Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của lò hồ quang điện đến chất lượng điện năng ở các khu công nghiệp và tính toán lựa chọn thiết bị khắc phục pdf

Luận văn
Nghiên cứu ảnh hưởng của lò hồ
quang điện đến chất lượng điện
năng ở các khu cơng nghiệp và tính
tốn lựa chọn thiết bị khắc phục


- Trang: 1 -

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản thuyết minh luận văn này do tôi thực hiện. Các số liệu sử
dụng trong thuyết minh, các kết quả phân tích và tính tốn hồn tồn trung thực. Tồn
bộ nội dung bản thuyết minh của luận văn chưa được công bố.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 2 MỤC LỤC
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt .......................................................................................................... 4
Lời nói đầu .........................................................................................................................................................................5
Chƣơng I: Tổng quan về chất lƣợng điện năng và lƣới điện có thiết bị lò hồ
quang điện hoạt động ..............................................................................................................................6
I.1. Tổng quan về chất lượng điện năng .............................................................................................................. ...6
I.2 Các thông số về chất lượng điện năng......................................................................................................... ...7
I.21. Chất lượng điện năng chất lượng điện áp ..................................................................................... ...7
I.2.2 Quá độ .................................................................................................................................................................. ...8
I.2.3. Độ lệch điện áp thời gian dài .............................................................................................................. 9
I.2.4. Độ lệch điện áp thời gian ngắn......................................................................................................... 10

I.2.5. Mất cân bằng điện áp .............................................................................................................................. 11
I.2.6. Độ méo dạng sóng .................................................................................................................................... 12
I.2.7. Dao động điện áp ....................................................................................................................................... 14
I.2.8. Độ lệch tần số ............................................................................................................................................... 14
I.3 Lưới điện có lị hồ quang hoạt động ............................................................................................................. 14
I.3.1 Lò hồ quang ..................................................................................................................................................... 14
I.3.2 Ảnh hưởng của lò hồ quang điện đến lưới điện ....................................................................... 15
I.4 Hiện trạng sử dụng lị hồ quang ở các khu cơng nghiệp Thái Nguyên ................................. 20
I.4.1 Tóm tắt chung ................................................................................................................................................. 20
I.4.2 Hiện trạng sử dụng lò hồ quang ở lưới điện tỉnh Thái Ngun..................................... 21
I.4.3 Khảo sát đặc tính của lị hồ quang điện ......................................................................................... 22
I.4.4 Các ảnh hưởng đến lưới điện khi lò hồ quang điện hoạt động ...................................... 23
Chƣơng II: Khảo sát, mơ phỏng lƣới điện có lị hồ quang điện hoạt động ....................... 28
II.1. Giới thệu chương trình mô phỏng ATM- EMTP .............................................................................. 28
II.2. Nguyên tắc, khả năng và các modul của chương trình ATP. ..................................................... 29
II.2.1. Nguyên tắc chung. ..................................................................................................................................... 29
II.2.2. Khả năng ứng dụng của chương trình. ........................................................................................ 29
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 3 II.3. Các phần tử chính của ATPDraw phục vụ nghiên cứu. ................................................................. 33
II.4. Mơ phỏng lị hồ quang trong hệ thống điện. ......................................................................................... 38
Chƣơng III: Lựa chọn giải pháp nâng cao chất lƣợng điện năng ............................................ 43
III.1. Ngun lý bù SVC. .............................................................................................................................................. 43
III.2 Tính tốn thơng số của bộ SVC trong hệ thống điện. ..................................................................... 61
III.2.1 Hiện trạng hệ thống cung cấp điện Công ty Diezen. ......................................................... 61
III.2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điện sử dụng SVC. .............................................................. 62
III.2.3 Tính tốn thơng số của bộ SVC trong hệ thống điện. ...................................................... 64

Chƣơng IV: Đánh giá hiệu quả sau khi thực hiện các biện pháp nâng cao chất
lƣợng điện năng ........................................................................................................................................ 82
IV.1. Đánh giá mơ hình SVC trong chế độ xác lập ..................................................................................... 82
IV.2. Mơ hình SVC trong chế độ xác lập ........................................................................................................... 86
IV.3. Khả năng ứng dụng và hiệu quả SVC

.................................................................................................... 88

IV.4. Đánh giá mô hình bài tốn bù SVC theo phân tích kinh tế ....................................................... 92
Kết luận

................................................................................................................................................................................ 96

Hƣớng phát triển đề tài ............................................................................................................................................... 98
Tài liệu tham khảo .......................................................................................................................................................... 99
Phụ lục

................................................................................................................................................................................

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 4 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT

Chữ viết
tắt

Ý nghĩa

Chú thích

1

CLĐN

Chất lượng điện năng

2

EAF

Electric Arc Furnace

Lị hồ quang điện

3

EMTP

Electro Magnetic Transients

Chương trình nghiên cứu quá độ

Program

điện từ.

4

IEEE

5

LHQĐ

6

p.u

7

Istitute of Electrical and
Electronic Engineers

Bộ tiêu chuẩn về điện

Lò hồ quang điện
Per unit

Đơn vị tính theo phần trăm

PCC

Poin of Common Coupling

Điểm đấu nối cơng cộng

8

SVC

Static Var Compensator

Bù SVC

9

TCR

Thyristor Controlled Reactor

Điện kháng có điều khiển

10

THD

Total Harmonic Distortion

Tổng độ méo

11

V_A

Đặc tính Vơn-Ampe

12

V-S

Đặc tính Vơn-Giây

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 5 LỜI NÓI ĐẦU
Vài thập năm trở lại đây, Việt Nam là quốc gia thường được nhắc đến như một
hiện tượng phát triển ở khu vực Đông Nam Á với tốc độ tăng trưởng liên tục ở mức
cao và giữ ổn định. Sự phát triển càng trở nên mạnh mẽ hơn khi nước ta ra nhập Tổ
chức Kinh tế thế giới WTO đã thúc đẩy các ngành kinh tế, văn hố, giáo dục.. nói
chung và ngành cơng nghiệp nói riêng phát triển. Đặc biệt, nhu cầu điện năng phục vụ
cho một đất nước phát triển nhanh, yêu cầu đặt ra cho ngành điện lực không những
đáp ứng đủ nhu cầu điện năng cho khách hàng mà còn đảm bảo chất lượng điện năng
theo các tiêu chuẩn hiện hành.
Bên cạnh việc nghiên cứu tính tốn các phương án cấp điện tối ưu, giảm suất sự cố
trên lưới điện để cung cấp điện cho khách hàng liên tục, ổn định thì cơng tác nghiên
cứu, tìm tịi các giải pháp nâng cao chất lượng điện năng cũng như các tác động t ừ các
phụ tải có tính chất điển hình ảnh hưởng đến chỉ tiêu chất lượng điện năng cũng là một
nhiệm vụ hết sức quan trọng.
Trên các cơ sở thực tế trên với đề tài: ”Nghiên cứu ảnh hưởng của lò hồ quang
điện đến chất lượng điện năng ở các khu cơng nghiệp và tính tốn lựa chọn thiết bị
khắc phục” đề cập đến các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng cũng như các ảnh
hưởng từ lò hồ quang điện đến các thông số lưới điện.

