电弧炉（electric arc furnace）利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉。气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000℃以上。对于熔炼金属，电弧炉比其他炼钢炉工艺灵活性大，能有效地除去硫、磷等杂质，炉温容易控制，设备占地面积小，适于优质合金钢的熔炼。
电弧炉开关应用非常专业。电弧炉应用的特殊问题是：
1. 机械操作次数多
2.谐振电压现象。
大量机械操作
在电弧炉的正常操作下，当对热量的需求减少时，通常将电极从电弧炉中取出。因此，断路器的开关操作是空载或轻载操作，因此触点腐蚀通常不是问题。即使工厂选择在电极撤出之前切换断路器，触点腐蚀仍然是最小的。
但是，每天的操作次数非常多。电弧炉开关断路器每天要进行 30 到 50 次操作并不少见，特殊情况下每天要进行 150 次操作。
这个操作次数远远超出了 ANSI/IEEE C37.06 对“通用”断路器所要求的机械耐久性。例如，根据 ANSI/IEEE C37.06-2009，38 kV 室内断路器的额定机械寿命为 1,500 次操作。电弧炉应用仅需 30 至 50 天即可达到通用 38kV 断路器的 ANSI 机械耐久性极限。类似地，15 kV 级断路器的 ANSI 限制对于大多数断路器（高达 31.5 kA 中断）为 10,000 次操作，对于 15 kV 50 kA 断路器为 5,000 次。即使断路器具有 10,000 次操作的机械耐久性能力，电弧炉应用也能在大约 6 到 10 个月内达到断路器的耐久性。
当然，维护备用抽出式断路器元件并在需要维护或检修时将有源断路器更换为备用断路器也很容易。然而，这是昂贵的并且照顾断路器，但忽略了开关设备结构中的断路器隔室。滑动主断开触点与结构安装的机械操作单元 (MOC) 开关一样具有有限的耐用性。根据 ANSI 标准，MOC 开关的机械耐久性极限为 1,500（38 kV）或 10,000（大多数15 kV 额定值）或 5,000（15 kV 50 kA）操作，以符合 ANSI 对断路器的要求。
从这个关于操作数的讨论中应该清楚几点：
通用断路器不适用于电弧炉开关所涉及的大量操作，如果使用抽出式断路器，则相关的开关设备不应配备固定结构安装的 MOC 开关。
因此，应使用专用的固定式断路器来执行电弧炉变压器的常规开关。电弧炉专用断路器的额定开断电流为 31.5 kA 或 40 kA，分开断电压高达 38 kV，设计用于在典型操作条件下总使用寿命为 120,000 次操作，每隔 30,000 次操作进行大修。每运行 10,000 次就需要定期维护，主要包括清洁和润滑。大修，每隔 30,000 次操作，需要更换真空断路器和其他几个元件，例如弹簧加载电机、辅助开关、闭合和跳闸线圈以及类似物品。
谐振电压现象
瞬态电压现象是必须考虑的第二个主要问题。电弧炉变压器应安装在靠近电弧炉的拱顶内。变压器库中一次设备之间的连接是常开母线，并安装在大尺寸的隔离绝缘子上。
变压器代表一个巨大的电感和极小的相地电容。如果发生开关瞬变，将在断路器和变压器端子之间引起电压瞬变。瞬态幅度是变压器铁芯中俘获的磁能、变压器的电感以及断路器和变压器之间的电容的函数。
困在变压器铁芯中的磁能会非常大。断路器和变压器之间的电容量非常小。当变压器铁心（电感）中捕获的磁能转移到断路器和变压器之间的电容时，电容上产生的电压必须非常非常高，以匹配捕获的能量。由于电感量级很高而电容量级极低，因此电感和电容之间能量交换的固有频率会很高。
变压器不喜欢承受具有极快上升时间的电压瞬变，因此变压器的前几匝绝缘将受到压力，可能超出其设计能力。
大型电弧炉变压器可以表示为具有分布电容和分布电感的网络。当初级断路器（电弧炉断路器）接通（闭合）时，当断路器触点接近触点接触点时，将启动预触发合闸瞬变。当触点间隙变得足够小（在真空断路器中小于 2 毫米）时，触点两端的电压可能会超过触点间隙的介电耐受性，如果是这样，在实际接触接触之前，触点之间会产生电弧.这种预击闭瞬态是所有开关的技术特征，无论是气磁、油、SF6 还是真空。预击穿关闭瞬态包括高频分量。如果预击穿闭合瞬态中的频率之一恰好与变压器容感网络的谐振频率重合，则会产生谐振电压波。当该波穿过变压器绕组时，它可能会将绕组的特定区域暴露于超出设计能力的电压应力。变压器故障是可能的后果。电弧炉变压器是一项重大投资，应非常小心地管理电压瞬变，以防止变压器故障。
可能发生的电压瞬变是预击穿闭合瞬变与变压器电容-电感网络（以及在一定程度上与系统）之间相互作用的结果。对谐振电压现象的敏感性取决于电缆的长度及其特性（相导体的布置、绝缘类型、横截面、屏蔽接地方法等）。
为了保护系统免受谐振电压现象的影响，电压瞬态研究必须对断路器和变压器之间的导体布置进行建模，以正确反映电容元件。电压瞬态研究，可以确定电压瞬变的类型、额定值和位置
缓解要素。
在讨论谐振电压现象时必须强调几点：
断路器应尽可能靠近电弧炉变压器，较好在变压器保险库内。断路器和电弧炉变压器之间的连接较好使用空气中的开放母线而不是使用屏蔽电缆。这将高电感变压器、电压瞬变缓解设备和断路器都放置在非常接近的位置，并较大限度地减少了较远的组件的影响
对于电弧炉开关应用，无论采用何种开关技术，都需要进行瞬态电压研究以确定必要的保护元件（例如避雷器、高频接地母线和/或 RC 元件）的类型、额定值和位置减轻电压瞬变问题 由于用于电弧炉变压器常规开关的断路器应直接位于电弧炉变压器附近，因此从电弧炉断路器连接到上游电源的电缆应受保护传统的抽出式断路器或室外断路器。
该上游断路器应仅用于为电弧炉断路器的电缆通电和断电，而不应为电弧炉变压器本身通电和断电。应设置上游断路器的保护，为电缆提供短路保护，为电弧炉变压器和相关的直连电弧炉变压器断路器提供后备过流保护。
电弧炉总结和建议
考虑到前面与电弧炉应用相关的讨论，我们建议如下：
开关柜的电弧炉变压器馈线断路器应为常规抽出式断路器或户外断路器，用于电弧炉及其相关专用断路器的后备保护，而不是电弧炉的日常投切
电弧炉变压器应通过专用的固定式专用断路器进行常规开关，位于变压器库中电弧炉变压器与其相关的常规开关断路器之间的连接应通过开放的母线来最小化电容。
瞬态电压研究应由有能力进行高频瞬态电压研究的组织进行。该研究必须确定瞬态电压现象的暴露情况，包括谐振电压暴露，进而确定适当的电压瞬态缓解元件（RC 网络、高频接地总线和/或避雷器）的类型、额定值和位置）。
