电弧炉工作原理及其对电能质量的影响
电弧炉对电能质量的影响
电弧炉对电能质量的影响作者：王晓霏童伟来源：《城市建设理论研究》2013年第29期摘要：介绍了电弧炉对电网和电能质量的影响，提出了治理方案，对SVC装置的设计、应用进行了阐述，对治理前后电能质量进行了比较、总结关键词：电弧炉电能质量改进技术 SVC中图分类号： TF748.41 文献标识码： A1 前言在电力系统中，供电的质量指标、电网运行的安全可靠性和经济性是最根本的问题。
近年来，随着冶金工业的飞速发展，大量具有冲击性负荷的电弧炉、轧钢机等不断投入电网，电弧炉在正常生产时会对电网造成高次谐波、电压闪变、电压波动、三相电压及电流不平衡、功率因数低等不利影响，而且电能质量超过国家标准的规定指标。
针对电弧炉对电网电能质量污染问题，莱芜供电公司2011年针对莱芜某钢铁厂电弧炉用电系统进行治理，采用了新型的SVC装置，取得了良好效果。
2 电弧炉对电网的干扰2.1 高次谐波交流电弧炉在炼钢过程中其电流会产生非正弦畸变和各次谐波,对电网造成干扰。
其主要原因有：(1)电弧的电阻值不恒定，并且在交流电弧的半个周期中电弧电阻也在变动，这造成电弧电流的非正弦畸变；(2) 交流电的正负半周换相,石墨电极和钢交替作阴极和阳极,因不同材料的发射电子能力不一样,故使电流的正负两个半周的波形不对称,造成偶次谐波；(3) 三相电弧不均衡，导致三次谐波；(4) 供电系统连接的各种谐波源导致各种谐波的形成，如静补装置中的整流器等。
电弧炉的谐波电流成份主要为2～7 次，其中2、3次最大，其平均值可达基波分量的5%～10% ,谐波电流流入电网，使电压波形发生畸变，引起电气设备发热、振动以及保护误动作等。
国标《电能质量·公用电网谐波》( GBPT14549-93) 对综合电压畸变率、谐波电流注入量均作了具体规定,为抑制电弧炉产生的谐波提供了依据和标准。
2.2 电压波动与闪变超高功率电弧炉在运行中经常产生突然的、强烈的电流冲击,导致电网电压的快速波动,频率为0.1～30Hz，这类干扰称之为“闪烁”或“闪变”(Fluctuation)。
电弧炉对电网的影响及补偿措施
电弧炉对电网的影响及补偿措施1.引言大功率电弧炉接于容量较小的电网会对电网和其他负载产生不利影响，主要表现在：—无功冲击及闪变—三相负荷不平衡—产生谐波电流本文结合交流或直流电弧炉的工作特性对上述问题进行讨论，并提出解决方案。
2.电弧炉的负载特性用于冶炼的电弧炉在其给定的物理范围内工作时，负载电流会发生变形。
物理范围可以用圆图来表示（图1）图1中首先将电弧阻抗看作纯阻性，在电弧截断时电阻值无限大，在短路时电阻值为零。
在每个电流过零点，交流电弧须重新燃弧，但当功率因数大于0.9时，会导致电弧截断，并一直维持到输入能量与冷却能量不在平衡。
用于冶炼的电弧炉一般有三个特征工作阶段：—开始融化阶段，固体炉料熔化，能量需求很大。
—初精练及加热阶段。
—精练期，此阶段输入能量只需平衡热损耗。
在废刚冶炼时电弧炉的工作特性为：—在开始熔化时电弧频繁出现截断和重新燃弧。
—在全熔化期出现电弧波动，并导致电流急剧变化。
—发生塌料导致短路。
电弧炉在熔化期出现的电弧截断及短路现象，只有通过统计学方法进行评价。
需注意的是各项不平衡电流、各项断续电流和半波不平衡电流，会导致电网在不同时间和不同相位产生的有功功率和无功功率值发生变化。
调制电流使电网电压出现闪变效应，同时产生谐波电流注入电网，使电网电压发生畸变。
在电网阻抗上产生的电压降或电压改变可以分解为两个分量，即纵向电压降（导致电压幅值的变化）和横向电压降（导致电压相位变化）。
因为在电网阻抗中阻性分量大约占感性分量的1/10或以下，所以电压量值的改变主要由无功功率的变化引起。
有功功率的变化只影响电压的相位（见图2）。
在一个电网中，电压的改变会影响所有接于这个电网的负载，因此电弧炉对电网的影响可以称为电网的环境污染，必须采取技术措施进行抑制。
当电弧炉功率大于电网短路功率的1/80时，通常需要考虑对电网的影响问题。
3.补偿任务简单来讲，补偿的任务就是减少或抑制电弧炉对电网的影响。
当然，这也和其它领域的环境保护一样，具有一定的难度，同时需要付出相应的费用。
1 电弧炉工作原理及其对电能质量的影响
1电弧炉工作原理及其对电能质量的影响为了了解电弧炉对电能质量和电能效率影响的产生原因，需要对电弧炉设备的特殊性做一下简单介绍。
1.1电弧炉分类和工作原理电弧炉是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉。
工业上应用的电弧炉可分为三类：第一类是直接加热式，电弧发生在专用电极棒和被熔炼的炉料之间，炉料直接受到电弧热。
主要用于炼钢，其次也用于熔炼铁、铜、耐火材料、精炼钢液等。
第二类是间接加热式，电弧发生在两根专用电极棒之间，炉料受到电弧的辐射热，用于熔炼铜、铜合金等。
这种炉子噪声大，熔炼质量差，已逐渐被其它炉类所取代。
第三类称为矿热炉，是以高电阻率的矿石为原料，在工作过程中电极的下部一般是埋在炉料里面的。
其加热原理是：既利用电流通过炉料时，炉料电阻产生的热量，同时也利用了电极和炉料间的电弧产生的热量。
所以又称为电弧电阻炉。
1.2电弧炉的组成设备炉用变压器电弧炼钢用变压器应能按冶炼要求单独进行电压电流的调节，并能承受工作短路电流的冲击。
电炉变压器额定电压的选择要考虑许多因素。
若一次侧电压取高些，则系统电抗小，短路容量大，可减少闪变，但须增加配电装置费用。
若二次电压高些，则功率因素较高，电效率较高，但电弧长，炉墙损耗快，综合效率变低。
一般电炉变压器二次侧均为低电压（几十至几百伏），大电流（几千至几万安）。
为保证各个熔炼阶段对电功率的不同需要，变压器二次电压要能在50%~70%的范围内调整，因此都设计成多级可调形式。
调整方法有变换、有载调压分接开关等。
变压器容量小于10MV A 者，可进行无载切换；容量在10MV A以上者，一般应是有载调压方式。
也有三相分别设置分接头装置，各相分别进行调整，可以保障炉内三相热能平衡。
与普通电力变压器相比，电炉专用变压器有以下特点：a.有较大的过负荷能力；b.有较高的机械强度；c.有较大的短路阻抗；d.有几个二次电压等级；e.有较大的变压比；f.二次电压低而电流大。