Tác giả xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy giáo T.S Trần Văn Tớp Bộ
môn hệ thống điện-Trường ĐHBK Hà Nội đã tận tình hướng dẫn suốt thời gian qua.
Xin trân trọng cảm ơn các Thầy, Cô trong Bộ môn Hệ thống điện Trường Đại học
Bách khoa Hà Nội, Các thầy các cô Khoa Điện-Trường Đại học Công Ngiệp Thái
Nguyên và gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ tơi hồn thành luận văn này.
Vì thời gian nghiên cứu có hạn, lĩnh vực nghiên cứu mới mẻ nên bản thuyết minh
khơng tránh khỏi những thiếu sót, nên rất mong các Thầy, Cơ và các bạn góp ý để nội
dung của đề tài được hoàn thiện hơn.

Thái Nguyên, ngày 01 tháng 05 năm 2008
Tác giả

Hà Trung Hƣng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 6 Chƣơng I
TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG VÀ LƢỚI ĐIỆN CÓ LÕ
HỒ QUANG ĐIỆN HOẠT ĐỘNG
I.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG.
Mấy thập niên trở lại đây, thuật ngữ “chất lượng điện năng” luôn được các nhà
hoạch định chính sách năng lượng, các cơng ty điện lực và cả các khách hàng sử dụng
điện quan tâm hàng đầu khi đặt vấn đề liên quan đến sản xuất, truyền tải, phân phối
điện và sử dụng điện. Thuật ngữ “Chất lượng điện năng” đã được nhắc đến bởi nghiên
cứu của U.S Navy xuất bản năm 1968. Cuốn sách này đưa ra cái nhìn tổng quan về
chất lượng điện năng, cách sử dụng các thiết bị giám sát và các hiện tượng trong sản
xuất và truyền tải điện. Sau đó một vài nhà xuất bản khác xuất hiện tiếp tục sử dụng
các định nghĩa về chất lượng điện năng trong mối tương quan giữa hiện tượng với

truyền tải hệ thống điện. Các định nghĩa về chất lượng điện năng được giải thích theo
nhiều cách và khó có thể cho rằng định nghĩa nào là đầu định nghĩa đầu tiên.
Các nguyên nhân chính cho ngày càng sử dụng các định nghĩa về chất lượng điện
năng rộng rãi với những lý do chính sau:
1. Nhu cầu sử dụng liên tục tăng cao, quan hệ cung cầu ngày càng trở nên gay gắt hơn
đồng thời khách hàng sử dụng điện đòi hỏi ngày càng cao số lượng cũng như về
chất lượng điện.
2. Sự phát triển các thiết bị mới kèm theo công nghệ tiên tiến hơn được đưa vào sử
dụng như bù cos cho các động cơ, các hệ thống biến đổi điện từ một chiều thành
xoay chiều và ngược lại, các hệ thống sử dụng công nghệ biến tần để nâng hiệu
suất của thiết bị sử dụng điện đã phát sinh các nguyên nhân ảnh hưởng đến chất
lượng điện. Công nghệ bán dẫn phát triển mạnh đã làm thay đổi tính chất các phụ
tải truyền thống. Các thiết bị điện và điện tử bị ảnh hưởng bởi mất cân bằng điện áp
nhiều hơn so với trước đây.
3. Quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối điện kết hợp với nhiều nguồn phát điện
đóng đồng bộ vào lưới do đó địi hỏi các công ty điện lực phải nâng cao chất lượng
điện năng có thể đồng bộ giữa các ngng có cùng một tiêu chuẩn chất lượng điện
và tiết kiệm chi phí vận hành, giảm sự cố để cấp điện liên tục và thiết kế các hệ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 7 thống với độ tin cậy cung cấp điện với giá thành tới hạn là nhiệm vụ kỹ thuật yêu
cầu trong ngành công nghiệp hiện nay.
4. Chất lượng điện năng có khả năng đo lường được. Nhờ vào sự phát triển của thiết
bị đo lường số thì các thiết bị có thể đo các tham số về chất lượng điện năng cũng
như thể hiện các dạng sóng đã làm tăng sự quan tâm đến chất lượng điện năng.
Với các nước có nền cơng nghiệp năng lượng phát triển trên thế giới (Mỹ , Nhật,

Anh, khối Liên xô cũ ..) thì các tiêu chuẩn về chất lượng điện năng đã được ban h ành
rất sớm. Đối với nước ta chất lượng điện điện năng bắt đầu được chú trọng vì yêu cầu
về nguồn với hệ thống cung cấp điện ngày càng tăng cũng như những yêu cầu vận
hành của thiết bị điện nhập khẩu vào nước ta phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn về chất
lượng điện năng đang lưu hành trên thế giới như các bộ tiêu chuẩn IEE519 -1992 quy
định về các sóng hài.
Số lượng tạp chí sử dụng

