آشنائی با کوره های قوس الکتريکی dc و مقايسه آن با کوره...

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو


آشنائی با کوره های قوس

و مقايسه آن با DCالکتريکی

ACکوره های

مهدی معلـــم

دانشگاه صنعتی اصفهان

1388آذر ماه


DC ARC Furnace


سر فصلها

DC- سيستم الکتريکی کوره های قوس 1

DC- مبدلهای استاتيکی قدرت کوره های قوس 2

DC- مشخصه های الکتريکی کوره های قوس 3

DC و AC- مقايسه مشخصه های الکتريکی کوره های قوس 4

DC و AC- مقايسه کيفيت توان الکتريکی کوره های قوس 5

DC و AC- مقايسه مصرف انرژی و الکترود در کوره های قوس 6

DC وAC- مقايسه جبرانسازی و اقتصادی کوره های قوس 7


AC نسبت به DCمزايای کوره

DC- پايداری بهتر قوس الکتريکی در جريان

- کاهش مصرف الکترود

- کاهش مصرف انرژی

- کاهش نقاط داغ و تشعشع در ديواره

- کاهش فليکر با کنترل بهتر توان راکتيو

- حرارت همگن در ذوب با هم زدن يکنواخت و شديد ذوب

- کاهش هزينه سرويس و نگهداری به خاطر تعداد المانهای مکانيکی کمتر

- آلودگی کمتر

و سيستم جبران بزرگ )جبران کمتر(SVC- عدم نياز به

- لرزش و صدای کمتر


ACسيستم الکتريکی کوره


DCسيستم الکتريکی کوره


ساختار ک.ق.ا. با جریان مستقیم


DCترکيب آند در کوره های قوس


DC و ACتوزيع حرارت در کوره


پالسه12شماتيک يکسو کننده


پالسه24شماتيک يکسو کننده


استانداردهای ترانسها و يکسو کننده های کوره های DC


DCترانس کوره های


DCيکسو کننده کوره های


Power-voltage curves for DC arc furnace


درصد کمتر7 تا 5- مصرف انرژی

درصد کمتر50- مصرف الکترود

- جريان و قوس پايدارتر

درصد کمتر20- مصرف نسوز

درصد کمتر80- فليکر

- حرارت يکنواخت در مذاب

- هم زدن يکنواخت در مذاب

بيشترDRI- امکان شارژ

- سرويس و نگهداری کمتر

- آلودگی و غبار کمتر

- جبران کمتر

AC و DCمقايسه کوره های


DCبررسی کيفيت توان يک کوره


ACطيف هارمونيک های طرف


IECبر اساس استاندارد


DCسيستم جبران برای کوره


DCکنترل کوره


فليکر روی DC طرف راکتور اثر


تغييرات توان راکتيو با جبران و بدون جبران


کوره قوس با دو الکترود


مشخصات کوره قوس با دو الکترود


Advantage Of D.C. Arc Furnace Over A.C. Arc Furnace

DC mode of operation ensures high arc stability, eliminates inrush currents and

disturbances in Power System.

Reduces electrode consumption by 60%.

Lower energy consumption by 5 - 7%.

Absence of Hot Spots and Lower refractory consumption by 20%.

DC flicker is 20% of AC flickers as current control reduces fluctuation of reactive

power, Can also work on weak lines.

Homogeneous temperature & composition due to intense stirring in molten metal.

Ability to melt high percentage of DRI in the charge.

Fewer mechanical components with less wear & tear reduce maintenance costs to only

40%.

Environment friendly system with lower dust load by 80% & hence lower cost of

pollution control equipment

UNIARC does not require Static VA Compensators for operation.

AC نسبت به DCمزايای کوره های قوس


AC و DCمحاسبه اقتصادی کوره


روندبهبود بهره وري كوره هاي قوس الكتريكي


در حال کار DCاطالعات چند کوره

DC قوسمطالعه ميزان هارمونيک های ميانی در يک کوره

Load and Supply Characteristics

• DC Arc Furnace

• Contract demand of 100 MW

• 345 kV PCC, 7811 MVA SC

• SVC on 34.5 kV Bus– 2nd, 3rd, 5th, 7th, 12th (HP) filters

Load Current Statistics

RMS Current (Amps)

0 50 100 150 200 250 0

100

200

300

400

500

0

20

40

60

80

100

Irms (A)

Cou

nt

Cu

mu

lati

ve P

rob

ab

ilit

y (

%)

Samples: Min: Max:

Range: Mean: Std Dev:Variance: Std Err:

Median:Skewness:

Kurtosis:

1902 31.0437 244.711 213.667 101.045 56.4328 3184.66 1.29398 95.7066 0.247029 -1.49685

Load Current Waveforms

100.0A

0.0A

-100.0A

295KV

0.0V

-295KV1.67 ms/div0.00ns 33.33ms

Snapshot Waveform Model 9010/9020 8V/8I

BMI Meter 04/02/98 01:06:34.00 PM

Three Phase Wye

2

4

6

250.0A

0.0A

-250.0A

303KV

0.0V

-303KV1.67 ms/div0.00ns 33.33ms


BMI Meter 04/02/98 11:55:34.00 AM

Three Phase Wye

2

4

6

Light Load Heavy Load

Arc Furnace Generated Waveform Distortion

• Difficult to classify and separate phenomena– Attributes of both transient and steady state phenomena

