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单相电弧炉对供电系统电能质量的影响分析

发布时间:2019-12-31 16:50    点击次数:164次   

  (浙江大学电气工程学院。浙江杭州310027)摘要:本文时某钢管厂新增0.5 吨有衬垫电弧炉的两种供电方素进行了研究.分析了两种供电方案下对供电 统电能质量的影响,包括供电乐统的不对称度和谐波水平.关键词:单相供电;电弧炉;电托质量:谐 前言电弧炉是电力系统的一种特殊负荷,这种负荷给电力系 电弧炉连接于1lOkVYw 变电所10kV 统带来的影响是多方面的,如无功冲击,电压闪变,对称性馈电线 破坏引起的负序电流、电压以及谐波危害等。某铜管厂新增 的0.St 有衬垫电弧炉,由 50Hz 单相交流供电,额定容量为 供电系统的原始接线kVA。由于其为单相供电.由此引起的负序电流和电压出的计算模型为:系统等值电势重.=115.529.9。 kV,这里 必须加以考虑,因为相对较小的负序电流和龟压就有可能引 10kV母线作为电压相位基准;系统 等值阻抗 起电力系统继电保护的误动作,同时也给其它用电设备造成 X。=29.0 n;折算到110kV 侧的变压罂等值漏抗 危害。另外,电弧炉是电力系统的一种重要谐波源,其谐波 XT=109.1 n;10kV 母线F;负 含量相当丰富,有可能引起电力系统的谐波谐振,进而损坏P+恐用等值电动机模拟川,其中等值暂态电抗 并联电容器及其它用电设备。因此对电弧炉可能引起的电能 X=2.37n,等值暂态电势E=8.94z 一24.30 kV。4 10kV线路阻抗取典型值为 本文对某钢管厂新增0.5t 有衬垫电弧炉的两种供电方案 z.=4(0.91+jo.38)=3.64+j1.52n;工业馈电线负荷 行了研究,第一种供电方案电弧炉连接于110kvYw变电 只+JQl 用等值电动机模拟,其等值哲态电抗 X:=47.46Q, 所的10kV 工业馈电线上,第二种供电方案电弧炉连接于 等值暂态电势E:=7.94Z 一24.10kV:折算到l 倒的电弧35kV Hz 变电所的10kV 专用线上,分析了两种供电方案 炉单相变压器漏抗x,.=26、6 供电方案1的原始接线及数据 基尘疆目:目辜自然科学基金瓷助项目(598071) 2.1方案1 下的供电系统暂态不对称分析 不对称问题。由计算得出,屯弧炉最大暂态短路电流有效值 由于负序分量有可能引起继电保护装置的误动作,叉因 为49.7kA,由此造成的供电系统的电压不对称和电流不对 为继电保护的动作时延报短,在1s以内,因此应选择电弧炉 分跗如表1 电极短时间短路这种运行方式来分析由电弧炉引起的暂卷母线 正序电压(kv) 负序电压mv) 负序与正序电压之比(%) Yw 变110kV 母线kV 母线 线路 正序电流[A) 负序电流(A) 负序与正序电流之比(哟 110kV 母线.7 10kV 工业馈电线 只+JQ。等值电动机 527 14.87 28 2.2 方案1 下供电系统的稳态不对称分析 上为电阻性电流。由此计算得出精炼期供电系统的电压不对 按已知的电弧炉特性.精炼期的电流为4.5kA,并基本 称和电流不对称分别如表3 母线正序电压(kV) 负序电压(kv) 负序与正序电压之比(%, 州变110kV母线kV 母线kV 母线kV母线 线路 正序电流(A) 负序电流(A) 负序与正序电流之比(%) 1lOkV 母线 10kV 工业馈电线 下供电系统谐波分析 炼期各项谐波电流与基波电流之比如表5 所示。因此,应 根据已知的电弧炉特性,电弧炉熔化期的电流为3600A,择熔化期作为谐波分析的运行工况。谐波分析的结果如表 精炼期的电流为4500A,按文献【2]的统计数据,熔化期与精所示。 熔化期与糟炼期各项谐波电流典型值谐波次数 与基波之比(%)(熔化期)l7,7}5.8{2.5 3.1与基波之比(%)(精炼期)I 2.1谐波次数 110kV 母线 9.5 9.5 3.9l 3.91 7.727.72 8.1 8.1 3.34 3.34 43.143.1 45.4 45 18.6518.65 13.113.1 13.76 13 76 5.64 5.64 蝴:J::35kVHZ变电所 10kV 专用线上 值电动机模拟,其中等值暂态电抗*’=7.610,等值暂态时对供电系统的影晌 电势 E。