Vol.29 Suppl.1 阎立懿等：现代炼钢电炉合理供电制度的制定 57 各个电气参数随电流变化的规律性.因而电气特性 控制电极，通过一次次将电极插入到钢液中进行短 是制定供电制度的基础 路，分别记录下各相电流、电压及功率值，然后计 2.1 电炉回路电阻、电抗的确定 算出各相电阻、电抗值及三相阻抗不平衡系数.其 电炉的单相等值电路，如图1所示叫 结果为指导电炉短网的改造，进行电炉电气特性的 研究，制定合理的供电制度打下基础， 用上述方法确定的电抗值为短路电抗，但直接 影响电炉电气特性的是操作电抗.对操作电抗进行 大量的研究表明34操作电抗是随电流变化（或随功 率因数变化)的，尤其是在电炉的熔化初期操作电 抗随电流剧烈变化，有时可高达短路电抗的两倍.早 图1电炉的单相等值电路 期的观点是)：令操作电抗与短路电抗的比值为K, 为了研究电炉的电气特性，制定出合理的供电 对于普通功率电炉K=1:对于超高功率电炉K=1.1~ 制度，首先要确定电炉单相等值电路中的电参数： 13.尤其对于电炉的平熔池阶段，电流比较稳定 电阻、电抗值，它包括变压器与短网两部分的电阻、 2.2电炉的电气特性 电抗值，其确定方法有： 电炉的电气特性主要研究某一电压下（电阻、 (1)工程计算法， 电抗值一定)电炉的各个电气参数随电流变化的规 采用工程计算方法对电炉短网进行计算，设计 律性. 新型电炉短网结构，计算出电炉回路电阻、电抗.该 由电炉的单相等值电路图1可知：它是一个由 方法因电炉设备及其短网的复杂性，使得计算结果 电阻、电抗和电弧电阻三者串联的电路.根据交流 有一定误差，尤其对于电抗的计算，但可以指导、 电路定律可以分别做出阻抗、电压和功率三角形 修改设计，并给出电炉的电气特性、指导供电制度 见图2.由图2可写出表示电路各有关电气参数的 的制定. 表达式，见表1. (2)短网物理模拟法， 应该说短网物理模拟法是确定短网电参数比较 (a) (b) (c) 准确的方法.该方法的实质是利用研究原物的模型 来代替研究真实对象，进行短网模拟试验研究， 预测已运行的电炉或正在设计的电炉短网的电阻、 电抗， 图2阻抗(a)、电压(b)和功率三角形(c) 该方法是利用物理学的相似原理，通过提高电 源频率而缩小短网模型尺寸，因而需要一中频电源、 由表1中式5~式13可以看出，各电气参数在 按比例缩小短网模型及仪表测量系统.该方法虽然 某一电压下(x、r一定)均为电流I的函数，即E 整套短网模拟试验设备复杂，但短网模型比较简单， =f(I)·故可将它们表示在同一个坐标系中，如 因而适合不同容量电炉短网的模拟试验研究，虽然 图3.图中的横坐标为电流，纵坐标为各电气参数， 其结果有一定误差，但对指导电炉短网的改造及修 这样便得到电炉的理论电气特性曲线 改设计很有意义，尤其对于电炉电气特性的研究及 分析电气特性曲线（图3）可以得到一些特性 指导供电制度的制定很有帮助 点：即1o、1、2、I5、Ia、IRe电流所对应的点，这 (3)短路试验法， 些电流分别为空载电流、电弧功率最大时的电流、 对已运行的电炉进行工业短路试验及测试，测 有功功率最大时的电流、经济电流、短路电流及耐 量电炉回路和短网的电阻、电抗值及阻抗不平衡系 火材料磨损指数最大时的电流，以及考虑到变压器 数.该方法是在炉料熔清后，在变压器二次侧最低 空载时的电流3，考虑到电弧连续燃烧时的电流14 档电压，并接入电抗器（有条件的话），利用手动 电气特性等Vol.29 Suppl.1 阎立懿等：现代炼钢电炉合理供电制度的制定 • 57 • 各个电气参数随电流变化的规律性．