JPS6237896A - 製鋼用アーク炉の無効電力補償制御方法 - Google Patents
製鋼用アーク炉の無効電力補償制御方法Info
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- JPS6237896A JPS6237896A JP60175745A JP17574585A JPS6237896A JP S6237896 A JPS6237896 A JP S6237896A JP 60175745 A JP60175745 A JP 60175745A JP 17574585 A JP17574585 A JP 17574585A JP S6237896 A JPS6237896 A JP S6237896A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Discharge Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明はスクラップ及び合金鉄などの材料を溶解する製
鋼用アーク炉のフリッカ−を抑制するために設置された
無効電力補償装置の制御に関するものである。
鋼用アーク炉のフリッカ−を抑制するために設置された
無効電力補償装置の制御に関するものである。
[従来の技術]
第3図は製鋼用アーク炉(以下、単にアーク炉という)
と無効電力補償装置(以下、単にSVCという)とを接
続した単線結線図を示している。
と無効電力補償装置(以下、単にSVCという)とを接
続した単線結線図を示している。
アーク炉(1)は、電源(2)から、可変炉用リアクト
ル(3)及びタップチェンジャー付アーク炉用変圧器(
4)を介して電力供給される。SVCは、補償用リアク
トル(5)、この補償用リアクトル(5)の無効電力Q
Lを制御するサイリスタ(6)、および進相用コンデン
サ群(7)で構成され、アーク炉用変圧器(4)及び可
変炉用リアクトル(3)から発生するアーク炉(1)の
無効電力Oapは変流器CTおよび計器用変圧器PTの
信号を、変換器(8)を通して半サイクルの間に予測演
算器(9)で予測演算して求める。その後、第4図に示
す如く無効電力QBFに反比例して補償用リアクトル(
5)の無効電力QLになるよう点弧角制御装置(10)
によってサイリスク(6)の点弧角を制御し補償無効電
力QSVCを調整する。その結果、電源(2)に流れる
無効電力Qsの変動を抑えてフリッカ−の発生を抑制し
、かつ進相用コンデンサ群(7)によって力率の改善を
も図り、アーク炉操業を安定化させようとするものであ
り、これらは炉況等を監視しながら手動で調整するもの
であった。
ル(3)及びタップチェンジャー付アーク炉用変圧器(
4)を介して電力供給される。SVCは、補償用リアク
トル(5)、この補償用リアクトル(5)の無効電力Q
Lを制御するサイリスタ(6)、および進相用コンデン
サ群(7)で構成され、アーク炉用変圧器(4)及び可
変炉用リアクトル(3)から発生するアーク炉(1)の
無効電力Oapは変流器CTおよび計器用変圧器PTの
信号を、変換器(8)を通して半サイクルの間に予測演
算器(9)で予測演算して求める。その後、第4図に示
す如く無効電力QBFに反比例して補償用リアクトル(
5)の無効電力QLになるよう点弧角制御装置(10)
によってサイリスク(6)の点弧角を制御し補償無効電
力QSVCを調整する。その結果、電源(2)に流れる
無効電力Qsの変動を抑えてフリッカ−の発生を抑制し
、かつ進相用コンデンサ群(7)によって力率の改善を
も図り、アーク炉操業を安定化させようとするものであ
り、これらは炉況等を監視しながら手動で調整するもの
であった。
一般にアーク炉の操業では、原料であるスクラップなど
の被溶解物の形状が刻々と変化するため、アークを確実
に接続させるため電極を頻繁に移動制御している。即ち
、スクラップと電極が接近し過ぎるとアーク電流が増大
するため電極を上昇させ、また離れ過ぎるとアーク電流
が減少するので電極を下降させて常に所要のアーク電流
を維持する様に制御する。
の被溶解物の形状が刻々と変化するため、アークを確実
に接続させるため電極を頻繁に移動制御している。即ち
、スクラップと電極が接近し過ぎるとアーク電流が増大
するため電極を上昇させ、また離れ過ぎるとアーク電流
が減少するので電極を下降させて常に所要のアーク電流
を維持する様に制御する。
特に溶解初期においては、電極ELによりポーリング状
態となるため、原料がその孔に崩れ落ちると短絡あるい
はそれに準じた状態になることが度々発生する。この場
合は電極に過電流が流れることになり、電極は上昇信号
により引き上げられる。
態となるため、原料がその孔に崩れ落ちると短絡あるい
はそれに準じた状態になることが度々発生する。この場
合は電極に過電流が流れることになり、電極は上昇信号
により引き上げられる。
即ち、スクラップがある程度溶解され炉内の温度が高温
になりアークの発生状態が安定するまでは前記の現象が
繰り返される。このことにより無効電力はQ maxか
らOまで変化することになる。この無効電力の変動が電
源にフリッカ−を発生させる原因になる。
になりアークの発生状態が安定するまでは前記の現象が
繰り返される。このことにより無効電力はQ maxか
らOまで変化することになる。この無効電力の変動が電
源にフリッカ−を発生させる原因になる。
ここで無効電力QmaXは、操業時にアーク炉の電極間
短絡などで電気回路定数から発生し得る最大の無効電力
値である。この最大無効電力値Q maXは第1図と等
