专利名称：电弧炉无功冲击负荷对电网影响的分析方法
技术领域：
本发明涉及电弧炉等非线性冲击负荷对电网电能质量、电压波动及闪变的影响的分 析，为一种电弧炉无功冲击负荷对电网影响的分析方法。
背景技术：
交流电弧炉在运行过程中，特别是熔化期，随机且大幅度波动的无功功率会引起 供电母线电压的严重波动，对电气设备产生危害，同时闪动的灯光会使人眼产生视觉疲
劳。为使公共接入点pcc点的电压波动值满足国家标准，需采取措施，装设动态静止 无功补偿装置(Static Var Compensation, SVC)。
根据GB 12326-2000《电能质量电压波动和闪变》，电压波动计算公式为
d ^xl00%，公式中AQ为PCC点的最大无功功率波动值、SS(:为PCC点的短路 Ssc
容量。由于在实际计算中无法得知PCC点的无功功率波动值大小，且该公式未能反映 冲击负荷变化的暂态过程，因此通常不利用上述公式来计算PCC点的电压波动。
目前国内电力设计院计算交流电弧炉在PCC点引起的电压波动及所需装设的无功 补偿容量常用的方法如下应用电力系统分析综合程序PSASP，在程序中建立电弧炉
模型，通过在短网阻抗母线上模拟一个无功冲击负荷AQk及其变化时间At，计算PCC
点的电压波动；此计算方法的局限性在于模拟的无功冲击负荷变化时间At无法确定， 若预测的At与实际相差较大，则计算结果误差也较大，即计算得出的闪变改善率精确 度低，进而影响无功补偿容量的计算。
发明内容
本发明要解决的问题是现有无功冲击负荷对电网影响的分析，没有将电弧炉无功 冲击负荷变化时间的不确定性等动态因素考虑进去，因此需采用一种更加合理的计算方 法，使计算结果更加精确。
本发明的技术方案为电弧炉无功冲击负荷对电网影响的分析方法，应用电力系统 分析综合程序PSASP，包括以下步骤
A、在PSASP程序中建立电弧炉模型，电弧炉最大无功冲击负荷为从正常熔炼到
3工作短路所增加的最大无功功率波动值，电弧炉发生最大无功冲击负荷瞬间相当于电弧 炉短网阻抗短路，通过在短网阻抗母线上三相短路，得到电弧炉最大无功冲击负荷，进 而获得公共接入点的电压波动及闪变；
B、根据国家标准规定及得到的公共接入点的电压波动及闪变，得到无功冲击负荷 的改善率。
步骤A中，由公式AQmax-QmaxXcos^^得到出电弧炉最大无功冲击负荷，其中 AQmax指电弧炉从正常熔炼到工作短路所增加的最大无功功率波动值，Qmax为瞬时 最大无功负荷，即短路容量，cos伊指电弧炉熔化期的功率因数。
本发明PSASP建立的电弧炉模型中，高压主变二次侧挂基本无功负荷，电弧炉无 功冲击负荷在PCC点引起电压波动，应用PSASP的暂态程序，模拟短网阻抗母线处三 相短路，通过切除主变二次侧负荷的大小，满足关系式高压主变二次侧流进炉变高压 侧的无功负荷一高压主变二次侧负荷切除量=电弧炉最大无功冲击负荷，由暂态结果得 到公共接入点PCC的电压波动及闪变。
本发明对于电弧炉无功冲击负荷在PCC点引起的电压波动，采用暂态短路模拟， 从根本上解决电弧炉冲击负荷变化时间不确定的问题。由于电弧炉最大无功冲击负荷为 从正常熔炼到工作短路所增加的最大无功功率波动值，本发明采用在电弧炉短网母线处 短路来模拟，计算过程符合实际情况，确定的闪变改善率精确度高，再通过动态补偿使 冲击负荷对电网的影响程度减少到最小，为电网今后安全稳定运行、为千家万户用上高 质量的电能作出贡献。
图1为本发明实施例的电网示意图。
具体实施例方式
电弧炉最大无功冲击负荷是指从正常熔炼到工作短路所增加的最大无功功率波动 值，因此电弧炉发生最大无功冲击负荷瞬间相当于电弧炉短网阻抗短路，据此本发明为
A、 在PSASP程序中建立电弧炉模型，通过在短网阻抗母线上三相短路，得到电 弧炉最大无功冲击负荷，进而获得公共接入点PCC的电压波动及闪变；
B、 根据国家标准规定及得到的PCC点的电压波动及闪变，得到无功冲击负荷的改 善率。步骤A中，由公式AQmax-QmaxXcos^^得到出电弧炉最大无功冲击负荷，其中 △Qmax指电弧炉从正常熔炼到工作短路所增加的最大无功功率波动值，即电弧炉最大 无功冲击负荷，Qmax为瞬时最大无功负荷，即短路容量，cosp指电弧炉熔化期的功 率因数。
本发明PSASP建立的电弧炉模型中，高压主变二次侧挂基本无功负荷，电弧炉无 功冲击负荷在PCC点引起电压波动，应用PSASP的暂态程序，模拟短网阻抗母线处三 相短路，通过切除主变二次侧负荷的大小，满足关系式高压主变二次侧流进炉变高压 侧的无功负荷一高压主变二次侧负荷切除量-电弧炉最大无功冲击负荷，由暂态结果得 到公共接入点PCC的电压波动及闪变。
下面以一个具体的实例来说明本发明
某钢厂有1台卯t电弧炉接在变电站35kV母线上，相关参数见下表:
名称参数
高压主变主变容量为140MVA、短路阻抗为12%
电弧炉串联电抗2.295 Q