电炉变压器和电弧炉的容量比一般为0.4~1.2MV A/t。
电弧炉工作原理
电弧炉工作原理电弧炉是一种使用电弧作为热源的冶金设备。
它被广泛应用于钢铁和有色金属的生产过程中。
其工作原理是利用电流将电极间的空气击穿，形成电弧，从而加热和熔化金属料。
本文将介绍电弧炉的工作原理，以及与之相关的技术参数和安全措施。
电弧炉的工作原理电弧炉的主体是一个圆筒形的炉体，一般由铸铁或钢材制成，下部为炉底，上部为炉盖。
炉顶上设有降温水口，便于降温和出钢。
电弧炉下部放置了石墨电极，电极的位置可以上下调节。
通过电极，将高温、高压、高能量的电弧放到金属料中，使金属料受到电弧的热效应而熔化。
在熔化过程中，金属料将被逐渐倾倒出来，直至炉体中的金属料全部熔化。
电弧炉可以使用交流电或直流电作为电力来源。
使用电能加热的过程中，电极与金属料之间会形成高压电弧，通过电弧的形成和维持，在熔化金属料时，释放出大量热量。
炉内的炉衬和电极会在高温下发生化学反应和物理变化。
熔融的金属流体在炉体中流动，熔化速度是调控电流和电极间距的关键参数。
电流的大小和电极之间距离的大小直接影响电弧的强弱和熔化金属料的速度。
电弧炉技术参数1. 电压：电弧炉需要使用高电压来构建电弧。
一般情况下，电压在380V到600V之间。
2. 电流：电弧炉需要通过电流来控制金属的熔化反应。
电流的大小也是影响金属熔化速度的重要因素。
电流的大小在100A到1万A之间。
3. 电极间距：电极之间的距离越大，电弧就会越弱，热量释放比较缓慢；电极之间距离越小，热量释放就越大，熔化速度就越快。
4. 反应时间：电弧炉产生热量的反应时间一般在1秒到3秒之间。
电弧炉的安全措施1. 电极调节：电极的位置在制作时一定要调整好，否则在过程中不会得到理想的结果，同时应注意电极上限的停止高度，以免过高损坏设备。
2. 电极损坏的修复：若电极发生损坏，应及时更换或修复，以免出现安全隐患。
3. 安全用电：应采取正确的安全措施，以免触电或发生其他安全事故。
4. 人员安全：对于操作电弧炉的工作人员要注意身体保护，穿戴防护设备，并严格按照操作规程进行操作。
超高功率电弧炉对电网的干扰及防护
超高功率电弧炉对电网的干扰及防护摘要：超高功率电弧炉在正常生产时会对电网造成高次谐波、电压闪变、电压波动、三相电压及电流不平衡、功率因数低等不利影响，而且超过电能质量各项指标国家标准。
本文逐项进行定性分析，并对几种常见型式的SVC装置作比较，无源与有源滤波的应用和技术发展作了阐述，以形成一个完整的概念和防护方法。
关键词：超高功率电弧炉高次谐波电压闪变电压波动现代炼钢电弧炉的基本功能是将尽可能多的电功率输入到熔池内，以获得高的生产率和低的物料、能量消耗以及好的环保指标。
炼钢电弧炉按其吨钢平均变压器额定容量,或单位炉膛面积平均变压器额定容量分为普通功率(RP)、高功率(HP)和超高功率(UHP)三种。
超高功率电弧炉概念自70年代提出，目标在于极大地提高电弧炉炼钢的生产率和降低成本，开创了电弧炉炼钢技术发展新纪元。
但由于生产时对电网影响与干扰是多方面的，实践中也发现了涉及到电能质量的所有方面。
由于超高功率电弧炉的变压器功率水平高，变压器容量高达数十兆伏安，在炼钢过程中对电网造成严重的冲击和干扰，这些“公害”必须加以控制和治理。
1对电网的干扰1.1功率因数低电弧炉从电网获得电能，其中一部分转化为有用的热能，而另一部分则为无功能量。
为了使电弧能稳定燃烧，电弧炉的功率因数不能取得太高。
因电弧炉负载是高感性的，电弧炉的接入使供电电网的功率因数恶化。
超高功率电弧炉运行在熔化期时，功率因数甚至低到0.1，这样引起母线电压严重降低。
电压降低又相应降低电弧炉的有功功率，使熔化期延长，生产率下降。
1.2电压闪烁和波动超高功率电弧炉是供电电网的很大的负载，而且在运行中经常产生突然的、强烈的电压冲击，导致电网电压的快速波动，频率为0.1～30Hz。
频率在1～10Hz之间的电压波动会引起照明白炽灯和电视画面的闪烁，使人们感到烦躁，这类干扰称之为“闪烁”或“闪变”。
强烈的闪烁会造成电机转动不稳定，电子装置误动作甚至损坏，也会使电网供电的用户(包括电弧炉本身)的实际功率减少，闪烁是对电网的一种公害。
电弧炉负荷及其对电能质量的影响分析
电弧炉负荷及其对电能质量的影响分析为了了解电弧炉对电能质量和电能效率影响的产生原因，需要对电弧炉设备的特殊性做一下简单介绍。
1.1 电弧炉分类和工作原理电弧炉是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉。
工业上应用的电弧炉可分为三类：第一类是直接加热式，电弧发生在专用电极棒和被熔炼的炉料之间，炉料直接受到电弧热。
主要用于炼钢，其次也用于熔炼铁、铜、耐火材料、精炼钢液等。
第二类是间接加热式，电弧发生在两根专用电极棒之间，炉料受到电弧的辐射热，用于熔炼铜、铜合金等。
这种炉子噪声大，熔炼质量差，已逐渐被其它炉类所取代。
第三类称为矿热炉，是以高电阻率的矿石为原料，在工作过程中电极的下部一般是埋在炉料里面的。
其加热原理是：既利用电流通过炉料时，炉料电阻产生的热量，同时也利用了电极和炉料间的电弧产生的热量。
所以又称为电弧电阻炉。
1.2 电弧炉的组成设备∙炉用变压器电弧炼钢用变压器应能按冶炼要求单独进行电压电流的调节，并能承受工作短路电流的冲击。
电炉变压器额定电压的选择要考虑许多因素。
若一次侧电压取高些，则系统电抗小，短路容量大，可减少闪变，但须增加配电装置费用。
若二次电压高些，则功率因素较高，电效率较高，但电弧长，炉墙损耗快，综合效率变低。
一般电炉变压器二次侧均为低电压（几十至几百伏），大电流（几千至几万安）。
为保证各个熔炼阶段对电功率的不同需要，变压器二次电压要能在50% ~70%的范围内调整，因此都设计成多级可调形式。
调整方法有变换、有载调压分接开关等。
变压器容量小于10MVA者，可进行无载切换；容量在10MVA 以上者，一般应是有载调压方式。
也有三相分别设置分接头装置，各相分别进行调整，可以保障炉内三相热能平衡。
与普通电力变压器相比，电炉专用变压器有以下特点：a.有较大的过负荷能力；b.有较高的机械强度；c.有较大的短路阻抗；d.有几个二次电压等级；e.有较大的变压比；f.二次电压低而电流大。