Hình 1.1: Thống kê tần suất sử dụng định nghĩa chất lượng điện năng từ cơ sở dữ
liệu INSPEC từ năm 1968 đến 2004.
I.2 CÁC THÔNG SỐ VỀ CHẤT LƢỢNG ĐIỆN NĂNG
I.2.1 Chất lƣợng điện năng- Chất lƣợng điện áp.
Chất lượng điện năng trong hầu hết các trường hợp là chất lượng điện áp vì về
mặt kỹ thuật, cơng suất là định mức của năng lượng cung cấp và là tích số của dịng
điện và điện áp. Thơng thường, hệ thống cung cấp cơng suất chỉ có thể điều chỉnh chất
lượng điện áp cung cấp cho tải chính vì vậy các tiêu chuẩn nâng cao chất lượng điện
năng chủ yếu giành cho điều chỉnh điện áp trong các giới hạn cho phép. Hệ thống điện
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 8 xoay chiều khi thiết kế cho điện áp hình sin có tần số cơ bản là 50Hz hoặc 60Hz. Do
vậy, bất kỳ độ lệch về biên độ, dạng sóng hay tần số của điện áp đều ảnh hưởng đến
chất lượng điện năng.
Khi tính tốn thiết kế hệ thống điện, người ta thường tính tốn máy phát điện
làm việc ở chế độ xác lập hình sin nhưng dịng điện qua các tải với nhiều thành phần
như tải điện trở, tải điện kháng, các tải phi tuyến và nhiều ngun nhân khác đã làm
thay đổi dạng sóng dịng điện.
Một ngun nhân khác như q trình đóng cắt tải, tụ bù, sóng sét cũng làm biến

dạng sóng sin của dịng điện.
Với các lý do trên đồng thời với sự hỗ trợ của các thiết bị ngày càng chính xác
để đo các thông số về chất lượng điện năng, người ta đưa ra các khái niêm, thuật ngữ
để để đánh giá chất lượng điện năng như sau:
I.2.2 Quá độ (Transient).
Quá độ là thuật ngữ thường xuyên sử dụng trong các bài tốn phân tích hệ thống
điện. Đó là sự chuyển tiếp từ trạng thái ổn định điện này sang trạng thái ổn định khác.
Trong vấn đề chất lượng điện năng thì định nghĩa trên dùng miêu tả các trạng t hái bất
bình thường xảy ra đối với hệ thống điện đó là quá độ xung và qua độ dao động.
Quá độ xung ( Impulsive Transient)
Quá độ xung thường chỉ sự thay đổi đột ngột về tần số của điện áp áp hay dòng
điện hoặc theo cả hai hướng của cực(hoặc cực âm hoặc cực dương).

Hình 1.2: Quá độ xung do sét.
Đặc trưng của quá độ xung là độ dốc của xung và và thời gian tắt, ví dụ điện áp
của hệ thống điện đột ngột tăng cao từ vài chục vôn đến hàng nghìn vơn trong thời
gian một vài mili giây sau đó giảm dần biên độ và tắt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 9 Nguyên nhân thường do sét trực tiếp tác động và hệ thống điện và giảm biên độ
dọc theo đường dây. Quá độ xung thường kích thích các tần số cơ bản của hệ thống
điện gây ra quá độ dao động.
Quá độ dao động (Oscillatory Transient)
Quá độ dao động thường xảy ra thay đổi đột ngột tần số điện áp, tần số dòng điện
hoặc cả hai theo hai cực dương và âm của nguồn điện. Khi quá độ dao động xảy ra,
điên áp và dịng điện có giá trị tức thời theo cực xảy ra rất nhanh.

Hình 1.3: Xung dịng q độ dao động bởi đóng cắt giàn tụ.
- Quá độ tần số cao: Quá độ mà các dao động có thành phần chính cao hơn
500kHz được coi là quá độ tần số cao. Các quá độ này thường là kết quả của đáp ứng
hệ thống cục bộ với xung quá độ.
- Quá độ tần trung bình: Quá độ mà thành phần tần số chính giữa 5kHz và 500kHz
được định nghĩa là quá độ tần số trung bình. Các quá độ này thường là kết quả của đáp
ứng hệ thống với xung quá độ.
- Quá độ tần thấp: Quá độ mà thành phần tần số chính nhỏ hơn 5kHz đến 500kHz
thường gặp trong truyền tải và phân phối gây bởi nhiều ngun nhân.
- Ngồi ra cịn các q độ dao động nhỏ hơn tần số 300kHz do hiện tượng cộng
hưởng sắt từ, do các dàn tụ mắc nối tiếp ..vv. sinh ra.
I.2.3 Độ lệch điện áp thời gian dài (Long-duration Vontage Varitions)
Độ lệch điện áp thời gian dài có thể và thấp điện áp hoặc quá điện áp. Các hiện
tượng trên thường do nhiều nguyên nhân gây ra như sự cố lưới điện hoặc do sự tăng
giảm tải của hệ thống, đơi khi người ta cịn thấy cả ở khi phục hồi sự cố hệ thống điện.
Độ lệch điện áp thời gian dài thường được chia ra dưới các dạngsau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 10 -

Hình 1.4:Độ lệch điện áp thời gian dài.
Quá điện áp (Over Voltage)
Điện áp tại điểm khảo sát đột ngột tăng quá 110% điên áp định mức trong thời
gian lớn hơn 1 phút. Quá điện áp thường do đóng một bộ tụ lớn vào hệ thống hay sa
thải phụ tải lớn ra khỏi hệ thống làm cho điện áp của hệ thống dâng lên trên điện áp
định mức.

-Thấp điện áp (Under Voltage)
Điện áp tại điểm khảo sát đột ngột giảm nhỏ hơn 90% điên áp định mức tại tần
số công nghiệp trong thời gian lớn hơn 1 phút. Các nguyên nhân dẫn đến hiện tượng
này là do ngược với các nguyên nhân gây nên quá điện áp trên.
Gián đoạn duy trì (Sustained Interruptions)
Điện áp giảm về giá trị không trong thời gian lớn hơn 1 phút. Nguyên nhân
thường do sự cố hệ thống lưới điện và theờng được con ngươi phục hồi lại tình trạng
lưới điện.
I.2.4 Độ lệch điện áp thời gian ngắn ( Sort – duration Voltage Variations)
Độ lệch điện áp thời gian ngắn là do tình trạng khởi động các phụ tải lớn,
yêu cầu cung cấp ngay một dịng điện lớn từ hệ thống hay đơi khi chỉ là các tình
trạng hệ thống bị sự cố ví dụ: ngắn mạch thống qua. Đặc trưng của độ lệch điện áp
dưới các dạng sau:
Mất điện áp (Interruptions)
Hiện tượng được coi là mất điện áp khi dòng tải hoặc nguồn cung cấp giảm
thấp hơn 10% giá trị định mức trong thời gian khơng q 1 phút.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 11 Sụt giảm điện áp ( Sag)
Sụt giảm điện áp là sự giảm điện áp trong khoảng từ 10% đến 90% giá trị điện áp
hoặc dòng điện tại tần số công nghiệp trong khoảng thời gian từ 0,5 chu kỳ đến 1 phút.

