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冲击负荷的影响电力系统可靠性的研究 　　摘 要：大量冲击负荷存在于电力系统中，这些负荷严重影响了电网的可靠运行，具体表现为导致闪变电压，形成谐波，甚至直接威胁电力系统的可靠性。同时冲击负荷会对电力设备正常操作造成危害。不管是谐波危害还是机组振动，这些因素长期作用势必减少设备使用时间，提高设备强迫停运率。所以在研究电力系统可靠性的过程中，需要从多个方面进行考虑，降低系统风险。 　　关键词：冲击负荷；电力系统；可靠性 　　1 硅铁电弧和电解铝生产特点 　　1.1 电弧炉生产特点 　　硅铁生产属于用户大客户，其特点是规模较大、持续生产的较多设备、集中负荷以及容易形成冲击功率。当利用电弧炉实施生产时，为了稳固电弧以及约束短路电流，需要相当于35%的变压器容量的电抗容量向变压器主回路中串入。 　　交流电弧炉大概需要1-2h周期冶炼硅铁，供电电压高低、电弧炉容量以及冶炼材料工艺等决定了冶炼时间。可以将普通电弧炉生产程度划分为三个阶段：熔化阶段、氧化阶段、还原阶段。但是，不同于炼钢出铁过程实施断电操作的是，硅铁冶炼需要同时进行出铁与加料，不要求实施断电。硅铁冶炼电弧炉的功能属于一个保持还原反应的温度场。因此，硅铁冶炼过程中电弧炉利用连续生产方式，这三个阶段没有显著区别。 　　冶炼过程较为稳定，但是也形成了上抬与下压电极现象，具体表现为出铁过程中人工调节电极与定时电极调节。 　　硅铁生产不但需要很高要求的供电可靠性，而且产生了比较复杂的内部供电方式，通常会产生中小型供电网络。当硅铁电弧炉出现功率冲击时，系统从原来的平衡状态向新的平衡状态顺利过渡。 　　可见，硅铁冶炼电弧炉的重要特点为：正常生产的稳定过程加之电极调节，而其作用促使电弧弧长在变化过程中体现出复杂性，进一步改变了硅铁功率。 　　1.2 电解铝生产特点 　　电解铝企业也属于一种主要的冲击负荷。熔融电解法具体在电解铝生产中应用。电解槽具体包括将碳素材料作为核心的阴阳极。氧化铝与氟化盐是电解铝生产需要的主要材料，而整流器则提供了电解需要的直流电。由于氧化铝具有极高的熔点，所以很难通过直接熔化提取铝。可是固态氧化铝可以在较低熔点的冰晶石熔融液中溶解，产生均溶体，其具备很好的导电性能。熔融在电解质中的氧化铝由于直流作用，可以对金属铝进行还原。铝电解用于生产的直流电能，通过整流器与母线连接并且向串联的电解槽进行导入。 　　2 硅铁与电解铝对电力系统可靠性的影响 　　2.1 电弧炉对电力系统可靠性的影响 　　气候对于电弧炉性质的冲击负荷影响并不大，生产情况的变化发挥了决定作用。在短时间内有功功率与无功功率体现出没有规律性的冲击改变趋势，这样不但影响了周围电厂机组的运作，并且也不利于整个电网的可靠运作。 　　可见，电弧炉冶炼的生产过程是一个巨大变化功率的过程。也可以理解为，在冶炼过程中，无穷大的电弧炉阻抗与零之间发生改变，电弧炉有功功率的标准数值变化范围是0-1-0，而无功功率的标准数值变化范围是0-2。巨大变化的有功功率会极大影响小型电网的频率；剧烈波动的无功功率，也会造成电网电压的波动。 　　通过研究现场生产情况可知，出铁过程是功率剧烈变化的具体原因。出铁的同时也会产生下压和提高电极以及添加原料，导致电弧弧长出现较大变化，造成整个过程中出现显著地功率变化。由此可知，出铁在统一的生产周期内，功率消耗十分稳定。 　　但是出铁过程较为短暂，具体原因是通过连续生产方式生产硅铁，随着生产进行将原料持续添加到电弧炉内，由于电极是向炉内深入的，进一步导致上部电弧炉温度比较低。在炉上部集中原来实施焙烧，在出铁过程中提升电极与降低炉液，导致坍塌原料，迅速改变电弧炉弧长，继续进入下一阶段生产。由于在硅铁冶炼过程中出铁操作具有反复性，功率势必频繁变化。 　　硅铁生产过程较为复杂，导致波动功率的原因很多。比如本次原料中存在大量的还原剂，容易出现塌料进而产生剧烈变化的电炉功率。 　　2.2 电解铝对电力系统可靠性的影响 　　阳极效应是电解铝生产过程中最为常见的现象。目前尚没有探明形成阳极效应的原因，但是工业上已经很熟悉这一现象的成因并且产生了共识。阳极效应是氧化铝在电解质中逐步减少导致的，外在体现为阳极与电解质交界处，存在着显著的弧光放电。平均每天每个电解槽正常发生0.5-1次阳极效应。 　　电解铝正常生产过程，生产线电流具体维持在某一数值。当某一槽出现阳极效应时，也会迅速提高槽电压。由于通过恒电流控制，这一需求也会迅速增加有功功率，相应的增大了无功功率。阳极效应是无法避免的。 　　在对电解槽进行启动的过程中也会冲击整个系统，其成因在于启动过程中产生人造效应。这里所指的人造效应是指对新电解槽进行启动时对整体实施断电，与新的电解槽接入之后，可以人为加大槽电压，并且维持10-2