Praca pieca łukowego AC w systemie elektroenergetycznym

• Autorzy: Gała Marek , Rak Janusz , Jagieła Kazimierz

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.12.56

Warianty tytułu

EN

Operation of AC arc furnace in the power system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano instalację zasilania pieca łukowego prądu przemiennego. Elektryczny piec łukowy AC, ze względu na dynamiczny charakter pracy łuku elektrycznego, negatywnie oddziałuje na sieć zasilającą w postaci generowania wyższych harmonicznych, wahań napięcia oraz asymetrii. Przedstawiono wybrane wyniki pomiarów przeprowadzonych po stronie niskiego napięcia, gdzie nieliniowe prądy łuków są źródłem zaburzeń oraz w punkcie wspólnego przyłączenia sieci wysokiego napięcia. Instalacja pieca łukowego na poziomie średniego napięcia wyposażona jest w trójgałęziowy pasywny filtr wyższych harmonicznych, który spełnia podwójną funkcję: redukcji harmonicznych oraz kompensacji mocy biernej dla składowej podstawowej. Analizę pracy pieca łukowego AC przeprowadzono dla pełnego cyklu wytopu stali obejmującego stany roztapiania (pierwszy i drugi kosz złomowy) oraz rafinacji stali.

EN

The article presents the AC power supply installation. The AC electric arc furnace, due to the dynamic nature of the electric arc work, has a negative effect on the supply network in the form of generating higher harmonics, voltage fluctuations and asymmetries. Selected results of measurements on the low-voltage side are presented, where non-linear arc currents are a source of disturbances and at the high-voltage network connection point. The installation of an arc furnace at the medium voltage level is equipped with a three-branch passive higher harmonics filter, which has a dual function: harmonics reduction and reactive power compensation for the basic component. The analysis of AC arc furnace operation for the full steel smelting cycle including melting (first and second scrap bin) and refining is shown.

Słowa kluczowe

PL

piec łukowy AC; jakość energii elektrycznej; nieliniowe obciążenie; wyższe harmoniczne

EN

AC arc furnace; power quality; nonlinear load; higher harmonic

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 12
• Strony: 246--251
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gała Marek

• Politechnika Częstochowska, Wydział Elektryczny, 42-200 Częstochowa, Armii Krajowej 17

autor

Rak Janusz

• Politechnika Częstochowska, Wydział Elektryczny, 42-200 Częstochowa, Armii Krajowej 17

autor

Jagieła Kazimierz

• Akademia Techniczno-Humanistyczna, Wydział Budowy Maszyn i Informatyki, 43-309 Bielsko-Biała, Willowa 2