Hình 1.4: Sự sụt giảm điện áp.
Tăng cao điện áp ( Swell)
Là sự tăng điện áp từ 110% đến 180% giá trị điện áp hiệu dụng hay dịng điện
tại tần số cơng nghiệp tại tần số công nghiệp trong kho khoảng thời gian từ nửa chu kỳ

đên 1 phút.
Cũng tương tự như sụt giảm điện áp, tăng cao điện áp chủ yếu có nguyên nhân
do sự biến đổi hệ thống.
I.2.5 Mất cân bằng điện áp (Votage Unblance)
Là độ biến đổi lớn nhất khỏi giá trị trung bình của điện áp hay dịng điện 3 pha
cả về giá trị và góc pha.
Một hệ thống điện 3 pha thường được biểu thị dưới dạng :

u a (t )

Pha A :

U a sin( t

a

)

Pha B :

ub (t )

U b sin( t

1200

Pha C :

uc (t )

U c sin( t

1200

Trong đó :

a,

c là

b,

(1.1)
b

)
c

(1.2)

) (1.3)

các góc lệch pha tương ứng.

Một hệ thống như trên ta gọi là hệ thống điện áp đối xứng, Hệ thống khơng đối
xứng ta có thể chia là điện áp thứ tự thuận, điện áp thứ tự nghịch, và điện áp thứ tự
khơng.

U1
U2

U0

1

a

a2

Ua
Ub

1

a
1

1
1 a2
3
1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

( a

0

e j120 ) (1.4)

Uc

- Trang: 12 Hệ số khơng cân bằng Un tính tốn và xác định bởi cơng thức :

Un

U2

100%

U1

(1.5)

Ngồi ra cũng có thể xác định hệ số mất cân bằng Un qua các giá trị của điện áp
dây bằng công thức :

Un

1

3

6

1

3

6

100%

(1.6)

Hệ số ỏ khi đó được xác định theo cơng thức :
4
U ab
4
U ab

4
U bc
4
U cb

4
U ca
4
U ca

2

(1.7)

Tỷ lệ giữa thành phần thứ tự nghịch hoặc thứ tự không với thành phần thứ tự
thuận có thể sử dụng để xác định phần trăn mất cân bằng điện áp. Phương pháp thứ tự
nghịch gần đây hay được sử dụng để xác định theo các tiêu chuẩn về chất lượng điệ n
năng mấy năm gần đây.

Hình 1.5: Mất cân bằng điện áp.
I.2.6 Độ méo dạng sóng(Warreform Distotion)
Là sự biến đổi trạng thái từ một dạng sóng sin lý tưởng của tần số cơ bản. Độ méo
sóng được thể hiện bởi thành phần phổ của biến đổi đó. được thể hiện dư ới các dạng
- Một chiều (DC Offset).
Là sự có mặt của thành phần một chiều trong hệ thống điện xoay chiều. Dòng điện
một chiều trong hệ thống điện xoay chiều làm bão hồ lõi thép máy biến áp gây phát

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 13 nóng máy biến áp và cơng suất mang tải của máy biến áp không đạt công suất theo
thiết kế.
Sóng hài (Harmonic)
Là các điện áp hay dịng điện hình sin có tần số là bội số ngun của tần số cơ
bản. Nguyên nhân gây ra các thành phần sóng hài trong dịng điện là bởi các tải phi
tuyến đấu nối vào hệ thống. Một phụ tải phi tuyến có thành phần sóng dịng điện khác
với sóng điện áp. Khi đó, sự biến đổi khơng sin của điện áp kéo theo sự biến đổi khơng
sin của dịng điện trong điện kháng tải. Các dạng sóng điện đều có thể phân tích thành
tổng của tần số cơ bản và sóng hài.
Đa hài (Inter Harmonic)
Điện áp và dịng điện có thành phần tần số không phải của bội số nguyên của
tần số cơ bản gọi là đa hài. Người ta phát hiện đa hài xuất hiện hầu hết ở các dạng điện
áp của hệ thống điện truyền tải, đa hài gây nên bởi các biến đổi tần số như các thiết bị
biến tần, các bộ chuyển đổi, các thiết bị phát hồ quang.
Notching.
Là sự nhiễu loạn điện áp theo chu kỳ gây ra bởi hoạt động bình thường của các

thiết bị điện tử khi dịng điện các pha giao hốn lẫn nhau gây nên.
Sự nhiễu loạn liên tiếp đôi khi cũng được thể hiện qua hình ảnh của sóng hài điện áp
tuy nhiên nó khơng thể mơ tả và đo lường được bằng các thiết bị sử dụng cho sóng hài.

Hình 1.6: Sự nhiễu loạn điện áp gây ra bởi chỉnh lưu
- Tạp âm (Noise)
Tín hiệu điện khơng mong muốn tìm thấy ở dây pha hay dây trung tính với
thành phần dải tần số thấp hơn 200kHz trên cùng điện áp hoặc dịng điện trên các pha,
hoặc có thể tìm thấy ở dây trung tính.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 14 Tạp âm trong hệ thống điện được phát sinh bởi các thiết bị điện, điện tử sử dụng
công nghệ điện tử công suất gây ra. Các thiết bị sử dụng cong nghệ chỉnh lưu một
chiều, các lò hồ quang điện cũng chính là các thiết bị gây nhiễu điện áp trong hệ thống
điện.
I.2.7 Dao động điện áp (Voltage Fluctuation)
Dao động điện áp hoặc dòng điện biến đổi nhanh liên tục trong các dòng tải một
cách liên tục trong khoảng 90% đến 110% điện áp định mức. Một dạng của dao động
điện áp là điên áp nhấp nháy (flicker). Điện áp nhấp nháy tác động lên bóng đèn sợi
đốt mà mắt người có thể quan sát được.
I.2.8 Độ lệch tần số (Power Frequency Variation)
Độ lệch tần số được định nghĩa như sự biến đổi của tần số cơ bản có giá trị
thơng thường (50Hz hoặc 60Hz). Tần số của hệ thống điện liên quan trực tiếp điến tốc
độ quay của máy phát điện.
Khi độ lệch tần số quá các giới hạn tiêu chuẩn cho phép có thể gây sụp đổ hệ
thống điện ( rã lưới).

