河北某铸造公司主要设备为电弧炉，电弧炉属于典型谐波源，产生大量谐波，造成补偿电容器无法正常投入运行，功率因数达不到供电要求的0.9以上，每月产生无功罚款1.2万元左右，变压器温度在夏季达75度，造成电能浪费，寿命缩短。

一、概述

  电弧炉由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中主要是2- 7次的谐波，平均可达基波的8%- 20%，可达45%。 严重影响电网的电能质量。 

二、电弧炉的工作特点

利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。电弧炉按电弧形式可分为三相电弧炉、自耗电弧炉、单相电弧炉和电阻电弧炉等类型。电弧炼钢炉的炉体由炉盖、炉门、出钢槽和炉身组成，炉底和炉壁用碱性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。电弧炼钢炉按每吨炉容量所配变压器容量的多少分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢。电弧炉以电能为热源，可调整炉内气氛，对熔炼含有易氧化元素较多的钢种极为有利。 电弧炉炼钢发明后不久，就用于冶炼合金钢，并得到较大的发展、赞同

三、基础数据及系统图

1、变压器参数：额定容量8000KVA。

2、实际运行参数：10KV侧视在功率S=2508-7794KVA，工作电流I=144A-450A，功率因数0.68

3、供电系统图：

四、滤波补偿装置设计依据 
1、根据电能质量  公用电网谐波    GB/T14549-1993 
2、根据电能质量  电压波动和闪变   GB12326-2000 
3、根据供电系统阻抗和相关参数 
4、根据现场测量结果及仿真计算 

五、治理方案 

1、 治理目标 
    根据企业实际情况，我公司针对电弧炉谐波治理设计了整套滤波方案，综合考虑负荷功率因数、谐波吸收需要和背景谐波，在企业变压器8000KVA 10KV高压侧安装一套谐波滤波装置对谐波进行治理。 
滤波装置谐波电流的设计满足国标GB/T14549-93《电能质量 公用电网谐波》的管理规定。 
● 在10KV系统运行方式下，滤波设备投运后，滤波器吸收点处某次谐波的幅值及含有量都有大幅度下降，功率因数0.95以上。 
●不因为投入滤波装置而引起某次谐波的谐振或谐振过电压、过电流。 

2、方案确定 
由于电弧炉在工作过程中谐波较大，如2次3次谐波达到了基波电流的33.5%，对电网、设备本身和其它用户都造成了不同程度的影响。另外，考虑设备的功率因数特点，在设计时要做到谐波消除补偿无功提高功率因数等。 
针对设备的特性本方案采用滤波兼无功补偿的方式，它的主要作用：改善供电系统的稳定性；抑制谐波电流以减少谐波造成的危害。 
设计时要考虑各滤波支路不会对高次谐波放大，从测试数据看主要谐波成分是2次 、3次、4次、5次其中以2次和3次谐波为主，电压畸变严重。综上因素考虑滤波装置设计2次、3次、两条LC滤波支路，吸收2、3次及以上次数的谐波。方案采用仿真法对各回路投入时是否产生非特征频率的谐振进行分析，并确定回路的参数。 

3、技术特点 
●针对用户系统谐波无功专门设计制造，消除特性谐波补偿无功功率，滤波效果明显。 
●对于2、3次谐波电流吸收率达到75%以上，谐波满足  GB/T14549-93要求。   
●根据谐波源的特性设定滤波器的投切方式和控制策略。  
●检测系统情况，按照负荷的无功电流、谐波电流进行实现跟踪。   
●使受电功率因数提高到0.95以上，降低配电网的线损。 
●补偿过程中电网电压波动满足国家标准GB/12326-90要求，即：满负荷到轻负荷补偿变化引起的一次侧电压波动≤2.5%。 
●装置保护措施：过电压保护、过电流保护、欠电压保护、接地保护、 过热保护。 
●系统不产生无线电（射频）电磁干扰。 
●运行方式：全自动，连续工作。