Bibliografia

• [1] Rak J., Gała M., Jagieła K., Kępiński M.: Wpływ parametrów instalacji zasilania pieca łukowego na wskaźniki elektroenergetyczne procesu wytopu stali. Przegląd Elektrotechniczny, R. 93, nr 1/2017, 5-8. DOI: 10.15199/48.2017.01.02.
• [2] Alonso M.A.P., Donsión M.P.: An improved time domain arc furnace model for harmonic analysis. IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 19, Issue: 1, January 2004, pp. 367-373. DOI: 10.1109/TPWRD.2003.820189.
• [3] Jagieła K., Rak J., Gała M., Kępiński M.: Identification of Electric Power Parameters of AC Arc Furnace Low Voltage System. 14th International Conference on Harmonics and Quality of Power - ICHQP 2010, 26-29 Sept. 2010, Bergamo. DOI: 10.1109/ICHQP.2010.5625439.
• [4] Liu Y.J., Chang G.W., Hong R.C.: Curve-fitting-based method for modeling voltage-current characteristic of an ac electric arc furnace. Electric Power Systems Research, vol. 80, 2010, p. 572-581. DOI: 10.1016/j.epsr.2009.10.015.
• [5] Singh A., Singh R.K., Singh A.K: Power Quality Issues of Electric Arc Furnace and their Mitigations - A Review, International Journal of Advanced Engineering Research and Science (IJAERS), Vol-4, Issue-4, April 2017, pp. 22-41 DOI: 10.0.22161/ijaers.4.4.4
• [6] Bharath B.S., Vinayaka K.U.: Investigation of power quality disturbances in an electric arc furnace, Proceedings International Conference on Energy, Communication, Data Analytics and Soft Computing (ICECDS), 1-2 Aug. 2017, Chennai, India. pp. 2268-2273 DOI: 10.1109/ICECDS.2017.8389856
• [7] Jagieła K., Gała M., Kępiński M., Rak J.: Influence of Harmonic Filters on the Operation of AC Arc Furnace Power Installation (in:) Conference on Electrotechnology: Processes, Models, Control and Computer Science (EPMCCS), 12-14 Nov. 2018, Kielce, Poland. DOI: 10.1109/EPMCCS.2018.8596452.
• [8] Montanari G.C., Loggini M., Cavallini A., Pitti L., Zaninelli D.: Arc-model furnace for study of flicker compensation in electrical networks. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 9, Issue: 4, October 1994, pp. 2026-2036. DOI: 10.1109/61.329535.
• [9] Vervenne I., Van Reusel K., Belmans R.: Electric arc furnace modeling from a “power quality" point of view. Proceedings 9th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation, EPQU 2007, 9-11 Oct. 2007, Barcelona, Spain. DOI: 10.1109/EPQU.2007.4424209.
• [10] Grünbaum R., Gustafsson T., Hasler J.-P., Larsson T., Lahtinen M.: STATCOM, a prerequisite for a melt shop expansion - performance experiences. EEE Bologna Power Tech Conference Proceedings, 23-26 June 2003, Bologna, Italy. DOI: 10.1109/PTC.2003.1304630.
• [11] Nikolaev A.A., Tulupov P.G.: Method of Setting Optimum Asymmetric Mode of Operation of Electric Arc Furnace. Proceedings 11th France-Japan & 9th Europe-Asia Congress on Mechatronics (MECATRONICS)/17th International Conference on Research and Education in Mechatronics (REM), 15-17 June 2016, Compiegne, France. DOI: 10.1109/MECATRONICS.2016.7547111.
• [12] Jagieła K., Gała M., Rak J., Kępiński M.: Eksperymentalny pomiar parametrów i charakterystyk hydraulicznego napędu elektrod pieca łukowego. Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, nr 54, 2017, s. 83-87.
• [13] Khoshkhoo H., Sadeghi S.H.H., Moini R., Talebi H.A.: An efficient power control scheme for electric arc furnaces using online estimation of flexible cable inductance. Computers and Mathematics with Applications, vol. 62, Issue 12, December 2011, pp. 4391-4401. DOI: 10.1016/j.camwa.2011.10.009.
• [14] IEC 61000-4-30:2015 Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-30: Testing and measurement techniques - Power quality measurement methods.
• [15] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (Dz. U. z 2007 nr 93 poz. 623 ze zm.).
• [16] Baggini A. (Editor), Handbook of Power Quality. University of Bergamo-Italy, John Wiley & Sons, Ltd, USA 2008.
• [17] Czarnecki L.S.: Moce w obwodach elektrycznych z niesinusoidalnymi przebiegami prądów i napięć. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005.
• [18] IEC 61000-4-7: Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-7: Testing and measurement techniques - General guide on harmonics and interharmonics measurements and instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto, Ed. 2.1, 28 October 2009.
• [19] Hocine L., Yacine D., Kamel B., Samira K.: Improvement of electrical arc furnace operation with an appropriate model. Energy, vol. 34, Issue 9, September 2009, pp. 1207-1214. DOI: 10.1016/j.energy.2009.03.003.
• [20] IEC 60676:2011 Industrial electroheating equipment - Test methods for direct arc furnaces. Ed. 3.0

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019)