电炉变压器和电弧炉的容量比一般为0.4~1.2MVA/t。
电弧炉冶炼的基本原理
电弧炉冶炼在钢铁工业中的应用
钢的熔炼与精炼
电弧炉是钢铁工业中用于熔炼和精炼钢的主要设备，通过电弧的高温将铁矿石、 废钢铁等原料熔化为钢液，并进行脱硫、脱磷等精炼处理。
特殊钢生产
电弧炉在特殊钢生产中具有重要作用，可以生产高合金钢、不锈钢等高品质特殊 钢材，满足汽车、航空航天、石油化工等领域的需求。
电弧炉冶炼在其他领域的应用
03 电弧炉冶炼工艺
电弧炉冶炼的原料和配料
原料
电弧炉冶炼的原料主要包括废钢铁、生铁、直接还原铁、合 金元素等。这些原料需要根据不同的冶炼需求进行配比，以 满足产品成分的要求。
配料
配料是电弧炉冶炼的关键环节，需要根据所炼钢种的成分要 求，精确计算各种原料的加入量，以确保最终产品的质量。
电弧炉冶炼的操作工艺流程
还原
在氧化结束后，通过加入还原剂（如硅铁 、锰铁等），对钢液进行还原，以调整其 成分。
电弧炉冶炼的工艺参数控制
温度控制
电弧炉冶炼过程中，温度是非常关键的参数。通过对电弧 电流、电压的控制，以及向炉内吹入氧气的量等手段，实 现对温度的精确控制。
成分控制
根据所炼钢种的成分要求，通过精确计算和控制各种原料 的加入量，以及加入合金元素的种类和数量，实现对钢液 成分的精确控制。
属的纯度和质量。
电弧炉冶炼与其他冶炼方法的比较
01
02
03
氧气转炉法
电弧炉冶炼与氧气转炉法 相比，具有熔化率高、生 产效率高、能耗低等优点 ，但成本较高。
感应炉法
电弧炉冶炼与感应炉法相 比，具有熔化速度快、熔 体成分均匀、能耗低等优 点，但设备投资较大。
真空熔炼法
电弧炉冶炼与真空熔炼法 相比，具有熔化速度快、 熔体纯净度高、能耗低等 优点，但生产效率较低。
冶炼电炉的电能质量问题与节电运行
冶炼电炉的电能质量问题与节电运行◆ ◆ ◆◆冶炼电炉的电能质量问题与节电运行◆ ◆ ◆◆01概要冶炼电炉供用电系统分三个层次四个关键节点：供电层PCC；配电层PSG；用电层 EPT；用电层ECT。
冶炼电炉节电运行的关键技术：改变基于电流的电极控制技术现状；对电弧炉，推广基于电炉变压器二次导纳的电极控制技术；对矿热炉，推广基于负载电阻的电极控制技术。
冶炼电炉节电运行的技术难点：电炉电弧阻抗和炉内物料阻抗的动态测量。
1冶炼电炉冶炼电炉包括电弧炉（初炼电弧炉、钢包精炼炉）矿热炉、等离子炉、电渣炉、中频炉等，其中产量最大耗电最高的是电弧炉和矿热炉。
2电弧炉炼钢单位电耗现状（先进水平）3电弧炉炼钢需求和总电耗由于我国废钢资源不足，初炼电弧炉EAF炼钢成本高于转炉炼钢，目前EAF炼钢占比为10%，随着废钢资源增加，2020年开始反转，EAF炼钢占比将逐步增大到30%左右，铁水比也会下降。
按我国钢铁行业去产能30%计算，EAF炼钢年产量将达到1.5亿吨以上，EAF年总耗电将在450亿千瓦小时以上。
连铸技术的发展，我国钢包精炼炉LF精炼占比将在50%以上，LF年精炼钢产量将达到2.5亿吨以上， LF 年总电耗将在87.5亿千瓦小时以上。
预计在2030年以后我国电弧炉炼钢总电耗将达到540亿千瓦小时左右。
4矿热炉铁合金单位产品电耗限值（GB21341-2008）5铁合金需求分析钢铁行业消费铁合金的比例：90%；粗钢对铁合金需求强度：41kg/t 。
其中：粗钢对硅铁需求强度：4kg/t，由矿热炉生产；粗钢对硅锰铁合金需求强度：14kg/t，由矿热炉生产；粗钢对锰铁和铬铁需求强度：23kg/t 。
高炉可冶炼含磷0.4%～0.6的锰铁和含铬低于30%的铬铁，对于含磷0.4%以下的锰铁和含铬30%的铬铁必须由矿热炉冶炼，矿热炉冶炼70%的锰铁和铬铁，粗钢对矿热炉铁合金需求强度：34kg/t 。
2015年我国粗钢产量80383万吨，占世界总产量的49.5% ，铁合金产量产量3666.4万吨，占世界总产量的40%，出口很少，产能力过剩。
电炉工作原理
电炉工作原理
电炉是一种利用电能转化为热能的加热设备。
电炉的工作原理基于电阻加热效应和电能转化原理。
电阻加热效应是指电流通过导体时，会产生热量。
当电流通过电炉的导线或电阻丝时，由于导线的电阻，电流会受阻并转化为热能。
这种热量的产生与导体内部原子和分子之间的碰撞和摩擦有关，从而使导体温度升高。
电能转化原理是指电能转化为热能。
当电炉接通电源后，电能通过导线或电阻丝流过电炉，电能被转化为热能。
根据电流和电阻大小的关系，电流越大或电阻越大，转化为热能的能量就越大，导致电炉温度升高。
电炉一般分为两种类型：直接加热电炉和间接加热电炉。
直接加热电炉是将电流直接通入工作物质中，使工作物质产生热量，如熔炼金属的电炉。
间接加热电炉是将电能转化为热能，再通过传热介质传递热量给工作物质，如工业炉、烘箱等。
总之，电炉通过电能转化为热能，利用电阻加热效应对工作物质进行加热。
不同类型的电炉适用于不同的工业场合，具有高效、可控性好等优点，广泛应用于熔炼、加热和烘干等工艺中。
交直流电弧炉电能质量特性对比分析
１ 前言 钢铁行业是碳排放重点领域，在“双碳”目标驱动下，
钢铁行业低碳转型迫在眉睫。２０２０年 １２月 ３１日，国家工 信部发布了《关 于 推 动 钢 铁 工 业 高 质 量 发 展 的 指 导 意 见 （征求意见稿）》。《意见》提出，更好发挥电弧炉短流程炼 钢企业绿色低碳、市场调节的作用，有序引导电弧炉短流 程炼钢 发 展。预 计 到 ２０２５年，电 炉 炼 钢 占 比 将 超 过 １５％，电弧炉炼钢将迎来新的发展契机，绿色化和智能化 是电弧炉炼钢技术的未来发展趋势［１］。
电抗器可用于调节交流电弧炉的运行功率因数、降低投运
时的励磁涌流等。直流电弧炉电极通过直流电抗器、晶闸 管全控桥整流器、整流变压器连接到中压配电网［７］，交流
电弧炉和直流电弧炉的基本构成如图 １所示。
DCL
B
C
电弧炉是一种典型的非线性冲击负荷，冶炼过程中引 起电网电压波动和闪变、三相不平衡、电压畸变等电能质 量问题，降低配电网电能质量运行水平，增加冶炼损耗，降
