Анализ результатов экспериментальных исследований дуговой печи ДСП-30

Целью данной работы является изучение влияния работы дуговой печи ёмкостью 30 тонн на показатели качества электроэнергии путём проведения экспериментальных исследований в плавильном цеху предприятия «Li Da Metal Technology», расположенного в городе Ахангаране. Объектом изучения является дуговая печь ДСП-30, которая питается от печного трансформатора мощностью 30 кВА.

Результаты. В статье приводятся результаты экспериментальных исследований по изучению влияния электродуговой печи ДСП-30 на работу электрической сети в плавильном цеху предприятия СП ООО «Li Da Metal Technology» и на подстанции «Саноат», обеспечивающей электроэнергией плавильный цех. Были сняты осциллограммы изменения напряжения и тока до и во время процесса плавки. Полученные осциллограммы анализировались методом быстрого разложения в ряд Фурье (Fast Fourier Transformation).

Заключение. На основе анализа результатов, полученных путем экспериментальных исследований, можно заключить, что электродуговые печи являются мощными нелинейными потребителями с динамически изменяющейся электрической нагрузкой. При работе печи в режиме плавки показатели качества напряжения и тока резко ухудшаются, а форма кривых резко отличаются от синусоидальной. Эффекты ухудшения показателей качества электроэнергии отчетливо проявляются во вторичной обмотке печного трансформатора, а в шинах промышленной подстанции, питающей станцию электроэнергией эти эффекты проявляются в гораздо более затухающем состоянии и могут быть зарегистрированы специальными анализаторами и осциллографами. При работе дуговой печи в режиме плавления величина напряжения отличается от номинального значения от 300 до 500 Вольт. Если устройство компенсации реактивной мощности SVG не подключено в динамическом режиме, отклонение напряжения может достигать 5000 В. В заключение следует отметить, что электродуговая печь как нелинейный и сильно меняющийся потребитель оказывает существенное влияние на ухудшение качественных показателей электроэнергии. С точки зрения теории показателей качества электрической энергии данная ситуация является ярким примером негативного влияния на качественные показатели источника питания со стороны потребителя.

1. Zbigniew Łukasik and Zbigniew Olczykowski, (2020). Estimating the Impact of Arc Furnaces on the Quality of Power in Supply Systems. Energies 2020, 13, 1462; https://doi.org/10.3390/en13061462

2. Z. Olczykowski, (2018). The Influence of Disturbances Generated by Arc Furnaces on the Power Quality. World Academy of Science, Engineering and Technology. International Journal of Energy and Power Engineering. Vol.12, №9, 2018. DOI:10.5281/zenodo.1474626

3. Ю.А.Сычев, Р.Ю.Зимин, (2021). Повышение качества электроэнергии в системах электроснабжения минерально-сырьевого комплекса гибридными фильтрокомпенсирующими устройствами. Записки Горного института. 2021. Т.247. С.132-140. DOI: 10.31897/PMI.2021.1.14

4. M.K.Bobojanov, S.Mahmutkhonov, S.Aytbaev, (2023), Investigation of the Problems Non-Sinusoidal of the Voltage Form. Investigation of the Problems Non-Sinusoidal of the Voltage Form. AIP Conf.: Proceedings 2552. 2023, 05011. https://doi.org/10.1063/5.0113890

5. Thomas Hay, Ville-Valtteri Visuri, Matti Aula, and Thomas Echterhof, (2020). A Review of Mathematical Process Models for the Electric Arc Furnace Process. Advanced science news. Steel research int. 2020, 2000395, pp.1-22. https://doi.org/10.1002/srin.202000395

6. Maciej Klimas; Dariusz Grabowski, and all Authors, (2023). Analysis of correlations between electric arc furnace model coefficients. 2023 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2023 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe. DOI: 10.1109/EEEIC/ICPSEurope57605.2023.10194885

7. A. Bracale, P. Caramia, P. D. Falco, G. Carpinelli and A. Russo, (2020). DC electric arc furnace modelling for power quality indices assessment. 2020 19th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP), pp. 1-6 8. T.A.C. Maia and V.C.Onofri, (2022). Survey on the electric arc furnace and ladle furnace electric system. Ironmaking & Steelmaking, vol. 49, no. 10, pp. 976-994

8. M.Cernan, Z.Muller, J.Tlusty and V.Valouch, (2021). An improved SVC control for electric arc furnace voltage flicker mitigation. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 129, pp. 106831.

9. B.S.Jebaraj, J.Bennet, R.Kannadasan, M.H.Alsharif, M.-K.Kim, A.A.Aly, et al., (2021). Power quality enhancement in electric arc furnace using matrix converter and Static VAR Compensator. Electronics, vol. 10, no. 9, 2021.

10. А.Николаев, П.Тулупов, А.Денисевич и С.Рыжевол, (2021). Анализ гармонического состава токов и напряжений дуг в дуговой сталеплавильной печи с использованием математической модели. Вестник Южно-Уральского государственного Университета. Серия: «Энергетика». 21, 2 (апр. 2021), 72–84. https://doi.org/10.14529/power210208

11. V.Y.Ushakov, A.V.Mytnikov, I.U.Rakhmonov, (2023). Traditional Electrical Diagnostic Methods. Power Systems, 2023, Part F1292, pp. 179–197.

12. I.U.Rakhmonov, F.A.Hoshimov, N.N.Kurbonov, D.A.Jalilova, (2022). Optimization of the Modes of Electric Loads of Power-consuming Units Operating in Different Production Modes. AIP Conference Proceedings, 2022, 2552, 050022. https://doi.org/10.1063/5.0112391

13. I.U.Rakhmonov, V.Ya.Ushakov, N.N.Niyozov, N.N.Kurbonov, M.Mamutov, (2021). Energy saving in industry. E3S Web of Conferences, 2021, 289, 07014. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202128907014

14. I.Rakhmonov, A.Berdishev, B.Khusanov, U.Khaliknazarov, U.Utegenov, (2020). General characteristics of networks and features of electricity consumers in rural areas. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, 883(1), 012104.

15. М.М.Камолов, Ш.Дж.Джураев, С.Т.Исмоилов, С.А.Абдулкеримов, Х.Б.Назиров, (2020). Учёт несинусоидального/несимметричного режима работы электрической сети коммунально-бытового назначения при расчете уровня тока нулевого проводника. Электричество. - М.: 2020; 1: C.35-43.

16. М.М.Камолов, Х.Б.Назиров, С.Т.Исмоилов, Ш.Дж.Джураев, А.С.Амирханов, (2019). Экспериментальная оценка качества электрической энергии современных коммунально-бытовых и офисных электроприемников. ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК. Серия: Инженерные исследования. 2019; 2(46): 26-33.

17. М.К.Бобожанов, А.Расулов, С.Махмутхонов, (2022) Оценка несинусоидальности напряжения по мощности потребителя. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГО- И РЕСУРСО-СБЕРЕЖЕНИЯ. – Т.: Специальный выпуск (№83). 2022; 177-182.

18. Amarjeet Singh, Ravindra Kumar Singh, Asheesh Kumar Singh, (2017). 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, Apr- 2017. https://dx.doi.org/10.22161/ijaers.4.4.4

19. Andriy Lozynskyy, Jacek Kozyra, and all authors, (2022). A Mathematical Model of Electrical Arc Furnaces for Analysis of Electrical Mode Parameters and Synthesis of Controlling Influences. Energies 2022, 15, 1623. https://doi.org/10.3390/en15051623