=8.53Z 一23.90 kV;皿变10kV 母线无功补偿电 供电系统的原始接线kV 侧的Hz 变压器等值漏抗 根据图2 可得出计算模型如下:铜管厂负荷用等值电动 Xr=1.9f):系统等值电势言,可推出为或=37.4528.230kV, 机模拟,其等值暂态电抗x:=45.460-等值暂态电势 系统等值阻抗X,=8.09n。 E=8.45/-25,2。kV:Hz 10kV母线上的负荷P+JQ 供电方案2的原始接线 下的供电系统暂态不对称分析 分量有效值等于44.5ZA.由此造成的供电系统的电压不对称 所考虑的工况是电弧炉两电极短路。此时的不对称影响 和电流不对称分别如表7 所示。最严重,具体计算结果如下:电弧炉最大暂态短路电流交流 方案2下各母线正、负序暂态电压 母线 正序电压(kv) 负序电压(k 负序与芷序电压之比(%)CC 35kV母线kV母线kV母线kV 母线下各线路正、负序暂态电流 线路 正序电沥fA) 负序电流rA) 负序与正序电流之比(%) 系统侧 11n8 30.2 27.2 等值电动机283.1 41.3 14.5 10kV 专用线 Mechanical&ElecUical Eginecring Magazine V01.18 Supplement 2001 机电工程2001 年第18 3.2方案2 下供电系统的稳态不对称分析 弧电流为4.5kA.且基本上为电阻性电流。由此计算出各 按已知的电弧炉特性.正常运行时精炼期的电流大于熔线电压和各支路电流分别如表9 和表lO 所示。 化期的电流.因此取精炼婀作为最大工作电流工况。此时电 正序电压暇v)负序电压(kv) 负序与正序电压之比(%) CC 35kV母线kV母线kV 母线kv 母线 下各线路在精炼期的正、负序电流线路 正序电流(A) 负序电流(A) 负序与正序电流之比(%) 系统侧 93.87 3.04 32 P+JQ 等值电动机 307.6 4.17 l-4 10kV 专用线.3 方案2 下供电系统谐波分析 如表11 选择熔化期作为谐波分析的运行工况。谐波分析的结果表11 方案2 各母线kV 母线kV 母线kV 母线 谐波次数 正帛fv) 6.036.03 9.72 9.72 7.73 773 8.968.96 1432 14-32 11.48 11.48 9.249.24 14.71 14.7l 11.82 ll。82 373.3373^3 595.0 595,0 478.6 478,6 7.377.37 11.72 11.72 943 9.43 结论相短路都会使钢管厂10kV 母线kV 工业馈电 压,使供电公司变电所10kV 母线%的负 线上时,对系统造成的不对称影响并不显著,不至于引起继电压。因此必将会对这两处所接负荷产生影响。 电保护装置 的误动作。此时由电弧炉引起的谐波电流将在5 (4)当电弧炉建立稳定电弧进行熔炼时,不瞥电弧炉是 次谐波附近使系统发生谐振。 连于Yw 变电所的10kV 工业馈电线kV 专用线kV 专用线,对系统的不对称影响都比较小。各母线 系统的不对称影响比较大,其中HZ变电所10kV 母线上的 的负序电压都小于正序电压的2%。 负序电压已达到正序电压的5.7%(接近于继电保护装置动作 参考文献 值6%~8%)。由电弧炉引起的谐波电流也将在5 次谐波附 近使系统发生谐振.而且计算得出的变电所各母线 【l】西安交通走学等.电力系统计算第五章,北京:水利电波电压数值较大,其中10kV 母线 次谐波电压已超过基 力出版社,1978, 波的5%。因此,在这种情况下,如 果不采取改进措施就将 【2】MillerT JE.Re.active PowerControlinElectric Systems 电弧炉投入运行,将对系统造成较大危害。 Chapter JohnWiley&So 略.1982. (3)纵观两种供电方案,由于单相电弧炉电投造成的单


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