因而电气特性 是制定供电制度的基础． 2.1 电炉回路电阻、电抗的确定 电炉的单相等值电路，如图 1 所示[1]． 图 1 电炉的单相等值电路 为了研究电炉的电气特性，制定出合理的供电 制度，首先要确定电炉单相等值电路中的电参数： 电阻、电抗值，它包括变压器与短网两部分的电阻、 电抗值，其确定方法有： （1）工程计算法． 采用工程计算方法对电炉短网进行计算，设计 新型电炉短网结构，计算出电炉回路电阻、电抗．该 方法因电炉设备及其短网的复杂性，使得计算结果 有一定误差，尤其对于电抗的计算，但可以指导、 修改设计，并给出电炉的电气特性、指导供电制度 的制定． （2）短网物理模拟法． 应该说短网物理模拟法是确定短网电参数比较 准确的方法．该方法的实质是利用研究原物的模型 来代替研究真实对象，进行短网模拟试验研究[2]， 预测已运行的电炉或正在设计的电炉短网的电阻、 电抗． 该方法是利用物理学的相似原理，通过提高电 源频率而缩小短网模型尺寸，因而需要一中频电源、 按比例缩小短网模型及仪表测量系统．该方法虽然 整套短网模拟试验设备复杂，但短网模型比较简单， 因而适合不同容量电炉短网的模拟试验研究．虽然 其结果有一定误差，但对指导电炉短网的改造及修 改设计很有意义，尤其对于电炉电气特性的研究及 指导供电制度的制定很有帮助． （3）短路试验法． 对已运行的电炉进行工业短路试验及测试，测 量电炉回路和短网的电阻、电抗值及阻抗不平衡系 数．该方法是在炉料熔清后，在变压器二次侧最低 档电压，并接入电抗器（有条件的话），利用手动 控制电极，通过一次次将电极插入到钢液中进行短 路，分别记录下各相电流、电压及功率值，然后计 算出各相电阻、电抗值及三相阻抗不平衡系数．其 结果为指导电炉短网的改造，进行电炉电气特性的 研究，制定合理的供电制度打下基础． 用上述方法确定的电抗值为短路电抗，但直接 影响电炉电气特性的是操作电抗．对操作电抗进行 大量的研究表明[3-4]操作电抗是随电流变化（或随功 率因数变化）的，尤其是在电炉的熔化初期操作电 抗随电流剧烈变化，有时可高达短路电抗的两倍．早 期的观点是[3]：令操作电抗与短路电抗的比值为 K， 对于普通功率电炉 K=1；对于超高功率电炉 K= 1.1~ 1.3．尤其对于电炉的平熔池阶段，电流比较稳定． 2.2 电炉的电气特性 电炉的电气特性主要研究某一电压下（电阻、 电抗值一定）电炉的各个电气参数随电流变化的规 律性． 由电炉的单相等值电路图 1 可知：它是一个由 电阻、电抗和电弧电阻三者串联的电路．根据交流 电路定律可以分别做出阻抗、电压和功率三角形, 见图 2．由图 2 可写出表示电路各有关电气参数的 表达式，见表 1． 图 2 阻抗(a)、电压(b)和功率三角形(c) 由表 1 中式 5~式 13 可以看出，各电气参数在 某一电压下（x、r 一定）均为电流Ｉ的函数，即 E ＝f（I）．故可将它们表示在同一个坐标系中，如 图 3．图中的横坐标为电流，纵坐标为各电气参数， 这样便得到电炉的理论电气特性曲线． 分析电气特性曲线（图 3）可以得到一些特性 点：即 I0、I1、I2、I5、Id 、IRe 电流所对应的点，这 些电流分别为空载电流、电弧功率最大时的电流、 有功功率最大时的电流、经济电流、短路电流及耐 火材料磨损指数最大时的电流，以及考虑到变压器 空载时的电流 I3，考虑到电弧连续燃烧时的电流 I4 电气特性等[5]．