電子調(diào)壓電爐變壓器及其控制策略

蕭 珺，毛承雄，王 丹，梁 宇，張高言，王元超

（華中科技大學(xué) 強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074）

0 引言

在大型工業(yè)企業(yè)中，電爐是重要的工藝裝備。電爐冶煉過程中，其負(fù)載功率因數(shù)低，電流隨機(jī)變化且富含諧波，隨之帶來無功沖擊和三相嚴(yán)重不平衡，導(dǎo)致附近連接母線電壓的不平衡和波動(dòng)［1-7］。由于負(fù)載阻抗隨機(jī)變化，甚至可能出現(xiàn)開路或短路狀態(tài)［8］，從而引起嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題。以咸寧電網(wǎng)為例，電石廠、鋼廠等大容量電弧爐負(fù)載接入咸寧電網(wǎng)之后，已經(jīng)誘發(fā)了多起電網(wǎng)事故，對(duì)咸寧電網(wǎng)的電能質(zhì)量以及安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了不可忽視的影響［9］。

電爐變壓器與電爐直接相連并為其提供能量，由于電爐負(fù)載特性特殊，電爐變壓器的工作方式與電力變壓器顯著不同。為了滿足電爐工作電壓范圍，電爐變壓器二次電壓需要由最高值一直調(diào)節(jié)到最高值的 25%~50%［10］，所需分接頭數(shù)量多，3個(gè)單相電爐變壓器的有載調(diào)壓檔位多達(dá)105級(jí)［11］，調(diào)壓繞組制造復(fù)雜，可靠性低，保護(hù)裝置設(shè)計(jì)繁瑣［12］；分接頭動(dòng)作頻繁，一天內(nèi)的動(dòng)作次數(shù)可高達(dá)1000次以上［13］，對(duì)分接開關(guān)機(jī)械壽命和電氣壽命要求苛刻，維護(hù)工作量大；在調(diào)壓過程中極易造成操作過電壓，需要很高的絕緣水平以避免可能發(fā)生的閃絡(luò)情況［14-15］。

針對(duì)上述電爐變壓器的問題，國(guó)內(nèi)外的研究大多集中于分接開關(guān)的改造，如采用電力電子開關(guān)代替機(jī)械開關(guān)并采用組合式調(diào)壓法［16-17］，但此改造并未從電爐變壓器整體入手，無法解決調(diào)壓繞組制造復(fù)雜等問題。……