低冶炼质量［２，３］。近年来，随着大容量整流器件的快速发 展，直流电弧炉的可靠性和稳定性得到提升，因其在吨钢 电耗、电极损耗、噪音等方面的优势，直流电弧炉再次受到 钢铁行业的重视，２０２１年石钢投运了 ２台 １３０吨直流电弧 炉，运行情况良好。直流电弧炉在电路拓扑、控制原理及 电能质量特性等方面与交流电弧炉存在显著差异，研究学 者对交流电弧炉电能质量特性及其治理技术开展了广泛 而深入的研究［４，５］，但对直流电弧炉电能质量特性及治理 技术的研究较少。本文结合交、直流电弧炉的冶炼工艺、 供电架构及控制原理，基于实测运行数据，对交流电弧炉 和直流电弧炉的功率特性、闪变特性、谐波特性和不平衡 特性进行了对比分析，揭示了大容量交直流电弧炉的电能
电弧炉冶炼的基本原理
电弧炉的能量转换效率高，能够 将电能高效地转换为热能。
节能环保
与传统的焦炭炉相比，电弧炉的能 耗较低，减少了对环境的污染。
可控性高
电能的输出易于控制，能够精确地 调节温度和熔炼过程。
电弧炉的冶炼过程
熔化金属
通过电弧的高温熔化金 属炉料，形成金属熔液
。
去除杂质
在高温熔炼过程中，去 除金属中的杂质和有害
备。
低碳发展ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
全球气候变化问题日益严重，低 碳发展成为主流趋势，电弧炉冶 炼行业需要积极应对，采取有效
措施降低碳排放。
循环经济
发展循环经济，实现资源的高效 利用和废弃物的减量化、资源化 ，是电弧炉冶炼行业的重要发展
方向。
市场需求
多样化需求
随着市场的多样化发展，电弧炉冶炼产品种类和规格也越来越多， 需要不断更新冶炼技术和设备，以满足市场的多样化需求。
品质要求
消费者对产品质量的要求越来越高，电弧炉冶炼企业需要不断提高 产品质量和稳定性，提升产品竞争力。
全球化竞争
全球化竞争加剧，电弧炉冶炼企业需要加强技术创新和品牌建设，提 高自身的核心竞争力，以应对全球化竞争的挑战。
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其他领域
电弧炉还可应用于合金制 备、废旧金属回收等领域 。
02
电弧炉冶炼原理
电弧炉的工作原理
通电原理
能量转换
电弧炉通过通电产生电弧，电弧产生 的高温用于熔炼金属。
电能转换为热能，用于熔炼金属并维 持其高温状态。
电弧产生
在电极与炉料之间产生电弧，通过电 极的直接加热作用，使炉料熔化。
电弧炉的能量转换
元素。
合金化
电弧炉能源系统介绍
电弧炉能源系统介绍电弧炉能源系统是指电弧炉所使用的能源供给系统，它是电弧炉运行的关键部分。
电弧炉是一种利用电弧高温作用加热金属材料的设备，常用于冶炼、炼钢以及熔融各种金属。
电弧炉能源系统主要包括电力系统、电极系统和水冷系统。
电力系统是电弧炉能源系统的核心部分，它提供了炉内所需的电能。
电弧炉通常使用三相交流电作为主要电源，以保证电弧稳定的形成和维持。
在电力系统中，通常包括变压器、设备选择开关、保护设备以及控制设备等。
变压器用于将高压交流电转换成适合电弧炉工作的低压交流电，设备选择开关用于选择合适的电路供给电弧炉，保护设备用于确保电弧炉和电力系统的安全运行，控制设备用于控制电弧炉的工作状态和操作参数。
电极系统是电弧炉能源系统中的另一个重要组成部分，它用于把电能传递到炉内形成电弧。
电极系统通常包括电极架、电极、接触器以及冷却水管等。
电极架是电极的支撑结构，它能够调整电极的位置和角度以适应不同的工况要求。
电极是电弧炉的主要导电部件，它通过电弧将电能转化为热能。
接触器用于控制电极的启停和位置调整。
冷却水管则用于冷却电极，以防止电极过热造成损坏。
水冷系统是为了保证电弧炉长时间高温运行而设计的，主要用于冷却电极、炉壳以及炉前设备等。
水冷系统通常包括冷却水供给系统、冷却水回收系统以及冷却水处理系统。
冷却水供给系统用于将冷却水供给电弧炉，并保持冷却水的流量和温度稳定。
冷却水回收系统用于回收并循环利用冷却水，以减少对环境的影响。
冷却水处理系统则用于处理冷却水中的杂质和污染物，以延长冷却水的使用寿命。
除了以上三个主要的能源系统，电弧炉还可能配备其他辅助能源系统，用于提供辅助能源，如燃气或者燃油系统。
这些辅助能源系统主要用于预热炉料、调节温度以及改善燃烧条件等。
辅助能源系统通常包括燃气供给系统、燃气或燃油燃烧系统以及烟气处理系统等。
电弧炉能源系统的优化设计和运行对于提高电弧炉的生产效率、确保产品质量和保护环境都至关重要。
电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案
电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案1 引言现代大型功率炼钢电弧炉，由于其容量大，是用电大户，对电网的影响具有举足轻重的作用。
它具有功率因数低，无功波动负荷大且急剧变动，产生有害的高次谐波电流，三相负荷严重不平衡产生负序电流等对电网不利的因素，使得电网电能质量恶化，危及发配电和大量用户，也影响电炉自身的产量、质量，使电耗、电极消耗增大，从而成为电网的主要公害之一。
现在有关大型电弧炉对电网公害抑制的研究也正在深入开展，有必要对其不利影响和抑制对策作一概述性的分析。
2大型电弧炉对电网的影响2.1引起电网电压急剧波动大型电弧炉在熔化期电弧长度急剧变化，引起无功负荷急剧波动，其工作短路功率为电炉变压器额定功率的两倍左右，其最大波动无功为电炉变压器额定功率的1.5倍左右（具体倍数取决于短网阻抗、电炉变压器阻抗、供电系统阻抗之和的大小，总阻抗大则工作短路倍数小，反之则大）。
无功的急剧波动，引起电网电压的急剧波动，其波动频率一般为1~15Hz，使灯光和电视机屏幕产生闪烁，使人视觉疲劳而感到烦躁，此外还影响到晶闸管设备和精密仪表等的稳定运行，甚至产生质量事故。
国标GB12326-2000《电能质量电压允许波动和闪变》规定了电力系统公共供电点各级电压等级的电压波动和闪变允许值。
2.2使电网电压波形产生畸变电弧炉在熔化期，电弧电流是不规则的，且急剧变化，其电流波形不是正弦波，可分解为2次和2次以上的各次谐波电流，主要为2~7次，其中2次和3次最大，其平均值可达基波分量的5%~10%，最大可达15%~30%；4~7次平均值为2%~6%，最大值可达6%~15%。
