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

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

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

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

DC ARC Furnace

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

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

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

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

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

ACسيستم الکتريکی کوره

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

DCسيستم الکتريکی کوره

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

ساختار ک.ق.ا. با جریان مستقیم

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

DCترکيب آند در کوره های قوس

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

DC و ACتوزيع حرارت در کوره

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

پالسه12شماتيک يکسو کننده

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

پالسه24شماتيک يکسو کننده

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

استانداردهای ترانسها و يکسو کننده های کوره های DC

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

DCترانس کوره های

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

DCيکسو کننده کوره های

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

Power-voltage curves for DC arc furnace

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

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

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

DCبررسی کيفيت توان يک کوره

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

ACطيف هارمونيک های طرف

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

IECبر اساس استاندارد

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

DCسيستم جبران برای کوره

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

DCکنترل کوره

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

فليکر روی DC طرف راکتور اثر

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

تغييرات توان راکتيو با جبران و بدون جبران

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

کوره قوس با دو الکترود

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

مشخصات کوره قوس با دو الکترود

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

مشخصات کوره قوس با دو الکترود

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

مشخصات کوره قوس با دو الکترود

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

مشخصات کوره قوس با دو الکترود

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

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

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

AC و DCمحاسبه اقتصادی کوره

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

روندبهبود بهره وري كوره هاي قوس الكتريكي

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

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

Snapshot Waveform Model 9010/9020 8V/8I

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

Snapshot Waveform Model 9010/9020 8V/8I

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:

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

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:

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

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:

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

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

يشرکت مشاوره و تحقيقات صنعت پژوهنده نيرو

با تشکر و با تشکر و قدردانیقدردانی