在2025年，電抗器行業(yè)持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著各行業(yè)對(duì)電力質(zhì)量要求的提升，電抗器在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。在鋼鐵冶煉行業(yè)，高阻抗電弧爐中電抗器的使用尤為關(guān)鍵，其檔位選擇直接影響著電弧爐的工作效率與冶煉效果，然而目前在電抗器檔位選擇方面仍存在諸多問(wèn)題亟待解決。

  一、電抗器在高阻抗電弧爐中的工作原理與作用

  《2025-2030年全球及中國(guó)電抗器行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》指出，高阻抗電弧爐具備高電壓、低電流工作的優(yōu)勢(shì)，但二次電壓提升會(huì)引發(fā)功率因數(shù)過(guò)高、電弧燃燒不穩(wěn)定以及短路電流過(guò)大等狀況。在變壓器一次側(cè)串聯(lián)電抗器，成為解決這些問(wèn)題的核心舉措。帶有串聯(lián)電抗器的高阻抗電弧爐主電路中，電抗器發(fā)揮著多重重要作用。在系統(tǒng)電阻不變時(shí)，它能夠提升無(wú)功功率、降低功率因數(shù)，保障電弧持續(xù)穩(wěn)定燃燒;隨著電抗增加，系統(tǒng)阻抗增大，短路電流得以降低，進(jìn)而減輕電壓閃變，減少諧波發(fā)生量;同時(shí)，系統(tǒng)阻抗增加而短網(wǎng)電阻不變、功率因數(shù)恒定的情況下，電爐變壓器在相同輸出功率時(shí)，可獲取更高的二次電壓和更低的二次電流，供電效率也隨之提高。

  二、電抗器檔位對(duì)高阻抗電弧爐的多方面影響

  (一)對(duì)供電穩(wěn)定性的影響

  在電弧爐煉鋼過(guò)程中，工作短路難以避免，尤其在起弧、穿井和熔化階段較為常見(jiàn)。起弧時(shí)的短路因電壓檔位低、時(shí)間短，對(duì)系統(tǒng)影響較小;而熔化期的短路多由廢鋼塌料引發(fā)，若此時(shí)電抗器檔位低、電抗值小，高的二次電壓會(huì)致使短路電流過(guò)大，造成高壓開(kāi)關(guān)頻繁跳閘。

  將供電系統(tǒng)上所有電氣設(shè)備和線路阻抗折算到電爐變壓器一次側(cè)，能夠計(jì)算出不同電抗器檔位的短路電流。以某 150t 電弧爐為例，電抗器處于 1 檔時(shí)的最大短路電流(電抗值為 0)是 6 檔(電抗值為 1.0Ω)時(shí)的 1.27 倍。由此可見(jiàn)，電弧爐熔煉期提升電壓必須匹配合適的電抗器檔位，否則極易引發(fā)系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作，影響冶煉穩(wěn)定性，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生更多閃變和諧波，干擾電網(wǎng)穩(wěn)定。

  (二)對(duì)供電曲線的影響

  電弧爐冶煉過(guò)程通常分為起弧、穿井、主熔化和精煉升溫 4 個(gè)階段。制定供電曲線時(shí)，需依據(jù)不同冶煉階段的特點(diǎn)，合理選定工作電流和電壓。起弧階段電弧不穩(wěn)定，一般采用低電壓、低電流檔供電;穿井期易發(fā)生短路，應(yīng)采用中電壓、高電流供電，這兩個(gè)階段電抗器檔位影響相對(duì)較小。主熔化期電弧傳熱條件良好，可采用高電壓長(zhǎng)弧滿功率供電，但要注意防止爐料坍塌導(dǎo)致短路跳閘，最高電壓檔的選擇需確保系統(tǒng)短路電流在保護(hù)整定值之內(nèi)。

  精煉升溫期的供電取決于爐內(nèi)泡沫渣情況，泡沫渣埋弧效果好可采用高電壓長(zhǎng)弧供電，反之則應(yīng)降低電壓、增加電流。

  三、高阻抗電弧爐電抗器檔位優(yōu)化方法

  電抗器檔位優(yōu)化需遵循一定原則，在滿足工藝需求的同時(shí)，充分考量供電穩(wěn)定性、負(fù)載特性和供電曲線，以發(fā)揮高阻抗電弧爐長(zhǎng)弧高電壓的供電優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效冶煉。具體可從以下三個(gè)方面著手：