而电网中的铁磁元件也产生高次谐波，以3次和5次谐波电流较大，其中3次分量最大，而电炉刚好也是3次谐波电流很大，这对电网是极为不利的。
谐波电流流入电网，使其电压波形发生畸变，引起电气设备发热、振动，增加损耗，干扰通信，使电力电缆局部放电绝缘损坏，电容器过载损坏等，国家标准GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》规定了电压波形畸变率限值。
开题报告_电弧炉的无功补偿和闪变抑制
一、前言与课题研究的意义随着我国国民经济的快速发展，电力负荷急剧增大，特别是一些冲击性、非线性、不平衡负荷数量和容量的不断增长，使得电力系统中电能质量问题日趋严重，造成电气设备不能正常工作，严重时将引起保护装置动作，极大地影响了人们的生产生活秩序。
因此，提高和保证电力系统良好的电能质量具有重要的现实意义。
按照作用时间的不同，电能质量问题可以分为稳态问题和暂态问题。
稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要包括谐波、间谐波、波形下陷和噪声等；暂态电能质量问题通常是以频谱和暂态持续时间为特征，可分为脉冲暂态和振荡暂态两大类。
此外，按照电气量的不同，电能质量问题还可以分为电压质量问题和电流质量问题两个方面。
电压质量问题指会影响用户设备正常运行的不理想的系统电压，包括电压闪变（Flicker）、瞬时过电压（Swell）、波形畸变（Harmonics）、三相电压不平衡（Unbalance）等情况；电流质量问题指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸变，以及无功和不平衡电流、低频负荷变化造成的闪变等。
在实际中，电压电能质量问题和电流电能质量问题是密不可分、相互影响的。
在配电网中，电弧炉（Electric Arc Furnace，包括直流电弧炉和交流电弧炉）是一种较大的干扰性负荷。
由于电弧炉炼钢在技术经济上的优越性，国内外绝大多数的炼钢企业将电弧炉作为首选；但是，作为一种严重的冲击性、非线性负荷，电弧炉对于电能质量的影响是十分严重的。
以电压闪变为例，对于电弧炉冶炼过程中无功波动而导致的低频电压波动，当波动频率在8.8Hz时，即使波动范围只有0.25%，其所引起的白炽灯照明闪变，也足以使人感到不舒服，甚至难于忍受。
尤其是当电弧炉接入短路容量相对较小的配电网时，其所引起的电能质量问题，会危害到连接在公共供电点上的其他用户的正常用电。
因此，为了解决电弧炉的电能质量问题，必须就地进行包括快速无功补偿在内的一系列补偿措施。
第四章 现代电弧炉炼钢的发展与节能
第四章现代电弧炉炼钢的发展与节能现代电弧炉是一种重要的钢铁冶炼设备，它通过电弧的高温作用将废钢和生铁熔化，然后通过冶炼过程将其转化为高质量的钢材。
在过去的几十年里，现代电弧炉的发展取得了显著的发展，不仅提高了钢铁行业的生产效率，还实现了节能减排的目标。
一、电弧炉的基本原理现代电弧炉的基本原理是利用电弧的高温作用将废钢和生铁熔化。
电弧炉主要由炉体、电极和电源三部份组成。
炉体是一个密封的容器，用于容纳熔化的金属。
电极是通过电源供电的，产生高温电弧，使金属熔化。
电源提供了足够的电能，以维持电弧的稳定和高温。
二、电弧炉的发展历程1. 初期电弧炉的发展早期的电弧炉主要用于冶炼铁和钢，但由于技术限制和设备问题，生产效率较低，能耗较高。
然而，随着科学技术的进步和工艺的改进，电弧炉的性能逐渐提高。
2. 中期电弧炉的发展在20世纪60年代和70年代，电弧炉的冶炼技术得到了进一步的改进。
采用了新的电极材料和炉衬材料，提高了电弧炉的寿命和耐火性能。
同时，引入了自动控制系统，提高了生产效率和产品质量。
3. 现代电弧炉的发展随着计算机技术和自动化技术的快速发展，现代电弧炉的冶炼技术得到了革命性的改进。
现代电弧炉采用了先进的电弧控制技术和炉内温度控制技术，实现了精确的温度控制和冶炼过程的自动化。
三、现代电弧炉的节能技术为了实现钢铁行业的可持续发展，现代电弧炉采用了一系列的节能技术，以降低能耗和减少环境污染。
1. 高效电极材料现代电弧炉采用高效的电极材料，如碳化钙电极和碳化硅电极，具有较低的电阻和较高的导电性能。
这些电极材料可以提高电弧炉的能效，并减少电能的损耗。
2. 高效炉衬材料现代电弧炉采用高效的炉衬材料，如镁砖和碳化硅砖，具有较高的耐火性能和导热性能。
这些炉衬材料可以减少炉内的热量损失，并提高炉子的热效率。
3. 智能化控制系统现代电弧炉配备了智能化的控制系统，可以实时监测和调整炉内温度和电弧稳定性。
通过精确的温度控制和电弧控制，可以减少能耗和提高生产效率。
电弧炉工作原理
电弧炉工作原理电弧炉是一种利用电弧加热的设备，主要用于熔炼金属和合金。
它的工作原理是通过电弧加热将金属加热至熔化状态，然后进行熔炼和铸造。
电弧炉具有高效、节能、环保等优点，被广泛应用于钢铁、有色金属等行业。
下面我们将详细介绍电弧炉的工作原理。
1. 电弧炉的结构。
电弧炉通常由炉体、电极、电极支撑系统、电源系统和控制系统等部分组成。
炉体是容纳金属材料的容器，通常由耐高温的材料制成，如耐火砖、耐火浇注料等。
电极是通过电源系统提供电能，产生电弧加热的部件，通常有主电极和辅助电极之分。
电源系统提供所需的电能，控制系统用于控制电弧炉的工作参数，保证炉内金属的熔化和熔炼过程。
2. 电弧炉的工作原理。
电弧炉的工作原理是利用电弧加热将金属材料加热至熔化状态。
首先，将金属材料放入炉体中，然后通过电源系统提供电能，使电极之间产生电弧。
电弧的高温能量将金属材料加热至熔化，同时熔炼过程中产生的热量也有助于保持金属的熔化状态。
控制系统可以调节电弧炉的工作参数，如电压、电流、电极间距等，以满足不同金属材料的熔炼要求。
3. 电弧炉的优点。
电弧炉相比传统的燃烧加热炉具有许多优点。
首先，电弧炉可以直接利用电能进行加热，无需燃料，因此具有高效、节能的特点。
其次，电弧炉的加热温度高，可以快速将金属材料加热至熔化状态，熔炼效率高。
此外，电弧炉的操作环境相对清洁，烟尘少，对环境污染小，符合现代工业的环保要求。
4. 电弧炉的应用。
电弧炉广泛应用于钢铁、有色金属等行业。
