冶炼金属应用的电弧炉一般是直接加热式,电弧发生在专用电极棒和被熔炼的炉料之间,炉料直接受到电弧热。主要用于炼钢、精炼钢液等。
电弧炉冶炼时分熔化期和精炼期两个阶段,熔化期由于存在大量固体未熔物,炉子状态极不稳定,这时电流波形不规律,谐波含量大,主要是2、3、4、5、6等较为低次谐波,间隙波丰富,导致电网电压和电流的畸变,并产生强烈的电压波动和闪变,导致电压不稳。精炼期电弧炉较稳定,谐波含量较小。
电弧炉在使用时产生大量的低次谐波,导致电网中的谐波污染非常严重。谐波使电能传输和利用的效率降低,使电气设备过热,产生振动和噪声,并使其绝缘老化,使用寿命降低,甚至发生故障或烧毁;谐波会引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容补偿设备等设备烧毁。在系统无功补偿装置不能使用的情况下,会发生无功罚款,导致电费增加。谐波还会引起继电器保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波会对通信设备和电子设备产生严重干扰。
电弧炉的功率因数一般在0.8-0.85 之间,由于谐波的存在,无功补偿装置极易损毁,因此安装谐波滤波器兼无功补偿装置是抑制谐波电流和电压畸变、补偿无功的主要办法之一。