I.3 LƢỚI ĐIỆN CÓ LÕ HỒ QUANG ĐIỆN HOẠT ĐỘNG.
I.3.1 Lò hồ quang:
Lò hồ quang điện sử dụng nhiệt lượng để nung chảy kim loại được tạo ra do
sự phóng điện giữa các điện cực hoặc giữa một điện cực và vật liệu kim loại để nóng
chảy. Các lị thuộc loại này được sử dụng chính cho cho cơng nghệp sản xuất gang,
thép.
Lịch sử lò hồ quang điện:
Lò hồ quang được nghiên cứu và chế tạo kể từ sau khi Humphrey Davy
khoảng năm 1800 khám phá ra nhiệt lượng của dòng hồ quang điện có thể nung chảy
thép và các một số kim loại. Sau đó các lị hồ quang được xây dựng theo qui mô công
nghiệp hàng loạt ở Mỹ vào năm 1907. Vào những năm cuối của thế kỷ 20, số lượng
các lò hồ quang tăng đáng kể trong các quốc gia có nền cơng nghiệp sản xuất thép như
Pháp, Mỹ, Nhật. Do có tính chất nhiệt lượng và dễ điều chỉnh nhiệt lượng để có thể
luyện được các sản phẩm thép có chất lượng cao theo yêu cầu, vận hành tương đối đơn
giản đồng thời một nguyên nhân nữa lò hồ quang chiếm ưu thế ở trong vấn đề tái chế
kim loại, cải tạo môi trường nên ngày càng chế tạo lị có cơng suất lớn đến vài trăm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 15 MVA. Lò hồ quang thường lắp đặt ở những nơi có nguồn điện dồi dào, cơng suất
nguồn cung cấp điện ít hạn chế.
Các lị hồ quang điện thường dùng trực tiếp lưới điện trung thế có cấp điện áp
từ 6 kV dến 35 kv hạ xuống điện áp của lị dưới 1kV tuỳ theo từng cơng nghệ lị. Các
bộ điều chỉnh dịng điện thường có kết cấu của bộ điều áp dưới tải. Các bộ điều khiển
này sẽ bao gồm bộ điều khiển tỷ số biến áp, và bộ đổi nấc cuộn cảm cao áp nối tiếp
với điện cực.
Phân loại:

Theo dòng điện sử dụng ta chia làm 2 loại:
Lò hồ quang điện sử dụng một chiều.
Lò hồ quang điện sử dụng nguồn 3 pha xoay chiều.
Theo cách cháy của ngọn lửa dòng hồ quang chia làm 2 loại:
Lị nung nóng gián tiếp: Nhiệt của ngọn lửa hồ quang xảy ra giữa các điện cực
trong lò hồ quang.
Lò nung nóng trực tiếp: Nhiệt của ngọn lửa hồ quang xảy ra giữa các điện cực
và các kim loại dùng để nấu chảy.
Theo đặc điểm chất liệu vào lò:
Lò chất liệu từ đỉnh xuống nhờ gầu chất liệu.
Lò chất liệu vào bên sườn lị, có thể bằng thủ cơng, bằng máng hay bán tự động.
I.3.2 Ảnh hƣởng của lò hồ quang điện đến lƣới điện.
Phần lớn lò hồ quang điện có cơng suất lớn từ vài chục MVA đến hàng trăm
MVA (trừ các lị nhỏ trong phịng thí nghiệm) do đó, hầu hết các lị hồ quang điện đều
là phụ tải lớn và có tính chất điển hình tải phi tuyến trên hệ thống điện.
Lò hồ quang điện xoay chiều là phụ tải xung kích với tính chất phụ tải phi
tuyến đặc biệt. Khi lò hồ quang điện vận hành, dòng điện gây ra dòng hồ quang liên
tục thay đổi theo kim loại nóng chảy, đồng thời do q trình vận hành bị sập liệu, khi
điều chỉnh các điện cực, khi thổi ơxy vao lị cũng ln làm cho dịng hồ quang biến đổi
nhanh trong phạm vi rộng và không ổn định. Qua phân tích thực tế cho thấy dịng điện
của lị hồ quang điện chứa nhiều sóng hài và cịn có dịng điện tần số thấp. Chính dịng
điện tần số thấp này sẽ tác động tới dao động điện áp ở hệ thống điện cung cấp làm
cho điện áp lưới điện liên tục dao động.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 16 Lò hồ quang điện cũng tiêu thụ điện năng tác dụng và điện năng phản kháng

của luới điện. Đặc trưng chính của lị hồ quang đơi với hệ thống điện là Qxung kích.
Các yếu tố này kết hợp với nhau gây ảnh hưởng xấu đến điện áp nói riêng và ảnh
hưởng đến chất lượng điện năng của hệ thống điện nói chung.
Máy biến áp phục vụ lị thường xuyên làm việc ở chế độ thay đổi liên tục từ hở
mạch đến ngắn mạch, nhất là giai đoạn khởi động lò nên ảnh hưởng rất nhiều đến điện
áp của luới cung cấp. Sự biến thiên rất nhanh của dịng điện và cơng suất phản kháng
là ngun nhân cơ bản phát sinh sóng hài. Các giải pháp hạn chế tác dụng của lò hồ
quang gây ra thường là đắt.
Chu trình làm việc của lị hồ quang điện gồm 3 giai đoạn chính:
Giai đoạn 1 (Giai đoạn nung nóng liệu và nấu chảy kim loại).
Trong giai đoạn này lò cần công suất nhiệt lớn nhất, điện năng tiêu thụ chiếm
khoảng 60 – 80% năng lượng toàn mẻ nấu và thời gian của nó chiếm 50

60% tồn

bộ thời gian một chu trình .
Để đảm bảo cơng suất nấu chảy, ngọn lửa hồ quang cần phải cháy ổn định. Khi
cháy điện cực bị ăn mòn dần, khoảng cách giữa điện cực và kim loại tăng lên. Để duy
trì hồ quang điện cực cần phải được điều chỉnh vào gần kim loại. Lúc đó dễ xảy ra
hiện tượng điện cực chạm vào kim loại gọi là quá trình điều chỉnh và gây ra ngắn
mạch làm việc. Ngắn mạch làm việc tuy xảy ra trong thời gian ngắn nhưng lại hay xảy
ra nên các thiết bị điện trong mạch độg lực thường phải làm việc ở điều kiện nặng nề.
Đây là đặc điểm cần lưu ý khi tính tốn và chọn thiết bị cho lị hồ quang .
Ngắn mạch làm việc cũng có thể gây ra do sụt lở các thành phần của hố vật liệu
bao quang đầu điện cực tạo ra trong liệu hoặc sự nóng chảy của các mẩu liệu cũng có
thể phá huỷ ngọn lửa hồ quang do tăng chiều dài ngọn lửa. Lúc đó phải tiến hành mồi
lại bằng cách hạ điện xuống cho chạm vào kim loại rồi nâng lên tạo hồ quang .
Trong giai đoạn này số lần ngắn mạch làm việc có thể tới 100 lần hoặc hơn. Mỗi lần
xảy ra ngắn mạch làm việc công suất hữu ích giảm mạnh và có khi tới bằng khơng với
tổn hao cực đại, thời gian cho phép của một lần ngắn mạch làm việc là 2

3s.