在钢铁行业，电弧炉可以用于炼钢和合金的生产，生产效率高，产品质量好。
在有色金属行业，电弧炉可以用于铜、铝、锌等有色金属的熔炼和精炼，可以生产高纯度的合金产品。
总之，电弧炉是一种利用电弧加热进行金属熔炼的设备，具有高效、节能、环保等优点，被广泛应用于工业生产中。
通过对电弧炉的工作原理的了解，可以更好地掌握其操作技术，提高生产效率，保证产品质量，促进工业的可持续发展。
电弧炉小结
电弧炉小结
电弧炉是一种利用电弧高温加热的设备，常用于冶炼金属、制造钢铁等工业应用中。
电弧炉具有热效率高、操作灵活、环保等优点，已广泛应用于工业生产中。
首先，电弧炉具有热效率高的优点。
电弧炉利用电弧放电产生的高温，将物料加热到要求的温度。
与传统的燃煤炉相比，电弧炉不需要燃料，燃烧时产生的废气也较少，因此热效率高。
而且，电弧炉可以根据需要随时调整加热功率，使得温度控制更加准确，加热效果更好。
其次，电弧炉操作灵活。
电弧炉可用于加热各种物料，包括金属、玻璃、陶瓷等。
通过调整电流、电压、电弧长度等参数，可以满足不同材料加热的需求。
同时，电弧炉加热速度快，加热均匀，不易出现过热或温度不均匀的问题。
另外，电弧炉环保。
电弧炉不需要燃烧燃料，因此不会产生燃烧废气。
此外，电弧炉在加热过程中产生的烟尘和废渣较少，排放的污染物也较少，因此对环境污染较小。
与传统的燃煤炉相比，电弧炉具有更好的环保性能。
然而，电弧炉也存在一些不足之处。
首先，电弧炉设备成本较高。
电弧炉需要配备较大功率的电源设备，以及特殊的电弧炉炉体和电极，因此设备成本较高。
其次，电弧炉对电网的要求较高。
电弧炉需要大量的电力供应，因此对电网的电力负荷要求较高，可能会对电网的稳定性产生影响。
此外，由于电弧炉加热温度较高，炉体需要耐高温材料制作，而这些材料成本较
高。
综上所述，电弧炉是一种具有热效率高、操作灵活、环保等优点的加热设备。
尽管电弧炉存在一些不足之处，但随着科技进步和工业发展，电弧炉的应用前景仍然广阔。
矿热炉及电弧炉电能无功补偿作用、原理、方法与电流质量分析技术方案
矿热炉及电弧炉电能无功补偿作用、原理、方法与电流质量分析技术一、无功补偿概述1.1 电无功补偿概念：在矿热炉中，电气设备一方面消耗有功功率，另一方面消耗无功功率。
设备的电磁部件在建立磁场时消耗的电能。
在供电期间，电容器消耗一定量的电能以建立电场，该电场也在无功功率范围内。
电气元件的结构特性的差异决定了电流是超前还是滞后。
当电流在电容元件上工作时，电流滞后，并且当电流作用于电感元件时，电流流动并且电容电流与电感器电流的方向相反。
如果电容器和电感元件存在于同一电路系统中，则电路中的无功功率将被抵消。
因此，偏移特性可用于在电路的同步补偿器中产生负无功功率，或者可设计合理的电容与电感比，由整个电路产生的无功功率和由电抗产生的电流功率相互抵消。
无功功率补偿进一步改善了矿热炉的当前电能质量。
1.2 电无功补偿的作用：电能无功补偿具有降低矿热炉电能损耗，降低电压损耗，降低传输电流，保证电热炉稳定一致的电能的作用。
最大限度地降低电力传输中的无功功率，增加电网中的有功功率，补偿无功功率，提高性能功率因数。
此外，无功功率的补偿还可以降低电力生产成本并节省矿热炉的容量。
随着功率因数的增加，网络中有功功率的比例增加，线损减小，从而提高了矿热炉的性能质量。
因此，矿热炉中无功功率的补偿不仅可以提高电能质量，还可以提高经济性。
1.3 电能无功补偿原理：（1）改善自然功率因数。
在发电中，当电动机的负载达到75%时，功率因数最高。
另外，通过控制发动机的空转操作，同步异步电机的操作，选择变压器的最佳负载比，以及减少发动机的轻负载操作，可以增加自然功率因数。
虽然上述方法可以提高功率因数但仍不能满足实际要求的标准，只能提供无功功率补偿，可以提高自然功率因数，从而提高矿热炉的电能质量性能。
（2）无功功率补偿。
充分发挥电力设备的特点，使同步电动机发出无功功率，以补偿和提高功率因数。
电容补偿器用于集中、分散或独立的无功功率补偿，以根据需要实现所需的功率因数。
电弧炉的工作特性及对电网的影响
在 冶 炼 废 钢 时 电 弧 炉 的 工作 特 性 为 ： （ ） 开 始 溶 化 时 电弧 频 繁 出 现 阶 段 和 １在
重新 燃弧 。
【 关键词 ｌ 电弧炉 影响 电 网 １ 前 言
八一 钢 铁 股 份 有 限 责 任 公 司 电 炉 分 厂 ７ ０吨 直 流 电 弧 炉 的 配 套 工 程 ２０千 伏 电 炉 ２ 变 电站 ． 接 人新 疆 电 同 主 网 ， 用 线 路 变 压 系 采
（ ） 全 熔 化 期 出现 电 弧 波 动 ， 导 致 电 ２在 并 流急剧 变化 。 （） 生 塌 料 导 致 短 路 。 ３发 电弧 炉 在 熔 化期 出现 的 电弧 截断 及 短 路 现 象 ， 有 通 过 统 计 学 方 法 进 行 评 价 。需 注 只
器组单元型式 ２Ｏ千伏进 线 开 关采 用全 封 ２ 闭 Ｓ６ 台 电器 。 ３ Ｆ组 ３千 伏 系 统 采 用接 地 变 经
彤响 ， 表现 形 式 为无 功 冲 击厦 问 变 ； 相 负荷 三
不 平 衡 ； 生 谐 波 电 流 。 电 弧 炉 对 电 网 的 影 产
（） ２ 初精炼及 加热阶段。 （ ） 炼 期 ， 阶段 输 人 能 量 只 需 平 衡热 ３精 此
损耗 。
响可 认 为 是 电 网 曲 环境 污染 。
下面就直流 电弧炉 的工作 特性对 上述 问
题 进行讨论 。
２ 负 载 特性
用于冶炼 的 电弧炉 工作 时 ， 负载 电 流会 发 生变形。在 电弧 截 断时 电阻值 无 限 大 ， 在
短路时电阻值 为零 。 用 于 冶 炼 的 电 弧 炉 一 般 有 三 个特 征 工 作
阶段 ：
电阻接 地 系 统 ， 配 有 ３ ４ ５ ７次 消 谐 保 护 并 、 、、＇ 装置， 整个 系 统 采 用 微 机 保 护 装 置 和 计 算 机 双模容错控 制 系统 ， 整个 变 电 站 内 具 备 四 遥
电弧炉工作原理
电弧炉工作原理电弧炉是一种利用电弧加热金属材料并进行冶炼的设备，它在现代冶炼工业中起着非常重要的作用。
电弧炉工作原理是基于电弧放电产生高温来加热金属材料，使其熔化并进行冶炼的过程。
