何 盛

（韶關市擎能設計有限公司,廣東 韶關 512026）

1 粵深鋼電弧爐項目存在的電能質量問題

和平縣粵深鋼實業(yè)有限公司計劃建設一條電弧爐煉鋼生產(chǎn)線，通過1回35kV線路將其接入電網(wǎng)。廠區(qū)主要新增設備包括EAF-70t電弧爐 1座。電弧爐變額定容量為38MVA，高壓側電壓為35kV，低壓側電壓為400～600～750V。由于交流電弧爐在煉鋼工程中其電流會產(chǎn)生非正弦畸變和各次諧波，對電網(wǎng)造成干擾。對本項目的電能質量分析關鍵指標為：諧波分析。

2 諧波分析

電弧爐屬于電弧性質的負荷，是典型的諧波源，主要產(chǎn)生低次的全頻譜諧波。由于電弧的不穩(wěn)定性，其產(chǎn)生的諧波電流無法像整流裝置那樣可以進行理論計算，因此EAF-70t爐負荷的諧波電流只能通過在線測試或根據(jù)長期積累的工程經(jīng)驗進行統(tǒng)計估算。依據(jù)業(yè)主方提供了同型號電弧爐諧波實測數(shù)據(jù)，利用ETAP電力諧波分析程序，仿真粵深鋼電弧變項目正常運行工況下注入電網(wǎng)公共連接點（以下簡稱“PCC”）母線系統(tǒng)側的諧波值，仿真計算結果見表1。

表1 PCC諧波電流比較表 （單位：A）

上述分析結果表明：

（1）粵深鋼項目正常運行過程中注入PCC各次諧波電流2、4、5次分量超標。

（2）另外，仿真表明粵深鋼項目在PCC產(chǎn)生的各次諧波電壓4次分量超標超標。

3 解決方案設計

建議安裝一組TCR型SVC來進行解決。動態(tài)調節(jié)無功，響應時間小于20ms。TCR型SVC無功補償裝置通過控制晶閘管的觸發(fā)角可將電抗器的電流從零調節(jié)到相應的額定值。由電抗器和晶閘管組成的裝置，在控制信號的作用下相當于是個可變電感；可變電感和固定電容器組合既可形成容量適當?shù)碾娙菪载摵?，也可形成容量適當?shù)碾姼行载摵?，并且具有靜補裝置無極連續(xù)無功調節(jié)的優(yōu)點。

3.1 TCR容量計算

根據(jù)文獻[6]12.4.1.3計算：

已知本項目引起粵深鋼PCC產(chǎn)生的電壓波動值為11.38%。

（2）電爐從正常運行到三相工作短路狀態(tài)的無功功率最大波動量37.3MVar：

（3）補償系數(shù)α：通過查下表，α=1

3.2 SVC容量計算

（1）按無功補償需求量最大情況（即粵深鋼項目最大負荷情況）考慮配置無功補償容量?；浬钿撾娀∽冺椖啃枧渲貌簧儆?5.27Mvar的容性無功輸出容量裝置。

（4）電容器配置方案：

根據(jù)多方案比較以及運行計算，確定本項目在新建電弧爐35kV側裝設一套TCR型的SVC裝置。補償總安裝容量共33.92MVar，安裝H2、H4、H5共3個單調諧濾波器，安裝容量20.04MVar。另外安裝普通電容器，容量約14MVar.。TCR容量配套安裝容量38MVar。實現(xiàn)動態(tài)調節(jié)無功，并要求響應時間小于20ms，且能夠自動控制防止無功倒送。

4 治理效果

利用ETAP電力諧波分析程序，對電網(wǎng)系統(tǒng)結構在粵深鋼電弧變變高35kV模擬上述配置的TCR型SVC后，對本項目電網(wǎng)系統(tǒng)結構進行網(wǎng)絡參數(shù)等值模擬仿真，仿真計算結果見表2。

表2 PCC諧波電流比較表（治理后，單位：A）

上述計算結果表明，采取上述諧波治理措施后，粵深鋼電弧爐項目正常運行過程中注入PCC的各次諧波電壓值以及電壓波形總畸變率均在國標允許限值內。

[1]GB/T14549-1993.電能質量公用電網(wǎng)諧波[S].

[2]GB/T12326-2008.電能質量電壓波動和閃變[S].

[3]DL/T1198-2013.電力系統(tǒng)電能質量技術管理規(guī)定[S].

[4]SD325-1989.電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術導則[S].

[5]GB/T15543-2008.電能質量三相電壓不平衡度[S].

[6]鋼鐵企業(yè)電力設計手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2013.