在2025年，電抗器行業持續穩步發展，市場規模不斷擴大。據相關數據統計，隨著各行業對電力質量要求的提升，電抗器在眾多領域的應用愈發廣泛。在鋼鐵冶煉行業，高阻抗電弧爐中電抗器的使用尤為關鍵，其檔位選擇直接影響著電弧爐的工作效率與冶煉效果，然而目前在電抗器檔位選擇方面仍存在諸多問題亟待解決。

  一、電抗器在高阻抗電弧爐中的工作原理與作用

  《2025-2030年全球及中國電抗器行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，高阻抗電弧爐具備高電壓、低電流工作的優勢，但二次電壓提升會引發功率因數過高、電弧燃燒不穩定以及短路電流過大等狀況。在變壓器一次側串聯電抗器，成為解決這些問題的核心舉措。帶有串聯電抗器的高阻抗電弧爐主電路中，電抗器發揮著多重重要作用。在系統電阻不變時，它能夠提升無功功率、降低功率因數，保障電弧持續穩定燃燒;隨著電抗增加，系統阻抗增大，短路電流得以降低，進而減輕電壓閃變，減少諧波發生量;同時，系統阻抗增加而短網電阻不變、功率因數恆定的情況下，電爐變壓器在相同輸出功率時，可獲取更高的二次電壓和更低的二次電流，供電效率也隨之提高。

  二、電抗器檔位對高阻抗電弧爐的多方面影響

  (一)對供電穩定性的影響

  在電弧爐煉鋼過程中，工作短路難以避免，尤其在起弧、穿井和熔化階段較為常見。起弧時的短路因電壓檔位低、時間短，對系統影響較小;而熔化期的短路多由廢鋼塌料引發，若此時電抗器檔位低、電抗值小，高的二次電壓會致使短路電流過大，造成高壓開關頻繁跳閘。

  將供電系統上所有電氣設備和線路阻抗折算到電爐變壓器一次側，能夠計算出不同電抗器檔位的短路電流。以某 150t 電弧爐為例，電抗器處於 1 檔時的最大短路電流(電抗值為 0)是 6 檔(電抗值為 1.0Ω)時的 1.27 倍。由此可見，電弧爐熔煉期提升電壓必須匹配合適的電抗器檔位，否則極易引發系統保護動作，影響冶煉穩定性，同時還會產生更多閃變和諧波，干擾電網穩定。

  (二)對供電曲線的影響

  電弧爐冶煉過程通常分為起弧、穿井、主熔化和精煉升溫 4 個階段。制定供電曲線時，需依據不同冶煉階段的特點，合理選定工作電流和電壓。起弧階段電弧不穩定，一般採用低電壓、低電流檔供電;穿井期易發生短路，應採用中電壓、高電流供電，這兩個階段電抗器檔位影響相對較小。主熔化期電弧傳熱條件良好，可採用高電壓長弧滿功率供電，但要注意防止爐料坍塌導致短路跳閘，最高電壓檔的選擇需確保系統短路電流在保護整定值之內。

  精煉升溫期的供電取決於爐內泡沫渣情況，泡沫渣埋弧效果好可採用高電壓長弧供電，反之則應降低電壓、增加電流。

  三、高阻抗電弧爐電抗器檔位優化方法

  電抗器檔位優化需遵循一定原則，在滿足工藝需求的同時，充分考量供電穩定性、負載特性和供電曲線，以發揮高阻抗電弧爐長弧高電壓的供電優勢，實現高效冶煉。具體可從以下三個方面著手：

  能量匹配：電弧爐冶煉過程中，要保證輸入的電能與化學能相匹配。若吹氧能力較弱，不應盲目追求最大功率，需通過工藝核算來確定合適的輸入功率。

  電效率最優：弧功率和有功功率的比值即電效率 η，電效率越高，變壓器輸出功率轉化到爐內的能量越多，其與功率因數、二次電壓相關。

  通電的穩定性：鑑於電弧爐冶煉時爐內環境複雜，短路、斷路頻繁，為保護設備，系統設定了保護值。一旦觸發保護，會導致供電系統跳閘，影響冶煉節奏。因此，電抗器檔位和二次電壓檔位需良好配合。

  基於上述原則，電抗器檔位優化首先要明晰電弧爐的負載特性和供電曲線，即建立電弧爐的工作點總表。在某一電抗器檔位下，依據不同的功率因數 cosφ，計算各二次電壓對應的有功功率 P、變壓器輸出視在功率S、電弧電流I.、弧功率P∗、電效率 η 等參數。通過對各參數約束條件進行評價，篩選出每一檔電壓有用的工作點，形成工作點總表。工作點總表中，電流檔電流值按對應電壓檔最大工作電流的5%遞減。

  建立工作點總表後，根據工藝對輸入功率(即弧功率)的要求，在電抗器各檔工作點總表中選取相應的電壓、電流、功率因數、電效率等評價參數，形成評價表，通過評價選出最優電抗器檔位。例如，當弧功率為 90MW 時，經評價分析，電抗器檔位最佳選擇為5檔，此時功率因數較高，電效率最高。選定電抗器檔位後，還需依據短路電流對應曲線，確定主熔化期的最高電壓，防止因塌料短路造成供電系統跳閘。

  四、電抗器檔位優化方法的實際應用

  將上述優化方案應用於某150t電爐，優化前後的方案設置存在明顯差異。優化前，該電弧爐二次電壓最高 18檔，供電功率偏低，提高電壓檔位易引發系統過電壓保護動作跳閘。優化後，主熔化前期弧功率由80MVA提升至 85MVA，功率因數從0.77提高到0.80，主熔化後期和精煉期電壓進一步升高，電流下降，功率因數保持在 0.82左右。

  綜上所述，在2025年電抗器行業發展的大背景下，針對高阻抗電弧爐電抗器檔位優化的研究與實踐具有重要意義。通過深入分析電抗器在高阻抗電弧爐中的工作原理與作用，明確其檔位對供電穩定性、負載特性和供電曲線的影響，並依據科學的優化方法，能夠有效提升電弧爐的工作效率。該優化方法通過建立運行電抗模型、制訂工作點總表、確定工藝需求並評價參數來選擇最優電抗器檔位，同時結合主熔化期供電曲線防止系統跳閘。實際應用表明，優化後的電抗器檔位能夠滿足電弧爐工藝對輸入功率的要求，提高功率因數，縮短冶煉時間，使電弧爐發揮出高電壓長弧冶煉的優勢，為鋼鐵冶煉行業的高效、穩定發展提供了有力支持。