下面将详细介绍电弧炉的工作原理。
首先，电弧炉的工作原理是基于电弧放电的物理现象。
当两个电极之间的电压差足够大时，空气中的气体会被电离，形成等离子体。
等离子体是一种由带电粒子组成的高温气体，它的温度可以达到数千摄氏度。
这种高温等离子体就是电弧炉中用来加热金属材料的热源。
其次，电弧炉是通过电极将电能转化为热能的设备。
电弧炉通常由两个电极和炉体组成，电极通过电源供电，形成电弧放电，产生高温等离子体。
这些高温等离子体会直接作用于金属材料，将其加热至熔化温度。
在电弧炉内部，金属材料会被加热融化，并且通过搅拌设备进行均匀混合，从而完成冶炼过程。
另外，电弧炉的工作原理还与电磁感应加热有关。
在电弧炉中，高温等离子体产生的电流会在金属材料中感应出涡流，从而使金属材料受到额外的加热。
这种电磁感应加热可以提高金属材料的加热效率，并且可以使金属材料更加均匀地加热，从而提高冶炼的质量。
最后，电弧炉的工作原理还涉及到炉料和炉渣的化学反应。
在电弧炉中，金属材料和炉料会发生化学反应，产生气体和其他杂质。
这些气体会通过炉顶的排气口排出，而杂质则会被炉渣吸附并形成渣滓，最终通过倾倒炉渣的方式清除。
这样就可以得到纯净的金属材料。
综上所述，电弧炉的工作原理是基于电弧放电产生高温等离子体来加热金属材料并进行冶炼的过程。
通过电极供电形成电弧放电，产生高温等离子体，加热金属材料并进行冶炼。
同时，电磁感应加热和化学反应也是电弧炉工作原理中重要的部分。
电弧炉在现代工业中具有广泛的应用，其工作原理的深入理解对于提高冶炼效率和产品质量具有重要意义。
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电弧炉工作原理及其对电能质量的影响2006年06月11日来源：不详作者: 未知电弧炉工作原理电能质量炼钢变压器闪变谐波为了了解电弧炉对电能质量和电能效率影响的产生原因，需要对电弧炉设备的特殊性做一下简单介绍。
1.1电弧炉分类和工作原理电弧炉是利用电弧能来冶炼金属的一种电炉。
工业上应用的电弧炉可分为三类：第一类是直接加热式，电弧发生在专用电极棒和被熔炼的炉料之间，炉料直接受到电弧热。
主要用于炼钢，其次也用于熔炼铁、铜、耐火材料、精炼钢液等。
第二类是间接加热式，电弧发生在两根专用电极棒之间，炉料受到电弧的辐射热，用于熔炼铜、铜合金等。
这种炉子噪声大，熔炼质量差，已逐渐被其它炉类所取代。
第三类称为矿热炉，是以高电阻率的矿石为原料，在工作过程中电极的下部一般是埋在炉料里面的。
其加热原理是：既利用电流通过炉料时，炉料电阻产生的热量，同时也利用了电极和炉料间的电弧产生的热量。
所以又称为电弧电阻炉。
1.2电弧炉的组成设备∙炉用变压器电弧炼钢用变压器应能按冶炼要求单独进行电压电流的调节，并能承受工作短路电流的冲击。
电炉变压器额定电压的选择要考虑许多因素。
若一次侧电压取高些，则系统电抗小，短路容量大，可减少闪变，但须增加配电装置费用。
若二次电压高些，则功率因素较高，电效率较高，但电弧长，炉墙损耗快，综合效率变低。
一般电炉变压器二次侧均为低电压（几十至几百伏），大电流（几千至几万安）。
为保证各个熔炼阶段对电功率的不同需要，变压器二次电压要能在50%~70%的范围内调整，因此都设计成多级可调形式。
调整方法有变换、有载调压分接开关等。
变压器容量小于10MVA者，可进行无载切换；容量在10MVA以上者，一般应是有载调压方式。
也有三相分别设置分接头装置，各相分别进行调整，可以保障炉内三相热能平衡。
与普通电力变压器相比，电炉专用变压器有以下特点：a.有较大的过负荷能力；b.有较高的机械强度；c.有较大的短路阻抗；d.有几个二次电压等级；e.有较大的变压比；f.二次电压低而电流大。
电炉变压器和电弧炉的容量比一般为0.4~1.2MVA/t。
电弧炉的电流控制，是由电弧炉变压器高压侧绕组分接头的切换和电极的升降来达到的。
∙电抗器为了稳定电弧和限制短路电流，需要约等于变压器容量35%的电抗容量，串入变压器主回路中。
大型电弧炉变压器，本身具有满足需要的电抗值，不需外加电抗器；而小于10MVA的变压器，电抗不满足要求，需在一次侧外加电抗器。
电抗器的结构特点是：既使通过短路电流，铁芯也不发生磁饱和。
电抗器可装在电炉变压器的内部，称为内附式；也可做成装在变压器外部的独立电抗器，称为外附式。
[FS:Page] 电炉变压器一般要串联电抗器，使得变压器短路阻抗和电抗器电抗之和达到0.33~0.5标准值（以电炉变压器额定容量为基准）。
容量小于10MVA的电炉变压器，有时在其高压侧装有串联电抗器，以降低短路电流和稳定电弧。
对于较大容量的电炉变压器，它本身的漏电抗已足够大，不需再串联电抗器。
∙高压断路器炼钢电弧炉对高压断路器的要求是：断流容量大；允许频繁动作；便于维修和使用寿命长。
电弧电阻炉负载平稳，连续运行，常用多油或少油式高压断路器，炼钢电弧炉断路器经常跳闸，多选用六氟化硫断路器、电磁式空气断路器、真空断路器等。
∙电流互感器大型炼钢电弧炉的二次电流很大，无法配用电流互感器。
因此，低压侧仪表，电极升降自动调节电流信号，都接到高压侧电流互感器上，或接在电炉变压器的第三绕组上（可变变比）。
∙电磁搅拌器为了强化钢液与熔渣反应，使钢液温度和成分均匀，在炼钢电弧炉炉底部，加装电磁搅拌器。
搅拌器由绕有两组线圈的铁芯构成。
它本身相当于电机的定子，溶池中的钢液相当转子。
搅拌器线圈中通以可产生移相磁场的两相低频电流，磁场使钢液中产生感应电流，移动磁场与感应电流相互作用，使钢液在电动力的推动下，顺着移动磁场移动的方向流动，从而使钢液得到了搅拌。
采用电磁搅拌的电弧炉，其炉底要用非磁性钢板制成。
为了改变电磁搅拌器的搅拌力，要求采用可调频率的低频电源，其频率在0.3~0.5HZ内调节。
一般采用晶阐管变频电源。
需加装电容器以提高功率因素，并加装电抗器防止产生谐振。
通过对电弧炉设备的电气特性的分析，可以得出以下结论：a) 为使电弧炉工作中不发生断弧现象，当电流瞬时为零时，电弧电压Uh必须大于引燃电压。
b) 为限制短路电流，变压器二次回路必须有一定的电抗值，功率因素不能过于接近1。
对于普通电弧炉回路工作点的功率因素范围在0.8~0.85之间；对于高功率的电弧炉，在0.7~0.8之间。