  能量匹配：電弧爐冶煉過(guò)程中，要保證輸入的電能與化學(xué)能相匹配。若吹氧能力較弱，不應(yīng)盲目追求最大功率，需通過(guò)工藝核算來(lái)確定合適的輸入功率。

  電效率最優(yōu)：弧功率和有功功率的比值即電效率 η，電效率越高，變壓器輸出功率轉(zhuǎn)化到爐內(nèi)的能量越多，其與功率因數(shù)、二次電壓相關(guān)。

  通電的穩(wěn)定性：鑒于電弧爐冶煉時(shí)爐內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，短路、斷路頻繁，為保護(hù)設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)定了保護(hù)值。一旦觸發(fā)保護(hù)，會(huì)導(dǎo)致供電系統(tǒng)跳閘，影響冶煉節(jié)奏。因此，電抗器檔位和二次電壓檔位需良好配合。

  基于上述原則，電抗器檔位優(yōu)化首先要明晰電弧爐的負(fù)載特性和供電曲線，即建立電弧爐的工作點(diǎn)總表。在某一電抗器檔位下，依據(jù)不同的功率因數(shù) cosφ，計(jì)算各二次電壓對(duì)應(yīng)的有功功率 P、變壓器輸出視在功率S、電弧電流I.、弧功率P?、電效率 η 等參數(shù)。通過(guò)對(duì)各參數(shù)約束條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出每一檔電壓有用的工作點(diǎn)，形成工作點(diǎn)總表。工作點(diǎn)總表中，電流檔電流值按對(duì)應(yīng)電壓檔最大工作電流的5%遞減。

  建立工作點(diǎn)總表后，根據(jù)工藝對(duì)輸入功率(即弧功率)的要求，在電抗器各檔工作點(diǎn)總表中選取相應(yīng)的電壓、電流、功率因數(shù)、電效率等評(píng)價(jià)參數(shù)，形成評(píng)價(jià)表，通過(guò)評(píng)價(jià)選出最優(yōu)電抗器檔位。例如，當(dāng)弧功率為 90MW 時(shí)，經(jīng)評(píng)價(jià)分析，電抗器檔位最佳選擇為5檔，此時(shí)功率因數(shù)較高，電效率最高。選定電抗器檔位后，還需依據(jù)短路電流對(duì)應(yīng)曲線，確定主熔化期的最高電壓，防止因塌料短路造成供電系統(tǒng)跳閘。

  四、電抗器檔位優(yōu)化方法的實(shí)際應(yīng)用

  將上述優(yōu)化方案應(yīng)用于某150t電爐，優(yōu)化前后的方案設(shè)置存在明顯差異。優(yōu)化前，該電弧爐二次電壓最高 18檔，供電功率偏低，提高電壓檔位易引發(fā)系統(tǒng)過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作跳閘。優(yōu)化后，主熔化前期弧功率由80MVA提升至 85MVA，功率因數(shù)從0.77提高到0.80，主熔化后期和精煉期電壓進(jìn)一步升高，電流下降，功率因數(shù)保持在 0.82左右。

  綜上所述，在2025年電抗器行業(yè)發(fā)展的大背景下，針對(duì)高阻抗電弧爐電抗器檔位優(yōu)化的研究與實(shí)踐具有重要意義。通過(guò)深入分析電抗器在高阻抗電弧爐中的工作原理與作用，明確其檔位對(duì)供電穩(wěn)定性、負(fù)載特性和供電曲線的影響，并依據(jù)科學(xué)的優(yōu)化方法，能夠有效提升電弧爐的工作效率。該優(yōu)化方法通過(guò)建立運(yùn)行電抗模型、制訂工作點(diǎn)總表、確定工藝需求并評(píng)價(jià)參數(shù)來(lái)選擇最優(yōu)電抗器檔位，同時(shí)結(jié)合主熔化期供電曲線防止系統(tǒng)跳閘。實(shí)際應(yīng)用表明，優(yōu)化后的電抗器檔位能夠滿足電弧爐工藝對(duì)輸入功率的要求，提高功率因數(shù)，縮短冶煉時(shí)間，使電弧爐發(fā)揮出高電壓長(zhǎng)弧冶煉的優(yōu)勢(shì)，為鋼鐵冶煉行業(yè)的高效、穩(wěn)定發(fā)展提供了有力支持。

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