電弧爐短網(wǎng)布置結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、電弧爐是煉鋼工藝的重要設(shè)備，短網(wǎng)一般指的是從變壓器二次側(cè)出線端到電極（包括電極）的載流體的總稱。由于短網(wǎng)是大電流網(wǎng)絡(luò)，在冶煉時電流一般可以達到上萬安培甚至是十萬安培。如此大的電流作用在短網(wǎng)上，短網(wǎng)微小的電阻變化或者電感變化都會對短網(wǎng)造成很大的影響。因此，如果短網(wǎng)設(shè)計的不合理會造成短網(wǎng)功率損失嚴(yán)重。而且當(dāng)三相導(dǎo)體的阻抗大小差別比較大的時候，會造成嚴(yán)重的功率不平衡現(xiàn)象，發(fā)生功率轉(zhuǎn)移，會對爐體造成嚴(yán)重的損害，灼傷爐壁，縮短爐體的壽命。

2、　　目前，在大功率的電弧爐設(shè)計中，為了減小三相導(dǎo)體阻抗的不平衡度，在三相導(dǎo)體的布置上往往采用三相導(dǎo)體空間三角形布置或H型布置（修正平面法）。三角形布置結(jié)構(gòu)能在很大程度上平衡三相導(dǎo)體的阻抗。那么，在設(shè)計成三角形布置結(jié)構(gòu)的時候，三相之間的距離多少才是合理的？是不是存在一個最優(yōu)結(jié)構(gòu)，使得在導(dǎo)體三相平衡的基礎(chǔ)上每一相的阻抗最小，目前還缺少這方面的研究。
　　通過查閱大量國內(nèi)外文獻，作者研究了電弧爐設(shè)計過程中短網(wǎng)阻抗以及短網(wǎng)阻抗不平衡度的計

3、算方法。一般的，影響短網(wǎng)電阻的因素主要包含幾個方面:短網(wǎng)導(dǎo)體的直流電阻大小;導(dǎo)體本身的集膚效應(yīng);相鄰導(dǎo)體之間產(chǎn)生的鄰近效應(yīng);導(dǎo)體周圍金屬構(gòu)件上產(chǎn)生渦流引起的介入電阻。因此本文通過逐次逼近法推導(dǎo)了導(dǎo)體不同結(jié)構(gòu)形狀時的臨近效應(yīng)的計算方法包括圓柱狀導(dǎo)體，圓管導(dǎo)體以及方管導(dǎo)體等。同時推導(dǎo)了橫臂導(dǎo)體以及電極導(dǎo)體的介入電阻計算方法。文章還推導(dǎo)了短網(wǎng)電抗的計算方法，電抗的計算需要考慮到導(dǎo)體的自感以及互感兩個方面，互感是受到短網(wǎng)結(jié)構(gòu)影響的。根據(jù)推導(dǎo)得到

4、的短網(wǎng)導(dǎo)體電阻以及電抗的計算方法，分別建立短網(wǎng)電阻以及電抗的計算模型進而得到短網(wǎng)阻抗的計算模型。然后，根據(jù)得到的短網(wǎng)阻抗計算模型推導(dǎo)出短網(wǎng)三相不平衡度的計算模型。根據(jù)推導(dǎo)的計算模型文章建立了短網(wǎng)的優(yōu)化模型，優(yōu)化算法采用粒子群優(yōu)化算法對短網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化計算。優(yōu)化目標(biāo)為短網(wǎng)三相阻抗和三相不平衡度最小;決策變量選取三相電極的間距以及導(dǎo)電橫臂布置間距。通過粒子群優(yōu)化算法求出了決策變量的最優(yōu)值，經(jīng)過優(yōu)化后的短網(wǎng)阻抗有大幅度的降低，三相不平衡度也有