– Waveform distortion characteristics change rapidly

– Observed interharmonic levels may be due to actual interharmonic injection, a side effect due to the changing load, or both

• Use appropriate analysis method based on expected impact to system– Harmonic, Interharmonic, Transient, Flicker, Unbalance

Interharmonic Impacts

• Makes filter design more difficult

• Adverse impact on control systems

• Can excite low frequency oscillations in mechanical systems

• Communications interference

• Light flicker

12 Cycle Snapshot

250.0A

0.0A

-250.0A

298KV

0.0V

-298KV10.00 ms/div0.00ns 200.00ms


04/26/98 01:35:14.00 AM

Three Phase Wye

Ia

Spectrum of Snapshot

Interharmonic Current

0

2

4

6

8

10

0 30 60 90 120

150

180

210

240

270

300

330

360

390

420

Frequency (Hertz)

Cu

rren

t (A

mp

s)

Phase A

Fundamental = 194 Amps

Results for Currents

Quantity DistortionValues

CP95

ITID - STD 11.36

ITID - IEC 11.12

Current% of IL

H H CP95 H CP950-1 0-1 13.51 20-21 0.341-2 1-2 8.42 21-22 0.372-3 2-3 7.84 22-23 0.553-4 3-4 1.54 23-24 0.494-5 4-5 0.81 24-25 0.365-6 5-6 0.85 25-26 0.346-7 6-7 0.49 26-27 0.317-8 7-8 0.42 27-28 0.308-9 8-9 1.07 28-29 0.29

9-10 9-10 0.56 29-30 0.3010-11 10-11 0.36 30-31 0.2911-12 11-12 0.34 31-32 0.2912-13 12-13 0.38 32-33 0.3013-14 13-14 0.41 33-34 0.3114-15 14-15 0.35 34-35 0.3215-16 15-16 0.33 35-36 0.3416-17 16-17 0.31 36-37 0.3217-18 17-18 0.31 37-38 0.3218-19 18-19 0.31 38-39 0.3319-20 19-20 0.32 39-40 0.33

More Current Results

Current Interharmonic H03-H04 (B and C Only)

0 1 2 3 4 5 0

20

40

60

80

100

120

140

0

20

40

60

80

100

IH0304i (% Peak)

Cou

nt

Cu

mu

lati

ve P

rob

ab

ilit

y (

%)

Samples: Min: Max:


Median:Skewness:

Kurtosis:

366 0.0829874 4.73872 4.65573 0.724425 0.541289 0.292994 0.0282936 0.5883 2.98482 14.5441

Results for VoltagesVoltage% of V1

CP95 CP95H BC H BC

0-1 0.36 20-21 0.091-2 0.38 21-22 0.132-3 0.17 22-23 0.263-4 0.09 23-24 0.284-5 0.08 24-25 0.215-6 0.09 25-26 0.186-7 0.08 26-27 0.097-8 0.07 27-28 0.068-9 0.07 28-29 0.069-10 0.06 29-30 0.06

10-11 0.06 30-31 0.0711-12 0.06 31-32 0.0712-13 0.06 32-33 0.0613-14 0.06 33-34 0.0514-15 0.05 34-35 0.0515-16 0.05 35-36 0.0516-17 0.05 36-37 0.0517-18 0.05 37-38 0.0518-19 0.05 38-39 0.0519-20 0.06 39-40 0.05

Quantity Distortion Values

(Phases B and C Only)

CP95

VTID – STD 1.03

VTID – IEC 0.69

More Voltage Data

IEC Voltage Interharmonic THD (B and C Only)

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

TID2v (%)

Cou

nt

Cu

mu

lati

ve P

rob

ab

ilit

y (

%)

Samples: Min: Max:


Median:Skewness:

Kurtosis:

244 0.281093 1.08742 0.806327 0.482795 0.126441 0.0159872 0.00809453 0.457559 1.35618 2.93133

More Voltage Data

Voltage Interharmonic H00-H01 (B and C Only)

0.0 0.2 0.4 0.6 0

20

40

60

80

100

120

0

20

40

60

80

100

IH0001v (% Fundamental)

Cou

nt

Cu

mu

lati

ve P

rob

ab

ilit

y (

%)

Samples: Min: Max:


Median:Skewness:

Kurtosis:

244 0.0892301 0.577014 0.487784 0.195936 0.0776163 0.00602429 0.00496888 0.174201 2.23601 5.99988

Conclusions

• IEC measurement methods are relatively easy to apply - similar level of effort as for harmonic measurements

• Measured levels are low– Difficult to measure accurately (A/D resolution)

– Statistical techniques required (many samples)

• Low levels can cause observable impacts• More work on relating impacts to measured levels

required


با تشکر و با تشکر و قدردانیقدردانی

آشنائی با کوره های قوس الکتريکی dc و مقايسه آن با کوره...

Documents

sampleslow levels

actual interharmonic

difficultadverse impact

expected impact

kv bus2nd

mw345 kv pcc

low frequency oscillations

control systemscan