Tóm lại: Giai đoạn nấu chảy là giai đoạn hồ quang cháy kém ổn định nhất, công
suất nhiệt của hồ quang dao động mạnh và ngọn lửa hồ quang rất ngắn thường từ vài
mm đến 10

15mm. Do vậy trong giai đoạn này công suất ra của biến áp lị lớn nhất .

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 17 Giai đoạn đoạn 2 (Giai đoạn Oy hố)
Trong giai đoạn này người ta giữ dịng điện ổn định, nhưng điện áp khá cao, để
có thể tạo năng lượng lớn nhất. Khe hở hồ quang thường khá lớn. Giai đoạn này dòng
điện và điện áp tương đối ổn định. Quá trình này là để tinh luyện chất lượng thép theo
yêu cầu, là gia đoạn khử C, sự cháy hồn tồn các bon gây nóng chảy kim loại, phần
lớn nhiệt lượng dùng để bù tổn hao nhiệt. Năng lượng giai đoạn này chiếm khoảng
60% năng lượng tiêu thụ của giai đoạn đầu tiên.
Giai đoạn 3 (Giai đoạn hoàn nguyên)
Ở giai đoạn này dịng điện được duy trì khơng đổi, điện áp trên các điện cực
khá thấp, vì trong quá trình điều khiển có thể đưa điện cực nhúng sâu hơn vào kim loại
lỏng do vậy trở kháng nhỏ hơn. Tuy nhiên, công suất vẫn thay đổi khá nhiều. Năng
lượng chiếm 30% năng lượng so với giai đoạn 1, là giai đoạn để khử oxy, khử khí
sunfua và hợp kim hoá kim loại.
Giai đoạn 4 (Giai đoạn lấy sản phẩm thành phẩm, vệ sinh lị).
Giai đoạn này cơng suất tiêu thụ vơ cùng nhỏ và có thể bỏ qua. Thành phần phụ
tải ở giai đoạn này có thể coi như phụ tải cơng nghiệp bình thường khác. Q trình

lun thép li t u.
Mch in chớnh
CL
1mc
v

A
TI1

A

w

A
2mc

KWh

CK
3mc
khối hiển thị đo l-ờng

ĐKBV
4mc

BAL
A

v
v

Hỡnh 1.7: Sơ đồ mạch điện chính của lị hồ quang.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 18 1. Giới thiệu chung :
- Điện cấp cho lò hồ quang lấy từ trạm biến áp lò .
- Cầu dao cách ly CL dùng để phân cách mạch động lực của lò với lưới khi cần
thiết.
- Máy cắt 1MC dùng để bảo vệ lò hồ quang khỏi ngắn mạch sự cố . Nó được
chỉnh định để khơng tác động khi ngắn mạch làm việc , đồng thời nó cũng dùng để
đóng cắt mạch lực dưới tải .
- Cuộn kháng CK dùng để hạn chế dòng điện khi xảy ra ngắn mạch làm việc và
ổn định sự cháy của hồ quang. Khi bắt đầu nấu luyện hay xảy ra ngắn mạch làm việc,
lúc ngắn mạch làm việc máy cắt 2MC mở ra để cuộn kháng CK tham gia vào mạch
hạn chế dòng ngắn mạch. Khi liệu chảy hết, lị cần cơng suất nhiệt lớn để nấu luyện,
2MC đóng lại để ngắn mạch cuộn kháng CK. ở giai đoạn hồn ngun cơng suất lị
u cầu ít hơn thì 2MC lại mở ra để đưa CK vào mạch làm giảm cơng suất cấp cho lị.
Với những lị có cơng suất lớn hơn nhiều thì khơng có cuộn kháng CK, việc ổn định hồ
quang và hạn chế dòng ngắn mạch làm việc do các phần tử cảm kháng của sơ đồ lò
đảm nhiệm.
- Biến áp lò BAL dùng để hạ áp và điều chỉnh điện áp, việc đổi nối cuộn sơ cấp
thành hình tam giác hay hình sao thực hiện nhờ các máy cắt 3MC, 4MC. Cuộn thứ cấp
của biến áp lò nối với các điện cực của lò qua một mạch ngắn MN khơng phân nhánh.
Phía sơ cấp biến áp lị có đặt rơ le dịng cực đại để tác động lên c uộn ngắt máy cắt
1MC. Rơ le này có duy trì thời gian , thời gian duy trì này giảm khi bội số quá tải dòng
tăng , nhờ vậy 1MC ngắt mạch lực của lò hồ quang khi chỉ có ngắn mạch sự cố và khi

ngắn mạch làm việc k dài mà khơng xử lý được. Với ngắn mạch làm việc trong một
thời gian tương đối ngắn 1MC khơng cắt mạch mà chỉ có tín hiệu đèn báo và chng.
Phía sơ cấp biến áp lị cịn có các dụng cụ đo lường kiểm tra như: Vôn kế, Ampe kế,
điện kế …
- Phía thứ cấp cũng có các máy biến dòng 2Ti nối với các ampe kế đo dòng hồ
quang.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 19 2. Một số thiết bị chính
a. Máy biến áp lò :
Máy biến áp lò dùng cho lò hồ quang phải làm việc trong những điều kiện đặc
biệt nặng nề nên có các đặc điểm sau :
- Cơng suất thường rất lớn (có thể tới hàng chục MW) và dịng điện thứ cấp r ất
lớn (có khi tới hàng trăm kA)
- Điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dòng ngắn mạch dưới 2,54 lần dòng điện
định mức (Iđm).
- Có độ bền cơ học cao để chịu được các lực điện từ phát sinh trong các cuộn
dây, thanh dẫn khi có ngắn mạch .
- Có khả năng điều chỉnh điện áp sơ cấp dưới tải trong một giới hạn rộng.
- Phải làm mát tốt vì dịng lớn, hay có ngắn mạch và vì BA đặt ở nơi kín lại gần
lò.
- Cuộn thứ cấp biến áp lò thường đấu tam giác vì dịng ngắn mạch được phân ra
hai pha và như vậy điều kiện làm việc của các cuộn dây sẽ nhẹ hơn. Máy biến áp lò
thường phải làm việc trong tình trạng ngắn mạch và phải có khả năng quá tải nên
thường chế tạo to, nặng hơn các MBA động lực cùng công suất .
b. Mạch ngắn