c) 电压闪变问题：用电负荷剧烈波动，造成供电系统瞬时电压骤升骤降。
1.3电弧炉对电能质量的影响电弧炉的冶炼过程分两个阶段，即熔化期和精炼期。
在熔化期，相当多的炉内填料尚未熔化而呈块状固体，电弧阻抗不稳定。
有时因电极都插入熔化金属中而在电极间形成金属性短路，并且依靠电炉变压器和所串电抗器的的总电抗来限制短路电流，使之不超过电炉变压器额定电流的2~3倍。
不稳定的短路状态使得熔化期电流的波形变化极快，实际上每半个工频周期的波形都不相同。
在熔化初期以及熔化的不稳定阶段，电流波形不规律，故谐波含量大，主要是第2、3、4、5、6、7次谐波电流。
据西北电研院实测，第2、3、5次谐波电流含有率常达5%~6%及以上，严重时可达20%以上。
但当某一次谐波电流达到很大值时，其他次谐波电流一般会是较小值。
[FS:Page]电弧炉电极间电压的典型值在100~600V范围，其中电极压降约为40伏，电弧压降约为12V/cm、电弧越长压降越大。
在熔化期电弧炉的电压变化大，最高和最低电压可相差2~5倍。
由于电弧炉负荷的随机性变化和非线性特征，尤其在熔化期产生随机变化的谐波电流，除了离散频谱外、还含有连续频谱分量。
含偶次谐波，表明电弧电流的正、负半周期不对称；含连续频谱和间谐波，表明电弧电流的变化带有非周期的随机性。
在熔化期三相不平衡电流含有较大的负序分量。
当一相熄弧另两相短路时，电流的基波负序分量与谐波的等值负序电流可达正序的50%~70%。
这将引起公共供电点的电压不平衡，对电机的安全运行影响较大，尤其对大电机的影响更为严重。
实际上电弧炉最重要的影响还不是谐波问题，而是电压波动和闪变。
大型电弧炉会引起对电网的剧烈扰动，有的大型炉的有功负荷波动，能够激起邻近的大型汽轮发电机的扭转振荡和电力系统间联络线上的低频振荡。
此类冲击性负荷会引起电网电压波动。
频率在6~12HZ范围内的电压波动，即使只有1%，其引起的白炽灯照明的闪光，已足以使人感到不舒服，甚至有的人会感到难以忍受。
尤其是电弧炉在接入短路容量相对较小的电网时，它所引起的电压波动（有时还包括频率波动）和三相电压不平衡，会危害连接在其公共供电点的其他用户的正常用电。
电弧炉的基波负序电流也较大，熔化期平均负序电流为基波正序电流的20%左右。
最大负序电流都发生在两极短路时，但这时谐波电流含量不大。
必须指出，电弧炉的电压波形变化是随机性的，所以当数台电弧炉同时运转时，它们引起的各种扰动不会和电弧炉的台数成正比，而是要小一定数值，一台30t的电弧炉的电能扰动影响比6台5t 电弧炉的影响要大得多。
从闪变影响来讲，6台5t的电弧炉尚不及一台10t炉的影响大。
电弧炉的谐波影响也是主要取决于最大一台炉的容量，而较少信赖多台炉的总容量。
国内外经验表明，"超高功率"电弧炉有时成为当地最重要谐波源和多种扰动源。
但对于短路容量很小的电网，小电弧炉也能成为重要的谐波源。
以下是我们测定的某电弧炉在熔化期的闪变和谐波的数据。
被测设备：三相交流电弧炉，额定工作电压：260V，额定电流：12000A，功率：5500Kw1电弧炼钢过程闪变测试上图表示电弧开始熔化炼钢时的电压中含有大量的瞬态电压浪涌，最大尖峰值达到448V，平均每小时的发生频率达到633600次。
通过对熔化期电压谐波总畸变率进行连续测试，得到如下数据：∙导致电网严重三相不平衡，产生负序电流∙产生高次谐波、其中普遍存在如2、4次偶次谐波与3、5、7次等奇次谐波共存的状况，使电压畸变更趋复杂化∙功率因素降低在一个电网中，电压的改变会影响所以接于这个电网的负载，因此电弧炉对电网的影响可以称为电网的环境污染。
必须采取技术措施进行抑制。
当电弧炉功率大于电网短路功率的1/80时，通常需要考虑对电网的影响问题。
1.4电弧炉对电能效率的影响1.41电弧炉的用电环境和状况用于冶炼的电弧炉一般有三个特征工作阶段：∙开始熔化阶段，固体炉料熔化，能量需求最大∙初精炼及加热阶段∙精炼期，此阶段输入能量只需平衡热损坏普通交流电弧炉的冶炼周期约为3~8h，取决于供电电路参数、电炉容量和冶炼的工艺等。
熔化期约0.5~2h，为三相不对称的冲击负荷，电流极不稳定，消耗电能大、约占总耗电量的60%~70%。
氧化和还原的精炼期电压波动和耗电量都显著降低。
在废钢冶炼时电弧炉的工作特性为：∙在开始熔化时电弧频繁出现截断和重新燃弧∙全熔化期出现电弧波动，并导致电流急剧变化∙发生塌料导致短路普通电弧炉回路工作点的功率因素范围在0.8~0.85之间；对于高功率的电弧炉，在0.7~0.8之间。
较低的功率因素必然造成电能效率的低下。
1.42电能效率的影响电弧炉对于电能的浪费主要表现在二个方面，一是功率因素较低，二是在熔化期间产生大量的闪变和谐波。
闪变是引起诸如谐波失真、电压电流失相等等多种副作用的最主要原因。
"闪变"(Transients)是交流正弦波电路上电流与电压的一种瞬态畸变。
其主要的表现形式为浪涌、尖峰、谐波等。
美国著名能源理论家赫斯菲尔德博士认为，这种畸变的主要特点是超高压、超高速、超高频次。
[FS:Page]超高压：指闪变尖峰高出正常电压幅值的2-50倍，最高可达500-10000伏。
超高速：指闪变尖峰发生在极短的时间内，它可以在数万亿（百万的二次幂）分之一秒内完成从迸发到消失的过程。
超高频次：指闪变尖峰的活动十分频繁，可以说闪变无时不在、无处不在，一盏灯的开关、一个家用电器的启动、甚至电脑键盘或鼠标的点击，就有数十个闪变产生，电压高达500-1200伏。
即使到目前，这些高压高频次的闪变作为敏感电力设备被破坏原因之一的事实仍然被忽视。
而且另一方面，我们知道，电功等于电流和电压的乘积，电压或电流的瞬时增长会导致更大的瞬时消耗功率，由于电弧炉加热端是阻性负荷，这些瞬时电压或电流不能参与电弧炉的起弧和加热，只能以无效功率的形式通过反馈到感性负荷中以铁损和线损的形式散发，而电弧炉系统中的感性负荷是变压器，这些瞬时无效功率在变压器中的消耗对于冶炼过程没有任何贡献，这是在电弧炉工作时长期未予考虑的。
暂且不考虑电弧炉由于功率因素较低产生的电能浪费现象，仅考虑在冶炼熔化期产生的大量闪变，我们就可以知道，电弧炉的电能效率相对于平稳运行（产生闪变数量很少）的同等额定功率的设备来说也是较低的。