萧 珺，毛承雄，王 丹，梁 宇，张高言，王元超

（华中科技大学 强电磁工程与新技术国家重点实验室，湖北 武汉 430074）

0 引言

在大型工业企业中，电炉是重要的工艺装备。电炉冶炼过程中，其负载功率因数低，电流随机变化且富含谐波，随之带来无功冲击和三相严重不平衡，导致附近连接母线电压的不平衡和波动［1-7］。由于负载阻抗随机变化，甚至可能出现开路或短路状态［8］，从而引起严重的电能质量问题。以咸宁电网为例，电石厂、钢厂等大容量电弧炉负载接入咸宁电网之后，已经诱发了多起电网事故，对咸宁电网的电能质量以及安全稳定运行产生了不可忽视的影响［9］。

电炉变压器与电炉直接相连并为其提供能量，由于电炉负载特性特殊，电炉变压器的工作方式与电力变压器显著不同。为了满足电炉工作电压范围，电炉变压器二次电压需要由最高值一直调节到最高值的 25%~50%［10］，所需分接头数量多，3个单相电炉变压器的有载调压档位多达105级［11］，调压绕组制造复杂，可靠性低，保护装置设计繁琐［12］；分接头动作频繁，一天内的动作次数可高达1000次以上［13］，对分接开关机械寿命和电气寿命要求苛刻，维护工作量大；在调压过程中极易造成操作过电压，需要很高的绝缘水平以避免可能发生的闪络情况［14-15］。

针对上述电炉变压器的问题，国内外的研究大多集中于分接开关的改造，如采用电力电子开关代替机械开关并采用组合式调压法［16-17］，但此改造并未从电炉变压器整体入手，无法解决调压绕组制造复杂等问题。……