炉变容量炉变容量为80MVA、短路阻抗为7%
短网阻抗2.92mQ
系统220kV母线短路容量6766.7MVA
(1)计算电弧炉瞬时最大无功负荷Qmax和最大无功冲击负荷AQmax:
应用电力系统分析综合程序PSASP，在程序中建立上述电弧炉模型，利用程序的 短路计算模块，在短网母线处三相短路，得出短路容量Qmax=177MVar;应用公式A
Qmax=QmaxXCosp2=107Mvar， cosp的具体数值根据钢铁厂提供的资料，本处cosp 取0.78;
(2) 35kV母线挂基本无功负荷后，利用程序的暂态稳定计算模块，在短网母线处 三相短路，同时通过控制切除主变二次侧负荷的大小，满足以下关系式高压主变35kV 侧流进炉变高压侧的无功负荷一高压主变二次侧负荷切除量-AQmax二107Mvar;
(3) 根据暂态稳定计算结果，系统220kV母线，即PCC点的电压波动为2.99、 根据GB12326—2000《电能质量电压波动和闪变》，求出电弧炉短时闪变为1.48;根 据同类型钢厂实测的长时闪变与短时闪变关系，求出长时闪变为1.22。根据国家标准的 相关规定，本处PCC点分给钢厂的长时闪变限制为0.409，即长时闪变要求改善率为
566%。
(4)若采用以往常用的方法，即在短网阻抗母线上模拟一个无功冲击负荷AQk及
其变化时间At，其中AQk取107Mvar, At取0.05s，可计算出PCC点的电压波动为
2.5%、短时闪变为1.25、长时闪变为1.03，长时闪变要求改善率为60%。
通过比较可知，本发明通过确定电弧炉瞬时最大无功负荷Qmax和最大无功冲击 负荷AQmax进行暂态模拟，得到无功冲击负荷发生时PCC点的电压波动和闪变要求的 改善率高，由于在计算过程中不存在不确定性因素，即At的取值大小，因此得出的结 果更为准确。
本发明通过确定电弧炉瞬时最大无功负荷Qmax和最大无功冲击负荷AQmax，进 行暂态模拟，得到无功冲击负荷发生时PCC点的电压波动和闪变，再根据国家标准的 要求，对具体的PCC点波动及闪变值设置SVC进行补偿，精确稳定，安全可靠，分析 和确定补偿的过程中不存在不确定性因素，保证了电能质量。
由于电弧炉等非线性冲击负荷对于电网来说相当于电能质量的"污染源"，会引起 电网中设备发热、振动，增加损耗、縮短寿命和损坏、干扰通讯，还会使继电保护误动， 同时灯光会使人眼产生视觉疲劳。本发明方法计算得出的无功冲击负荷对电网引起的电 压波动及闪变值较为合理，通过动态无功补偿，使冲击负荷对电网的影响程度减少到最 小，为电网今后安全稳定运行、为千家万户用上高质量的电能作出贡献。
权利要求
1、电弧炉无功冲击负荷对电网影响的分析方法，其特征是应用电力系统分析综合程序PSASP，包括以下步骤A、在PSASP程序中建立电弧炉模型，电弧炉最大无功冲击负荷为从正常熔炼到工作短路所增加的最大无功功率波动值，电弧炉发生最大无功冲击负荷瞬间相当于电弧炉短网阻抗短路，通过在短网阻抗母线上三相短路，得到电弧炉最大无功冲击负荷，进而获得公共接入点的电压波动及闪变；B、根据国家标准规定及得到的公共接入点的电压波动及闪变，得到无功冲击负荷的改善率。
2、 根据权利要求1所述的电弧炉无功冲击负荷对电网影响的分析方法，其特征是 步骤A中，由公式AQmax-QmaxXcos^2得到出电弧炉最大无功冲击负荷，其中AQmax指电弧炉从正常熔炼到工作短路所增加的最大无功功率波动值，Qmax为瞬时最 大无功负荷，即短路容量，cosp指电弧炉熔化期的功率因数。
3、 根据权利要求1或2所述的电弧炉无功冲击负荷对电网影响的分析方法，其特 征是PSASP建立的电弧炉模型中，高压主变二次侧挂基本无功负荷，电弧炉无功冲击 负荷在公共接入点引起电压波动，应用PSASP的暂态程序，模拟短网阻抗母线处三相 短路，通过切除主变二次侧负荷的大小，满足关系式高压主变二次侧流进炉变高压侧 的无功负荷一高压主变二次侧负荷切除量=电弧炉最大无功冲击负荷，由暂态结果得到 公共接入点的电压波动及闪变。
全文摘要
电弧炉无功冲击负荷对电网影响的分析方法，应用电力系统分析综合程序PSASP，包括以下步骤A.在PSASP程序中建立电弧炉模型，在短网阻抗母线上三相短路，获得公共接入点PCC的电压波动及闪变；B.根据国家标准规定及得到的PCC点的电压波动及闪变，得到无功冲击负荷的改善率。本发明从根本上解决电弧炉冲击负荷变化时间不确定的问题，确定闪变改善率的精确度高。本发明方法较为合理，使冲击负荷对电网的影响程度减少到最小，保证了电网安全稳定运行和高质量的电能品质。
文档编号H02J3/00GK101615793SQ20091018156
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者凌 肖, 煜 胡 申请人:江苏科能电力工程咨询有限公司