電弧爐會引起對電網(wǎng)的劇烈擾動,有的大型爐的有功負荷波動,能夠激起鄰近的大型汽輪發(fā)電機的扭轉振蕩和電力系統(tǒng)間聯(lián)絡線上的低頻振蕩。此類沖擊性負荷會引起電網(wǎng)電壓波動。尤其是電弧爐在接入短路容量相對較小的電網(wǎng)時,它所引起的電壓波動(有時還包括頻率波動)和三相電壓不平衡,會危害連接在其公共供電點的其他用戶的正常用電。
電弧爐的冶煉過程分兩個階段,即熔化期和精煉期。在熔化期,相當多的爐內填料尚未熔化而呈塊狀固體,電弧阻抗不穩(wěn)定。不穩(wěn)定的短路狀態(tài)使得熔化期電流的波形變化極快,電流波形不規(guī)律,故諧波含量大,主要是第2、3、4、5、6、7次諧波電流。
電弧爐電極間電壓的典型值在100~600V范圍,其中電極壓降約為40伏,電弧壓降約為12V/cm、電弧越長壓降越大。在熔化期電弧爐的電壓變化大,最高和最低電壓可相差2~5倍。
在熔化期三相不平衡電流含有較大的負序分量。當一相熄弧另兩相短路時,電流的基波負序分量與諧波的等值負序電流可達正序的50%~70%。這將引起公共電網(wǎng)的電壓不平衡,對電機的安全運行影響較大,尤其對大電機的影響更為嚴重。
治理電弧爐對電網(wǎng)的污染,以往是采用靜止型動態(tài)無功補償(SVC),但由于占用面積大,維護困難以及難以適用低壓系統(tǒng)補償?shù)纫蛩?,正逐漸被更加先進的靜止無功補償器(SVG)所取代。
各種動態(tài)補償方式各有優(yōu)缺,針對電弧爐來說,采用有源動態(tài)無功補償裝置,從投資及性能、補償效果上比較來說優(yōu)于其他各種控制方式。有源動態(tài)無功補償裝置包括靜止無功發(fā)生器(SVG)和無源濾波器(FC)。靜止無功發(fā)生器(SVG)提供連續(xù)可調的感性無功和容性無功,有效抑制電壓波動和電網(wǎng)閃變,改善三相不平衡;無源濾波器濾除大部分的諧波,減少對電網(wǎng)的污染,并提供系統(tǒng)需要的容性無功。