摘要：高阻抗電弧爐的供電電路具有以下特征：即電弧連續(xù)燃燒特性、高阻抗特性以及較高的變壓器二次電壓介紹了帶有飽和電抗器和固定電抗器的高阻抗電弧爐。
關(guān)鍵詞：高阻抗電弧爐；飽和電抗器；電壓閃變

0 引言
高阻抗電弧爐是一種高效率的新型煉鋼爐，它具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)：能大幅度地降低電能和電極消耗、能顯著地減少對(duì)供電電網(wǎng)的短路沖擊和諧波污染。

高阻抗電弧爐吸取了近25年來出現(xiàn)的所有電弧爐煉鋼新技術(shù)，再加上泡沫渣的成功應(yīng)用，使得一直發(fā)展緩慢的交流電弧爐在電弧穩(wěn)定性、效率和對(duì)電網(wǎng)短路沖擊減少方面均可同直流電弧爐相媲美。

本文介紹了帶飽和電抗器和固定電抗器的高阻抗電弧爐。前者具有高超的伏安特性，使短路電流很小，基本上達(dá)到了恒電流電弧爐特性。

1 高阻抗電弧爐的供電電源
1．1 對(duì)供電可靠性的要求
電弧爐屬于熱加工設(shè)備，如果中途停電，會(huì)造成很大的損失：使電耗和原材料增加，使產(chǎn)品質(zhì)量下降，甚至造成整爐鋼水報(bào)廢，爐子越大損失越大。根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，電弧爐屬于二級(jí)負(fù)荷。

對(duì)于爐子容量在50t及以上的電弧爐通常由兩路獨(dú)立高壓電源供電，爐容較小的可由一路高壓電源供電。

1．2 公共供電點(diǎn)的確定
電弧爐的公共供電點(diǎn)系指其與電力系統(tǒng)相連接的供電點(diǎn)，并接有其他用戶負(fù)荷。對(duì)公共供電點(diǎn)的要求主要考慮以下因素：
1)供電變壓器容量要能適應(yīng)電弧爐負(fù)荷特性的要求；
2)由電弧爐負(fù)荷引起的公共供電點(diǎn)的電壓波動(dòng)和電壓閃變值、以及諧波電流值不得超過國(guó)標(biāo)GBl4549-93中的允許值；
3)由電弧爐負(fù)荷引起的公共供電點(diǎn)的電壓不對(duì)稱度不得超過2％。

電弧爐的公共供電點(diǎn)有兩種情況，其一是電弧爐系統(tǒng)直接與電力系統(tǒng)相連接；其二是電弧爐系統(tǒng)通過企業(yè)總變電所與電力系統(tǒng)相連接。電弧爐一般不由車間變電所供電。

當(dāng)電弧爐由企業(yè)總變電所母線供電時(shí)，為了防止對(duì)其他負(fù)荷供電質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，一般要求供電變壓器的容量為電爐變壓器容量的2．5倍以上。當(dāng)不能滿足此要求時(shí)，或增大供電變壓器容量；或采用專用中間變壓器供電，這需要經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。

當(dāng)采用專用中間變壓器供電時(shí)，該變壓器容量的選擇，應(yīng)與電爐變壓器經(jīng)常過負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)相適應(yīng)。此時(shí)，供電變壓器二次側(cè)的電壓波動(dòng)可不受限制；當(dāng)供電變壓器二次側(cè)裝有無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置時(shí)，該變壓器容量應(yīng)按補(bǔ)償后的負(fù)荷情況選擇。

2 高阻抗電弧爐的主電路
高阻抗電弧爐主電路與傳統(tǒng)電弧爐主電路的主要區(qū)別在于前者的主電路中串聯(lián)一臺(tái)很大的電抗器。它使電弧連續(xù)穩(wěn)定地燃燒、電弧電流減小、電弧電壓提高、電弧功率加大、電效率提高、諧波發(fā)生量及對(duì)供電電網(wǎng)的沖擊減小。

由于高阻抗電弧爐的工作電流小，所以其二次載流導(dǎo)體、短網(wǎng)的截面積小，這也是高阻抗電弧爐的優(yōu)越性。

電抗器分為固定電抗器和飽和電抗器兩種。前者的缺點(diǎn)是不能自動(dòng)調(diào)節(jié)電抗值。當(dāng)工藝改變，需要改變電抗時(shí)，要提起電極、斷電，然后才能改變電抗；而飽和電抗器則能根據(jù)爐況，自動(dòng)地改變電抗值，基本上達(dá)到了恒電流電弧爐操作。

下面對(duì)帶有不同電抗器的高阻抗電弧爐分別進(jìn)行討論。

2.l 帶固定電抗器的高阻抗電弧爐
在高阻抗電弧爐中，采用高電壓、低電流、長(zhǎng)電弧作業(yè)時(shí)，選擇合適的功率因數(shù)，并有合適的系統(tǒng)電抗以達(dá)到穩(wěn)定操作是至關(guān)重要的。在大多數(shù)情況下，必須采用電抗器與電爐變壓器串聯(lián)。帶有固定電抗器的高阻抗電弧爐主電路圖如圖l所示。

這種高阻抗電弧爐的設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：
1)因電抗器電感的儲(chǔ)能效應(yīng)和高起弧電壓的動(dòng)態(tài)特性所獲得的穩(wěn)定起弧條件，導(dǎo)致高集成功率輸入；
2)短路電流小，當(dāng)廢鋼塌陷時(shí)，電極、電極臂和電纜上的電流小，因此，電極損壞的危險(xiǎn)性小，機(jī)械磨損也少；
3)電極電流波動(dòng)小，因而對(duì)電網(wǎng)的干擾也��；
4)電抗器線圈常常作成抽頭式，以便根據(jù)不同工藝需要改變電抗值；
5)當(dāng)電抗器串聯(lián)連接于電路中時(shí)，電抗器的感抗相對(duì)值可按式(1)計(jì)算，XK％=100*(QK/Se)％ （1）
式中：QK為電抗器的額定容量，Kvar；
Se為電弧爐變壓器額定容量，KVA。
6)串聯(lián)電抗器和變壓器一樣，都是在重負(fù)荷情況下運(yùn)行，因此，對(duì)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度要求較高；
7)對(duì)現(xiàn)有電弧爐變壓器及短網(wǎng)系統(tǒng)稍加改進(jìn)，即可實(shí)現(xiàn)高阻抗化。
折合到變壓器二次側(cè)的系統(tǒng)總電抗對(duì)電弧爐操作過程的影響可以用下列關(guān)系式表示(這里假設(shè)有強(qiáng)有力的三相平衡供電電網(wǎng))：

式中：U為變壓器二次電壓；

Uarc為電弧電壓；

I為電極電流；