高阻抗电弧炉串联电抗器电抗值的计算

1 2 3 11 31 11 11 22 13 22 22 21 12 33 33 33 1 2 3
燃烧室中煤粉两段式燃烧的三维模化——《 》 ，2003，No.8，22 ～ 26（俄）
-
＝
32 23
（13）
研究表明，降低燃烧污染物 NOX 排放浓度的最有效方法是 采用分段式燃烧技术。对两段式燃烧过程进行了数值计算。计 算中采用的物理模型为燃烧煤粉的锅炉燃烧室，装有 12 台（每 侧 6 台）三通道旋流式燃烧器，空气过剩系数为 1.4（下层）和 ，燃料为高灰分煤。采用三维数学模型对该燃烧过 1.9（上层） 程，包括速度场、温度场和浓度场（CO、CO2、O2、CH4、NOX） 进行了计算，计算结果与实测数据吻合。结果表明，在燃烧室 两侧迎面布置旋流式燃烧器，对于稳定和强化煤粉燃烧过程创 造了较好的条件。图 9 参 16 [郭伯伟 摘]
技术交流
《工业加热》 第
卷
年第
期
高阻抗电弧炉串联电抗器电抗值的计算
孙铁山
（中冶京诚工程技术有限公司，北京 100053） 摘要：叙述了在高阻抗电弧炉中采用串联电抗器的原因及计算方法。 关键词：高阻抗电弧炉；串联电抗器；计算方法 中图分类号：TF748.41 文献标识码：B 文章编号：1002-1639(2004)06-0057-02 Ｒｅａｃｔａｎｃｅ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅａｃｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｒｃ Ｆｕｒｎａｃｅ SUN Tie-shan
1 2 3
0. 053 ＝ 0. 018 0. 007
Hale Waihona Puke Baidu
0. 010 0. 057 0. 016
0. 017 0. 012 0. 063
（14）
11＝ 1＋ 22＝ 2＋ 33＝ 3＋ 12 ＝ 21 ＝ 23 ＝ 32 ＝ 31 ＝ 13 ＝
1
2＋ 2 3 3
式（14）可以作为设计控制器的依据。
参考文献：
（上接第 56 页） 令：
1＝ 2＝ 3＝ 3＋ 1＋ 1＋ 2 2 3
解耦，目前还无具体方法； （2）表达式中一些参数无法 确定； （3）做一些简化处理，是可以得出一定的结果，但 结果与实际情况差距较大。 在此，根据文 [8] 给出的实际测得的数据构造下述 三相间耦合的传递函数矩阵 （10）
1 3 1 2 1＋ 2 2 3
由式（5）和（13）可以建立起电极位移与电极电流 之间的关系。
实际系统的传递函数
实际上，电极电流的变化量是式（6）和式（13）分 别求出的电流变化量的向量和。此外，还要考虑熔池电 阻之间的相互影响。显然，利用式（6）和式（13）求解 系统的传递函数存在一定的难度。因为： （1）向量间的
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参考文献： [1] JUAN CELADA S. Electric Analysis of the Low Current， High [J ]，Iron and Steel Engineer，1995， Reactance Arc Furnace （11） 33. :
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期
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2
cos ，即 ＝
3・ cos
・sin ，即 3・ ・sin 3・ ＝ ・ sin
取正常冶炼时的功率因数为 cos 1＝0.83（sin 1＝ 0. 557 8） ，根据式（3）有 2 ・sin 1 0. 822 × 0. 557 8 ＋ ＝ ＝ ＝9.4 × 10 3 40 已知串电抗器之前的总电抗值为 ＝5.22 × 10 3 ＝9.4 × 10 3－5.22 × 10 （1） 将 ＝4.18 × 10
加大电抗的理由
近年来， 超高功率电弧炉在我国得到了很大的发展， 随着电炉变压器功率的增大，电弧电流波动对电网的冲 击也相应增大，二次电流所产生的电动力增加了二次载 流导体的机械磨损，也使电极的折断机率增加，电极的 这样就增加了冶炼成本。 消耗与电流的平方成正比 1、2 ， 为了解决这些不利因素，采用了提高电炉变压器二次电 压、降低二次电流、用长电弧低电流的方法进行冶炼。 电弧拉长对电炉内壁增加了热辐射，这就要在冶炼中造 较厚的泡沫渣来保护内壁，而提高变压器二次电压后， 功率因数也会相应提高，但应注意，当功率因数 > 0.85 时，电弧燃烧将会很不稳定 3 ，需要人为地在回路中增 大电抗，也就是说，要在电炉变压器前面串联一个电抗 器，按照一个合适的功率因数值来匹配电炉供电回路中 的电抗值 4 。
2 N1 2 N2 3 3
＝
式中： 为电炉变压器二次电压，kV； 为电极电流，kA； 为电炉变压器有功功率，MW； 为电炉变压器视在功 率，MVA； 为电炉供电回路的总电抗， 。 串电抗器之前供电回路的总电抗为 2 ・sin ＝ 设串联电抗器的电抗值为 电回路的总电抗值为
折算到变压器的一次侧 ＝ × ＝4.18 × 10
3
。
串联电抗器之前的功率因数 ・ 40 × 5. 22 × 10 3 sin ＝ 2 ＝ ＝0.310 5 即 cos ＝0.95 0. 822 这样高的功率因数会使电弧非常不稳定，是无法正常 冶炼的，所以需要在回路中串入适当的电抗器，使功率因 数降到一个合理的数值上。
计算公式
已知 ＝ 3 又知 ＝ ＝ 3・cos ・ sin ・ sin ＝ 2
＋
＝
2
・sin
1
（3）
式中：sin 1为串联电抗器后的值。
例
题
N1 ＝20 kV，二次最高
某厂设计安装一台 50 t 超高功率电弧炉，电炉变压器 的容量 N ＝40 MVA，一次额定电压 电压
N2 ＝820
V，在 820 V 时的阻抗电压 d＝10％，电炉 2 ％ 10 0. 822 变压器的电抗 ＝ d ・ N2 ＝ ・ ＝1.68 × 10 3 ， 100 100 40 N 大电流线路（短网）的电抗经计算（略）为 2.7 × 10 3 ， 0. 822 ＝0.84 × 系统短路容量为 800 MVA，系统电抗为 ＝ 40 10 3 ，所以，串联电抗器之前电炉供电回路的总电抗为 ＝ （0.84＋1.68＋2.7） 10 3＝5.22 × 10 ×
3
×
计及谐波分量的影响 3 ，取
202 ＝2.5 0. 822 ＝1.2 × 2.5＝3
。考
虑到计算误差及电力系统参数的变化， 拟将电抗器设 6 个 （2） 抽头， 把计算得出的 3 值设置在抽头 70％的位置上， 则 电抗器的阻抗值为 3 ＝ ＝4.3 0. 7
，则串联电抗器后的供
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技术交流
电抗器抽头的分接位置可设置为 100％， 85％， 70％， 55％，50％，０％。
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3 1
1 1
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