Mạch ngắn hay dây dẫn dịng thứ cấp có dịng điện làm việc rất lớn tới hàng
chục, đôi khi tới hàng trăm nghìn ampe.
Tổn hao cơng suất ở mạch ngắn chiếm tới 70% tổn hao trong tồn bộ thiết bị lị
hồ quang. Do vậy yêu cầu cơ bản của mạch ngắn là phải ngắn nhất trong điều kiện có
thể (biến áp lị phải đạt rất gần lò) để giảm bớt tổn hao, đồng thời được ghép từ các
tấm đồng lá thành các thanh mềm để có thể uốn dẻo lên xuống theo các điện cực .
Ngồi ra đối với lị hồ quang ba pha, mạch ngắn còn phải bảo đảm sự cân bằng
điện trở, điện kháng (Rmn, Xnm) giữa các pha để có các thơng số điện (cơng suất,
điện áp và dịng điện) tương đương nhau.
Khi 3 pha mạch ngắn phân bố đối xứng thì hỗ cảm giữa hai pha bất kỳ sẽ bằng
nhau và sức điện động hỗ cảm bằng không.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 20 Trường hợp nếu khoảng cách giữa các pha không như nhau, hỗ cảm gi ữa các
pha sẽ khác khơng. Trong một pha nào đó sẽ xuất hiện sức điện động phụ ngược chiều
dịng điện trong pha đó và tạo ra một sụt áp phụ trên điện trở thuần pha đó dẫn đến
điện trở thuần pha này tăng lên , gây ra tổn hao công suất phụ và công suất hồ quang
của pha này sẽ giảm đi so với các pha khác. Đồng thời ở một pha khác sức điện động
phụ lại cùng chiều với dòng điện nên điện trở tác dụng của pha này giảm và công suất
hồ quang sẽ tăng lên. Hiện tượng trên gây nên sự mất đối xứng về điện áp giữa các hồ
quang, sự phân bố công suất không đồng đều giữa các pha, giảm hiệu suất lị và với lị
cơng suất càng lớn thì sự mất đối xứng điện từ ở mạch ngắn sẽ càng lớn .
Kết luận:
Lò hồ quang điện xoay chiều có các kết cấu đặc biệt và có tính chất phụ tải đặc
biệt đối với lưới điện. Khi lò hồ quang điện hoạt động chắc chắn ảnh hưởng đến chất
lượng điện năng cho lưới cung cấp.

1.4 HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG LÕ HỒ QUANG Ở CÁC KHU CÔNG NGHIỆP
THÁI NGUYÊN
II.4.1 Tóm tắt chung
Ở nước ta hiện nay do nhu cầu thép xây dựng tăng cao, lượng thép sản xuất
trong nước hiện chỉ đáp ứng khoảng 30% nhu cầu, phần còn lại chủ yếu là sử dụng
thép nhập khẩu. Do vậy, các nhà máy luyện thép trong nước hoạt động hết công suất
thiết kế để đáp ứng nhu cầu thị trường.
Sự hoạt động tối đa cơng suất của các lị luyện thép kết hợp với nguồn điện
đang thiếu đã ảnh hưởng trực tiếp đến các phụ tải lân cận vì lý do:
1. Các lò hồ quang điện sử dụng ở các khu công nghiệp chủ yếu sử dụng ở lưới
điện trung áp từ 6kV đến 35kV. Trên địa bàn còn tồn tại hàng loạt các lị hồ quang
điện có cơng nghệ lạc hậu. Tại các lưới điện khu công nghiệp hầu hết cung cấp cho
nhiều loại phụ tải gồm có cả các nhà máy sản xuất sản phẩm công nghệ cao đan xen.
2. Các khu cơng nghiệp đang có nhà máy luyện thép đa số chưa có quy hoạch
tập trung cho luyện thép do vậy công suất nguồn cung cấp chưa đủ đáp ứng cho phụ
tải kiểu lò điện. Các nhà máy liên tục mở rộng quy mô sản xuất khiến công suất c ủa hệ
thống điện thường xuyên quá tải.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 21 3. Hệ thống quy chuẩn về thiết bị, tiêu chuẩn chất lượng điện chưa kịp thời cập
nhật. Chế tài ràng buộc đối với khách hàng sử dụng điện đang trong giai đoạn hồn
thiện. Chính sách chưa khuyến khích được khách hàng tự giác mua sắm thiết bị để
nâng cao chất lượng điện năng do đó khách hàng thường sử dụng thiết bị c ũ, lạc hậu
về công nghệ để giảm đầu tư, mau thu hồi vốn.
Với các nguyên nhân nêu trên đã làm cho chất lượng điện năng tại các khu công
nghiệp bị ảnh hưởng đáng kể ví dụ:

- Với các khách hàng sử đụng điện địi hỏi chất lượng điện năng cao: Không
hoạt động được hoặc hoạt động không đạt công suất như mong muốn.
- Đối với các khách hàng luyện thép: Yêu cầu công ty Điện lực phải cung cấp
nguồn phải cung cấp cho cho đủ nguồn khi nhà máy hoạt động ở công suất tối đa
(Pmax) trong khi chính cơng suất của hệ thống đang thiếu.
- Đối với công ty điện lực: Luôn chịu áp lực thiếu nguồn điện, các thiết bị vận
hành quá tải, chất lượng điện năng giảm xuống. Sự xuống cấp của hệ thống truyền tải,
các xuất sự cố lưới điện tăng hơn nhiều so với định mức.
I.4.2 Hiện trạng lò hồ quang điện hoạt động ở lƣới điện tỉnh Thái Nguyên
Để đánh giá thực trạng hoạt động lò hồ quang điện tại Thái Nguyên, ta thống kê
các đơn vị có tham gia luyện thép trên địa bàn Thái Nguyên và sử dụng các công nghệ
nấu luyện thép:
Bảng 1-1: Thống kê đơn vị tham gia luyện thép.
STT
1

