大容量电弧炉暂态电能质量研究

杨 柳，谭亲跃，熊 迪

(西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100)

非线性负荷是电能质量的主要污染源，在众多非线性负荷中，交流电弧炉属于最复杂、变化随机性最强的一种污染源[1]。电弧炉引起的电压波动、谐波、三相不平衡等稳态电能质量问题一直是研究的热点[2-3]。但是在电弧炉的运行过程中也会产生暂态电能质量问题，例如由于电弧炉电极短路而引起的电压暂降现象。在研究电弧炉电压问题的文章中，大多是对电压波动进行研究[4-6]，很少有对电压暂降这种暂态电能质量进行研究。也有将电极短路造成的电压变化归于电压波动，这是不太准确的。

在研究电弧炉的电能质量之前，要先对电弧炉进行建模，已经有许多文献建立了电弧炉稳态电能质量研究的模型。文献[7]根据电弧炉运行过程的物理机理，研究影响电弧电阻的内外部因素，得到电弧电阻表达式。文献[8]根据对电弧炉伏安特性曲线列出了电弧电阻的表达式。文献[9]对电弧炉伏安特性曲线进行拟合，并考虑有功功率的变化，得到电弧电压对电弧电流的表达式。文献[10]结合指数模型和双曲线模型来描述电弧炉电压对电流的表达式。文献[11]利用能量守恒定律列出微分方程，建立了电弧炉模型。此外，还有用于电弧炉谐波分析建模[12]和结合神经网络进行电弧炉建模[13]。上述方法存在求解微分方程的初始条件、电弧炉三相平衡运行条件以及电弧模型的估计需要使用复杂的数学方程等局限性。……