在2025年，电抗器行业持续稳步发展，市场规模不断扩大。据相关数据统计，随着各行业对电力质量要求的提升，电抗器在众多领域的应用愈发广泛。在钢铁冶炼行业，高阻抗电弧炉中电抗器的使用尤为关键，其档位选择直接影响着电弧炉的工作效率与冶炼效果，然而目前在电抗器档位选择方面仍存在诸多问题亟待解决。

  一、电抗器在高阻抗电弧炉中的工作原理与作用

  《2025-2030年全球及中国电抗器行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，高阻抗电弧炉具备高电压、低电流工作的优势，但二次电压提升会引发功率因数过高、电弧燃烧不稳定以及短路电流过大等状况。在变压器一次侧串联电抗器，成为解决这些问题的核心举措。带有串联电抗器的高阻抗电弧炉主电路中，电抗器发挥着多重重要作用。在系统电阻不变时，它能够提升无功功率、降低功率因数，保障电弧持续稳定燃烧;随着电抗增加，系统阻抗增大，短路电流得以降低，进而减轻电压闪变，减少谐波发生量;同时，系统阻抗增加而短网电阻不变、功率因数恒定的情况下，电炉变压器在相同输出功率时，可获取更高的二次电压和更低的二次电流，供电效率也随之提高。

  二、电抗器档位对高阻抗电弧炉的多方面影响

  (一)对供电稳定性的影响

  在电弧炉炼钢过程中，工作短路难以避免，尤其在起弧、穿井和熔化阶段较为常见。起弧时的短路因电压档位低、时间短，对系统影响较小;而熔化期的短路多由废钢塌料引发，若此时电抗器档位低、电抗值小，高的二次电压会致使短路电流过大，造成高压开关频繁跳闸。

  将供电系统上所有电气设备和线路阻抗折算到电炉变压器一次侧，能够计算出不同电抗器档位的短路电流。以某 150t 电弧炉为例，电抗器处于 1 档时的最大短路电流(电抗值为 0)是 6 档(电抗值为 1.0Ω)时的 1.27 倍。由此可见，电弧炉熔炼期提升电压必须匹配合适的电抗器档位，否则极易引发系统保护动作，影响冶炼稳定性，同时还会产生更多闪变和谐波，干扰电网稳定。

  (二)对供电曲线的影响

  电弧炉冶炼过程通常分为起弧、穿井、主熔化和精炼升温 4 个阶段。制定供电曲线时，需依据不同冶炼阶段的特点，合理选定工作电流和电压。起弧阶段电弧不稳定，一般采用低电压、低电流档供电;穿井期易发生短路，应采用中电压、高电流供电，这两个阶段电抗器档位影响相对较小。主熔化期电弧传热条件良好，可采用高电压长弧满功率供电，但要注意防止炉料坍塌导致短路跳闸，最高电压档的选择需确保系统短路电流在保护整定值之内。

  精炼升温期的供电取决于炉内泡沫渣情况，泡沫渣埋弧效果好可采用高电压长弧供电，反之则应降低电压、增加电流。

  三、高阻抗电弧炉电抗器档位优化方法

  电抗器档位优化需遵循一定原则，在满足工艺需求的同时，充分考量供电稳定性、负载特性和供电曲线，以发挥高阻抗电弧炉长弧高电压的供电优势，实现高效冶炼。具体可从以下三个方面着手：

  能量匹配：电弧炉冶炼过程中，要保证输入的电能与化学能相匹配。若吹氧能力较弱，不应盲目追求最大功率，需通过工艺核算来确定合适的输入功率。

  电效率最优：弧功率和有功功率的比值即电效率 η，电效率越高，变压器输出功率转化到炉内的能量越多，其与功率因数、二次电压相关。

  通电的稳定性：鉴于电弧炉冶炼时炉内环境复杂，短路、断路频繁，为保护设备，系统设定了保护值。一旦触发保护，会导致供电系统跳闸，影响冶炼节奏。因此，电抗器档位和二次电压档位需良好配合。

  基于上述原则，电抗器档位优化首先要明晰电弧炉的负载特性和供电曲线，即建立电弧炉的工作点总表。在某一电抗器档位下，依据不同的功率因数 cosφ，计算各二次电压对应的有功功率 P、变压器输出视在功率S、电弧电流I.、弧功率P∗、电效率 η 等参数。通过对各参数约束条件进行评价，筛选出每一档电压有用的工作点，形成工作点总表。工作点总表中，电流档电流值按对应电压档最大工作电流的5%递减。

  建立工作点总表后，根据工艺对输入功率(即弧功率)的要求，在电抗器各档工作点总表中选取相应的电压、电流、功率因数、电效率等评价参数，形成评价表，通过评价选出最优电抗器档位。例如，当弧功率为 90MW 时，经评价分析，电抗器档位最佳选择为5档，此时功率因数较高，电效率最高。选定电抗器档位后，还需依据短路电流对应曲线，确定主熔化期的最高电压，防止因塌料短路造成供电系统跳闸。

  四、电抗器档位优化方法的实际应用

  将上述优化方案应用于某150t电炉，优化前后的方案设置存在明显差异。优化前，该电弧炉二次电压最高 18档，供电功率偏低，提高电压档位易引发系统过电压保护动作跳闸。优化后，主熔化前期弧功率由80MVA提升至 85MVA，功率因数从0.77提高到0.80，主熔化后期和精炼期电压进一步升高，电流下降，功率因数保持在 0.82左右。

  综上所述，在2025年电抗器行业发展的大背景下，针对高阻抗电弧炉电抗器档位优化的研究与实践具有重要意义。通过深入分析电抗器在高阻抗电弧炉中的工作原理与作用，明确其档位对供电稳定性、负载特性和供电曲线的影响，并依据科学的优化方法，能够有效提升电弧炉的工作效率。该优化方法通过建立运行电抗模型、制订工作点总表、确定工艺需求并评价参数来选择最优电抗器档位，同时结合主熔化期供电曲线防止系统跳闸。实际应用表明，优化后的电抗器档位能够满足电弧炉工艺对输入功率的要求，提高功率因数，缩短冶炼时间，使电弧炉发挥出高电压长弧冶炼的优势，为钢铁冶炼行业的高效、稳定发展提供了有力支持。