Tên đơn vị
Công ty cán luyện thép Gia sàng

Cơng nghệ
Lị hồ quang

Tổng cơng suất
10 MVA

2

Cơng ty Gang thép Thái Ngun

Lị hồ quang

40MVA

3

Cơng ty Diezen Sơng Cơng

Lị hồ quang

8MVA

4

Nhà máy Luyện thép Sơng Cơng

Lị trung tần

6,3MVA

5

Cơng ty Minh Bạch- Sơng Cơng

Lị hồ quang

7MVA

6

Doanh nghiệp Thành Nhân

Lị trung tần

1,4MVA

7

Cơng ty cổ phần Hương Đơng

Lị trung tần

5,2MVA

8

Cơng ty Cổ phần thép Thái Hà

Lò trung tần

2,5MVA

9

Doanh nghiệp thép Thái Ninh

Lò trung tần

2,2MVA

10

Doanh nghiệp cán kéo thép Hiệp Linh Lò trung tần

2,3MVA

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 22 Khác với cơng nghệ lị hồ quang điện, cơng nghệ lị trung tần sử dụng luyện
thép thường có ngun lý sau:
Biến đổi dịng điện có tần số thấp lên tần số trung và được chạy qua cuộn dây
xoắn trịn tạo ra dịng điện Fuco có hướng vào tâm của cuộn dây. Phía trong cuộn dây
là vách lị có chứa kim loại cần nấu luyện, lúc này nhiệt độ liên tục được tăng cao cho
đến thời điểm kim loại bị chảy lỏng hồn tồn. Trong qúa trình kim loại nóng ch ảy,
người ta bổ xung thêm vào các thành phần hóa học đã được tính tốn và định lượng
sẵn để được kim loại khi đúc có cấu trúc và thành phần hóa học theo yêu cầu.
Do đặc điểm lị trung tần nêu trên do vậy trong q trình hoạt động, các lị trung
tần thường có cơng suất tác dụng và công suất phản kháng tương đối ổn định, hệ số
công suất cos tương đối cao, các giá trị dịng điện và điện áp ít thay đổi do vậy các lị
trung tần khơng gây ảnh hưởng đến chất lượng điện năng so với lị sử dụng cơng nghệ
hồ quang điện.
I.4.3 Khảo sát đặc tính của lị hồ quang điện
Lị hồ quang điện hầu hết đều là phụ tải lớn ở khu cơng nghiệp nói riêng hay cả
khu vực nói chung. Để nghiên cứu ảnh hưởng ta tìm hiểu đặc tính dịng - áp của hồ
quang điện.Thơng số đặc trưng của lò hồ quang như sau
Trở kháng dòng hồ quang.
Điện áp, dịng điện của dịng hồ quang.
Cơng suất hữu cơng và công suất phản kháng ở các chế độ vận hành.

Hệ số cơng suất của lị.

Hình 1.8: Đặc tuyến dịng - áp của lị hồ quang.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 23 Quan hệ dòng điện và điện áp của lị hồ quang bởi cơng thức:
Va

Vat (l )

C

(1.8)

D Ia

Trong đó: Va là điện áp hồ quang
l

là chiều dài hồ quang

Va(t) là ngưỡng điện áp duy trì
Ia là điện áp hồ quang
C, D là các hệ số phụ thuộc dòng điện

Từ

dI a
dt
dI a
dt

0

C 190kW ; D

5kA

(1.9)
0

C

39kW ; D

5kA

Do biến thiên của chiều dài cung hồ quang gây nên sự biến thiên về dịng điện ta
có thể viết:
Từ cơng thức(1.8) ta có :
Va 0 ( I a ) Vat (l0 )

C

(1.10)

D Ia

Va0 chính là ngướn điện áp của hồ quang khi chiều dài của hồ quang l 0=39cm
Và:

Vat (l )

A

Bl

(1.11)

A là điện áp rơi giữa catốt và anốt của lò hồ quang. A = 40V.
B là tỷ số giữa điện áp và chiều dài hồ quang (B = 40V/cm)
K

Vat (l )
Vat (l0 )

A Bl
A Bl 0

(1.12)

K là tỷ số giữa ngưỡng điện áp hồ quang tính tốn so với ngưỡng điện áp khảo sát.
Sự biến thiên nhanh chóng dịng điện của lị hồ quang có liên quan đến chiều dài
của hồ quang và kết quả là điện trở của hồ quang là một tham số phụ thuộc theo thời
gian và xác định bằng công thức:
R (t )

Va (t )
I a (t )

Kết quả thu được do biến thiên hồ quang gây ra các ảnh hưởng đến lưới điện
I.4.4 Các ảnh hƣởng đén lƣới điện khi lị hồ quang hoạt động
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




- Trang: 24 Sụt giảm điện áp do hồ quang khởi động
Khi các điện cực của lò hồ quang khởi động, các điện cực được gây ngắn mạch
để tạo ngọn lửa hồ quang. Điện áp thứ cấp của máy biến áp lị sụt giảm gần về khơng
hoặc gần về khơng. Dịng điện tăng đột ngột thơng qua biến áp lị gây sụt giảm ở lưới
điện cung cấp. Quá trình gây ngắn mạch điện cực khoảng từ 0.5s đến 2 0s và được kết
thúc sau khi dòng hồ quang ổn định ở một giá trị đã được tính tốn thiết kế trước.

Hình 1-9: Sụt giảm điện áp do khởi động lị hồ quang.
Quá độ điện áp do hồ quang
Khi hồ quang đang trong giai đoạn nấu chảy kim loại , do tác động nhiệt các
nguyên liệu hoặc phế liệu nóng chảy bị sụt xuống lò là tan chảy, dòng hồ quang giảm
đột ngột và có thể ngắt. Tại thời điểm này máy biến áp lị hở mạch, thơng qua biến áp
lị hệ thống cung cấp cũng dao động tăng điện áp và có các tính chất q độ điện áp.
Sóng hài phát sinh từ lị hồ quang
Vấn đề sóng hài đã được quan tâm từ rất sớm. Ngay từ những năm 70 các
chuyên gia về năng lượng điện đã phát hiện ra ra và nghiên cứu về nó. Sóng hài là một
vấn đề khó khi nó lại nằm chính trong tần số cơ bản lưới điện. Sóng hài được sinh ra
mạnh khi các lò hồ quang điện hoạt động. Điện áp đưa vào lị điện có sóng hình sin tuy
nhiên dịng điện của loại phụ tải này biến dạng bởi các sóng hài.

Độ méo điện áp và méo dạng sóng dịng điện.
Khi lưới điện có độ méo dịng điện hoặc điện áp lớn thì một số thiết bị có u
cầu chất lượng điện năng không thể khởi động và hoath động theo cơng suất thiết kế
được.
Các tác động của sóng hài

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên