中频感应炉谐波治理研究.doc

中频感应炉谐波治理研究魏海啸吴红星聊城供电公司,山东,聊城, 252000 Harmonic Generated by Medium-frequency Induction Furnace and its Prevention WeiHaiXiao WuHongXing Power pany of Liaocheng, Shandong, China ABSTRACT: Since the the harmonics generated by the Medium-frequency Induction Furnace influences the Corporate safety hazards and Serious pollution problems of the power paper introduces the working principle of Medium-frequency Induction Furnace, analyzed the harmonic generation mechanism and characteristics,based on Yixing IF furnace ofa steel mill,introduce an overview of the content and conclusions of the harmonic test. At last,it put forward an effective measure to suppress harmonic pollution. The practice indicates that it achieves desirable effects of filtration and reactive pensation. Moreover, saving energy result is remarkable. KEY WORD: Medium-frequency Induction Furnace, harmonic, Filter, harmonic suppression 摘要: 针对中频炉产生的谐波给企业带来的安全生产隐患及对电力系统的严重污染问题, 本文简述了中频炉工作原理, 分析了其谐波产生的机理和特性, 并以宜兴某钢厂中频炉谐波治理工程为例, 介绍了谐波测试的概况、内容和结论, 结合工程实际及仿真模拟实验, 给出了抑制谐波危害的办法, 提出了合理有效的治理方案。实践证明该方案滤波及无功补偿效果良好,节能效果显著。关键词:中频炉;谐波;滤波器;谐波抑制中图分类号: TF748 1 前言随着国民经济的不断发展, 钢铁材料的用途逐渐变广, 用量也逐渐增大。在宜兴地区, 作为支柱产业的钢铁行业有越来越多的冶炼炉挂网运行, 且容量越来越大。造成本地区谐波污染及无功缺额问题日益严重, 严重影响了当地的电能质量。本文详细阐述了钢厂中频炉产生谐波的机理、特性及治理,并对治理前后电网电能质量进行了对比分析。 2 中频炉工作原理及其谐波分析 中频炉工作原理自 BBC 公司于 1966 年研制了第一台用于感应熔炼的晶闸管中频电源开始, 中频炉就成为金属冶炼行业的重要工具[1] 。典型的中频炉电源采用 AC-DC-AC 变换方式[2] , 其主电路与工作框图如图 1、2 所示。先将三相 50H z 工频电能经整流电路整为直流,滤波后由逆变电路为负载提供单相中频(500~10KHz) 电流。该电流于熔炉感应线圈中产生中频的交变磁场, 使金属炉料感应出电动势, 产生涡流, 致使炉料被加热升温, 直至熔化[3] 。 ABC 中频炉变压器整流逆变负载图1 中频电源主电路图2 中频电源原理框图 Main circuit of Medium-frequency Induction Furnace The principle block diagram of Medium-frequency Induction Furnace 谐波分析中频电源注入电网的谐波主要由其整流电路产生。以三相 6 脉冲的全控桥式整流电路为例, 在理想条件下, 整流电路交流侧各相电流可以近似地用方波来表示。将 A 相电流波形分解为傅里叶级数,可以表示为[4] : ia? 11111 d[sin?t?sin5?t?sin7?t?sin11?t?sin13?t?sin17?t571113171 ?sin19?t?]19? dsin?td n?6k?1 ?? (?1)k 1 sinn?tn ?1sin?t? n?6k?1 ?? (?1)nsinn?t (1) 式中: k=1 、2、3、? Id—整流电路直流侧电流