引起無功頻繁波動、功率因數(shù)低、諧波含量超標等問題，使電網(wǎng)供電質量下降，嚴重影響到電網(wǎng)的運行。由于電力電子裝置的廣泛應用，使得諧波和無功問題引起越來越多的關注。同時，也由于電力電子技術的迅猛發(fā)展，在諧波治理和無功補償方面也取得了一些突破性進展。

ｎｋ±１為主，ｎ為脈數(shù)），諧波是中頻爐運行時主要的電能質量問題。

2.4 軋機引起的電能質量問題

軋機是廣泛使用的金屬薄板加工設備，其源動力大多使用直流電機，配有大功率的整流電路，在生產過程中就必然會產生大量的諧波電流，并流入電網(wǎng)。軋機負荷主要為交直流傳動設備，產生電壓波動、諧波及無功沖擊，對電網(wǎng)產生了污染。

１　諧波及其危害

各種電力電子器件在人們的生產及生活中的廣泛應用，及整

流、變頻、逆變等非線性負荷設備的應用，諸如諧波干擾、放大等諧波問題也隨之產生。諧波影響供配電系統(tǒng)設備和用電設備的正常工作，影響電力測量和電能計量的準確性，同時對自動控制系統(tǒng)等產生干擾與危害，嚴重時會造成設備的損壞和電力系統(tǒng)事故。

３　電力系統(tǒng)中鋼鐵企業(yè)的電能質量治理

3.1 相關的技術管理標準

公用電網(wǎng)與電力用戶連接點的電能質量限值，國家對此已制定了有關技術標準，如ＧＢ／Ｔ１４５４９－９３《電能質量公用電網(wǎng)諧波》、ＧＢ／Ｔ１２３２６－２００８《電能質量電壓運行波動和閃變》。如表１所示。

3.2 電力系統(tǒng)中鋼鐵企業(yè)的電能治理方案

（１）無源濾波器：無源濾波器是一種用Ｒ、Ｌ、Ｃ這些無源元件組成的濾波器來抑制進入公用電網(wǎng)的諧波電流的方法。將其設計為某頻率下低阻抗，對相應頻率諧波電流進行分流。無源濾波器只能濾除某頻率范圍內的諧波，不能進行動態(tài)跟蹤、補償特性受電網(wǎng)阻抗影響大等缺點，但它結構簡單，其投資較小，是中小型企業(yè)的首選方案。

（２）有源濾波器：有源電力濾波器屬于主動注入式電力濾波器，通過產生與負載諧波電流大小相等、方向相反的電流，抵消電網(wǎng)諧波電流，從而達到抑制諧波的目的。由于受元器件及價格的限制，在中高壓系統(tǒng)中，一般采用無源電力濾波器或混合式電力濾波器的方式，進行抑制諧波。

（３）ＴＣＲ型ＳＶＣ：ＴＣＲ＋ＦＣ型靜止無功補償器（ＳＶＣ），以高壓晶閘管閥組控制電抗器支路的感性無功輸出，與容性ＦＣ支路并聯(lián)于系統(tǒng)的接入點，實現(xiàn)自超前至滯后無功的連續(xù)輸出。近年來，這種并聯(lián)補償裝置在電力、冶金、礦山等行業(yè)廣泛用于改善電網(wǎng)電能的質量、抑制電壓閃變、提高功率因數(shù)、消除電網(wǎng)諧波等場合。

２　鋼鐵企業(yè)負荷及其引起的電能質量問題

根據(jù)生產及工藝要求，鋼鐵企業(yè)的用電設備如大量的電弧爐、

中頻爐、軋機等非線性負荷，在工作過程中產生大量的諧波，導致電流波形發(fā)生畸變，嚴重影響系統(tǒng)電能質量。同時產生的電壓閃變和波動、電壓暫降等問題也對電能質量造成很大的影響。以下僅著重分析電弧爐（ＥＡＦ）、精煉爐（ＬＦ）、中頻爐、軋機沖擊負荷的特點及其引起的電能質量問題。

2.1 電弧爐引起的電能質量問題

電弧爐包括交直流電弧爐，冶煉過程主要分兩個階段，即熔化期和精煉期。在熔化期，電弧阻抗不穩(wěn)定，電流波形不規(guī)律，故諧波含量大，具有較多的３次及３的倍數(shù)次諧波，還存在一定的偶次諧波。對交流電弧爐來說，其中２－７次諧波幅值較大。電弧爐產生的電能質量主要有三方面：諧波問題、電壓閃變及波動問題、三相不平衡問題。

2.2 精煉爐引起的電能質量問題

鋼包精煉爐屬含電弧和鐵磁非線性設備的諧波源。是用來對初煉爐所熔鋼水進行精煉，要求具有較大的變壓器容量、較大的電流波動范圍、三相電流很不平衡，對供電質量及用電設備也存在很大的影響。

４　結語

電力系統(tǒng)的諧波污染及治理已漸漸成為電力行業(yè)的重要問題。本文分析了電力系統(tǒng)鋼鐵企業(yè)沖擊性負荷的特點，提出了治理該類負荷諧波的方法。綜合治理冶金企業(yè)產生的諧波，對降低供配電系統(tǒng)和設備損耗、節(jié)省電能等具有積極而深遠的意義。參考文獻

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2.3 中頻爐引起的電能質量問題

中頻爐是一種將工頻５０Ｈｚ交流電轉變?yōu)橹蓄l的電源裝置，把三相工頻交流電，整流后變成直流電，再把直流電變?yōu)榭烧{節(jié)的中頻電流，在感應圈中產生高密度的磁力線，切割感應圈里盛放的金屬材料，在金屬材料中產生很大的渦流。中頻爐會產生大量的諧波（以

表1 公用電網(wǎng)諧波電壓限值

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