電弧爐是利用電弧能來冶煉金屬的一種電爐。工業(yè)上應用的電弧爐可分為三類：第一類是直接加熱式，電弧發(fā)生在專用電極棒和被熔煉的爐料之間，爐料直接受到電弧熱。主要用于煉鋼，其次也用于熔煉鐵、銅、耐火材料、精煉鋼液等。第二類是間接加熱式，電弧發(fā)生在兩根專用電極棒之間，爐料受到電弧的輻射熱，用于熔煉銅、銅合金等。這種爐子噪聲大，熔煉質量差，已逐漸被其它爐類所取代。第三類稱為礦熱爐，是以高電阻率的礦石為原料，在工作過程中電極的下部一般是埋在爐料里面的。其加熱原理是：既利用電流通過爐料時，爐料電阻產生的熱量，同時也利用了電極和爐料間的電弧產生的熱量。所以又稱為電弧電阻爐。
電弧煉鋼用變壓器應能按冶煉要求單獨進行電壓電流的調節(jié)，并能承受工作短路電流的沖擊。電爐變壓器額定電壓的選擇要考慮許多因素。若一次側電壓取高些，則系統(tǒng)電抗小，短路容量大，可減少閃變，但須增加配電裝置費用。若二次電壓高些，則功率因素較高，電效率較高，但電弧長，爐墻損耗快，綜合效率變低。一般電爐變壓器二次側均為低電壓（幾十至幾百伏），大電流（幾千至幾萬安）。為保證各個熔煉階段對電功率的不同需要，變壓器二次電壓要能在50%~70%的范圍內調整，因此都設計成多級可調形式。調整方法有變換、有載調壓分接開關等。變壓器容量小于10MVA者，可進行無載切換；容量在10MVA以上者，一般應是有載調壓方式。也有三相分別設置分接頭裝置，各相分別進行調整，可以保障爐內三相熱能平衡。與普通電力變壓器相比，電爐專用變壓器有以下特點：a.有較大的過負荷能力；b.有較高的機械強度；c.有較大的短路阻抗；d.有幾個二次電壓等級；e.有較大的變壓比；f.二次電壓低而電流大。電爐變壓器和電弧爐的容量比一般為0.4~1.2MVA/t。電弧爐的電流控制，是由電弧爐變壓器高壓側繞組分接頭的切換和電極的升降來達到的。為了穩(wěn)定電弧和限制短路電流，需要約等于變壓器容量35%的電抗容量，串入變壓器主回路中。大型電弧爐變壓器，本身具有滿足需要的電抗值，不需外加電抗器；而小于10MVA的變壓器，電抗不滿足要求，需在一次側外加電抗器。電抗器的結構特點是：既使通過短路電流，鐵芯也不發(fā)生磁飽和。電抗器可裝在電爐變壓器的內部，稱為內附式；也可做成裝在變壓器外部的獨立電抗器，稱為外附式。電爐變壓器一般要串聯(lián)電抗器，使得變壓器短路阻抗和電抗器電抗之和達到0.33~0.5標準值（以電爐變壓器額定容量為基準）。容量小于10MVA的電爐變壓器，有時在其高壓側裝有串聯(lián)電抗器，以降低短路電流和穩(wěn)定電弧。對于較大容量的電爐變壓器，它本身的漏電抗已足夠大，不需再串聯(lián)電抗器。煉鋼電弧爐對高壓斷路器的要求是：斷流容量大；允許頻繁動作；便于維修和使用壽命長。電弧電阻爐負載平穩(wěn)，連續(xù)運行，常用多油或少油式高壓斷路器，煉鋼電弧爐斷路器經常跳閘，多選用六氟化硫斷路器、電磁式空氣斷路器、真空斷路器等。
2、電弧爐對電能質量的影響
電弧爐的冶煉過程分兩個階段，即熔化期和精煉期。在熔化期，相當多的爐內填料尚未熔化而呈塊狀固體，電弧阻抗不穩(wěn)定。有時因電極都插入熔化金屬中而在電極間形成金屬性短路，并且依靠電爐變壓器和所串電抗器的的總電抗來限制短路電流，使之不超過電爐變壓器額定電流的2~3倍。不穩(wěn)定的短路狀態(tài)使得熔化期電流的波形變化極快，實際上每半個工頻周期的波形都不相同。在熔化初期以及熔化的不穩(wěn)定階段，電流波形不規(guī)律，故諧波含量大，主要是第2、3、4、5、6、7次諧波電流。據西北電研院實測，第2、3、5次諧波電流含有率常達5%~6%及以上，嚴重時可達20%以上。但當某一次諧波電流達到很大值時，其他次諧波電流一般會是較小值。電弧爐電極間電壓的典型值在100~600V范圍，其中電極壓降約為40伏，電弧壓降約為12V/cm、電弧越長壓降越大。在熔化期電弧爐的電壓變化大，最高和最低電壓可相差2~5倍。由于電弧爐負荷的隨機性變化和非線性特征，尤其在熔化期產生隨機變化的諧波電流，除了離散頻譜外、還含有連續(xù)頻譜分量。含偶次諧波，表明電弧電流的正、負半周期不對稱；含連續(xù)頻譜和間諧波，表明電弧電流的變化帶有非周期的隨機性。在熔化期三相不平衡電流含有較大的負序分量。當一相熄弧另兩相短路時，電流的基波負序分量與諧波的等值負序電流可達正序的50%~70%。這將引起公共供電點的電壓不平衡，對電機的安全運行影響較大，尤其對大電機的影響更為嚴重。
實際上電弧爐最重要的影響還不是諧波問題，而是電壓波動和閃變。大型電弧爐會引起對電網的劇烈擾動，有的大型爐的有功負荷波動，能夠激起鄰近的大型汽輪發(fā)電機的扭轉振蕩和電力系統(tǒng)間聯(lián)絡線上的低頻振蕩。此類沖擊性負荷會引起電網電壓波動。頻率在6~12HZ范圍內的電壓波動，即使只有1%，其引起的白熾燈照明的閃光，已足以使人感到不舒服，甚至有的人會感到難以忍受。尤其是電弧爐在接入短路容量相對較小的電網時，它所引起的電壓波動（有時還包括頻率波動）和三相電壓不平衡，會危害連接在其公共供電點的其他用戶的正常用電
