電弧爐諧波注入對電力系統(tǒng)的影響分析.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，非線性負(fù)荷的數(shù)量、種類和用電量與日俱增。這些非線性負(fù)荷不可避免地會產(chǎn)生諧波，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓畸變率的上升，對輸電線路、電氣設(shè)備、通訊設(shè)備造成不利影響，甚至?xí)痣娏υO(shè)備損壞和電網(wǎng)安全事故。因此，對電力系統(tǒng)諧波進(jìn)行研究是非常緊迫和有必要的。近年來，在煉鋼業(yè)和冶煉技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí)，越來越多的電弧爐設(shè)備被應(yīng)用于金屬冶煉行業(yè)，其容量也越來越大，逐漸成為電網(wǎng)中一種重要的諧波源，所以，對電弧爐諧波進(jìn)行分析和研究具有很大的實(shí)際

2、意義。
　　在分析電弧爐之前，應(yīng)該充分了解它的工作原理和特點(diǎn)，并建立起合適的理論模型。本文首先簡述了電弧爐的發(fā)展過程，結(jié)合其煉鋼原理分析了熔化期、氧化期和還原期的工作特點(diǎn)，闡述了它給電力系統(tǒng)帶來的諧波、電壓閃變、三相不平衡、功率因數(shù)低、影響電氣設(shè)備正常工作等問題，并針對電弧爐諧波問題簡單介紹了目前常用的幾種諧波分析方法。在上述工作的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了電弧爐交流電弧的物理特性和其電氣系統(tǒng)各模塊的簡化等效電路，推導(dǎo)了交流電弧相應(yīng)的電阻

3、性模型及其電氣系統(tǒng)的狀態(tài)方程，最后針對交流電弧電阻模型的各個(gè)參數(shù)，給出了可行的估算方法。
　　接著，論文從兩個(gè)方面開展研究了電弧爐建模及其對電網(wǎng)影響的研究。論文建立了一種交流電弧爐時(shí)域等效電壓源模型，先基于分段線性化的方法對電弧爐V-I特性曲線進(jìn)行線性化，考慮電弧爐實(shí)時(shí)有功，可以推導(dǎo)出電弧爐的靜態(tài)模型，適用于電弧爐諧波分析;在電弧爐電阻的靜態(tài)模型上，疊加正弦信號或白噪聲隨機(jī)信號，可以推導(dǎo)出適用于電壓波動(dòng)和閃變研究的，反映電弧爐動(dòng)態(tài)

4、特性的動(dòng)態(tài)模型。基于PSCAD完成了模型搭建，仿真結(jié)果符合實(shí)際測量的電弧電壓動(dòng)態(tài)特性，從而證明了該模型的準(zhǔn)確性。
　　論文建立了考慮背景諧波的含電弧爐電力系統(tǒng)模型，進(jìn)行諧波分析。采用PSCAD自帶電弧爐和基于諧波電流源的電弧爐兩種建模方法，基于某煉鋼廠實(shí)測數(shù)據(jù)，仿真獲得背景諧波電源出口處電壓和電弧爐接入點(diǎn)電壓，對這兩點(diǎn)的電壓進(jìn)行三相傅里葉分解，從而進(jìn)行諧波分析。通過仿真結(jié)果可以得出:電弧爐諧波注入會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變，而且這種畸