価な第5図のりアクタンスマツプにおいて次の(1)式
で求められる。
短絡などで電気回路定数から発生し得る最大の無効電力
値である。この最大無効電力値Q maXは第1図と等
価な第5図のりアクタンスマツプにおいて次の(1)式
で求められる。
ただし、X、 、XsLmin 、 X、minはIO
MVAベースの%リアクタンス、であり、具体的には、
XSは電源(2)の%リアクタンス、XSLminは可
変リアクトル(3)の最小%リアクタンス、XFm1n
は炉用変圧器(4)を含むアーク炉(1)の短絡リアク
タンスXPの最小%リアクタンスを示している。
MVAベースの%リアクタンス、であり、具体的には、
XSは電源(2)の%リアクタンス、XSLminは可
変リアクトル(3)の最小%リアクタンス、XFm1n
は炉用変圧器(4)を含むアーク炉(1)の短絡リアク
タンスXPの最小%リアクタンスを示している。
一方、SvCの無効電力補償容量は、第5図のりアクド
ルXs 5X11+1. 、及びXFなどによって無効
電力が最大値Q maXの時においてもフリッカ−値が
電力会社の規制値以内に収まるように決定され設置され
る。
ルXs 5X11+1. 、及びXFなどによって無効
電力が最大値Q maXの時においてもフリッカ−値が
電力会社の規制値以内に収まるように決定され設置され
る。
このような設備を持ったアーク炉の操業においては、
(1)SVCの電力損失を低く抑えた運転を行うこと、
(2)進相用コンデンサの投資を最小にして且つ力率の
改善率を上げること、及び (3)フリッカ−を規制値以下に抑制すること、が肝要
である。
改善率を上げること、及び (3)フリッカ−を規制値以下に抑制すること、が肝要
である。
SVCの制御方法は第6図の如くになる。横軸をアーク
炉(1)の無効電力の動作領域、即ち制御レンジとする
とM@はSVCの補償量である。又、横軸の下方にはア
ーク炉(1)の操業時間tにおける無効電力QIl:p
の変化を示したものである。図において、横軸の制御レ
ンジをQ maxとし縦軸の補償量の最大値をQsvc
maxとした場合、更に点aを電極間に過電流が流れた
時の無効電力QEPoに対応させると、その時のSVC
の補償量 QSvcoは次の式(2)で表される。
炉(1)の無効電力の動作領域、即ち制御レンジとする
とM@はSVCの補償量である。又、横軸の下方にはア
ーク炉(1)の操業時間tにおける無効電力QIl:p
の変化を示したものである。図において、横軸の制御レ
ンジをQ maxとし縦軸の補償量の最大値をQsvc
maxとした場合、更に点aを電極間に過電流が流れた
時の無効電力QEPoに対応させると、その時のSVC
の補償量 QSvcoは次の式(2)で表される。
同様に、比較的アークが安定し、かつタップ電圧が低い
か又は可変炉用リアクトル(3)の値が大きい場合の点
すの無効電力もQEP+とすれば、その時のSVCの補
償量Qsvc+は次の式(3)で表わされる。
か又は可変炉用リアクトル(3)の値が大きい場合の点
すの無効電力もQEP+とすれば、その時のSVCの補
償量Qsvc+は次の式(3)で表わされる。
以上のことから、電極に過電流が流れ頻繁にその電流が
変動し且つその変動量の大きい時期には、SVCの制御
出力、即ち補償量はQsvc=OからQ 5vc−Q
SVQmaXまで変化することになる。又、アークが比
較的安定し変動量が小さくなった時期にはSvCの制御
出力は式(3)で表わされる値にほぼ安定していること
になる。
変動し且つその変動量の大きい時期には、SVCの制御
出力、即ち補償量はQsvc=OからQ 5vc−Q
SVQmaXまで変化することになる。又、アークが比
較的安定し変動量が小さくなった時期にはSvCの制御
出力は式(3)で表わされる値にほぼ安定していること
になる。
一方、SVCを電力損失の面から見ると、SvCの出力
が最大値QSvcfflaXの時、即ちQL−0のとき
が最も損失が少なく、反対にSVCの出力が最小値0の
時、即ちQL−Qlmaxのとき(アーク炉が無負荷に
なった時)が最大損失になる。
が最大値QSvcfflaXの時、即ちQL−0のとき
が最も損失が少なく、反対にSVCの出力が最小値0の
時、即ちQL−Qlmaxのとき(アーク炉が無負荷に
なった時)が最大損失になる。
又、一般にSvCは高価なものなので設置計画に当たっ
てはフリッカ−を規制値以内に抑えられる範囲で極力補
償容量を小さくしている。このことはランニングコスト
も安くなるので設備設計者は特に考慮を払うのが普通で
ある。このため、しばしばアーク炉の最大無効電力Q
maxよりもSV′Cの補償容量の方が小さく設計され
る。
てはフリッカ−を規制値以内に抑えられる範囲で極力補
償容量を小さくしている。このことはランニングコスト
も安くなるので設備設計者は特に考慮を払うのが普通で
ある。このため、しばしばアーク炉の最大無効電力Q
maxよりもSV′Cの補償容量の方が小さく設計され
る。
今N Q SVCmaX< Q maXとすれば% Q
Svc+ < Q [lP+となり、アーク炉(1)
から発生する定常運転時の無効電力QEP+ よりSV
C出力QSVC+が小さくなるので電源(2)に流出す
る無効電力Qsは次の式(4%式% 従って、遅れ力率は1.0より小さくなる。
Svc+ < Q [lP+となり、アーク炉(1)
から発生する定常運転時の無効電力QEP+ よりSV
C出力QSVC+が小さくなるので電源(2)に流出す
る無効電力Qsは次の式(4%式% 従って、遅れ力率は1.0より小さくなる。
又、遅れ補償無効電力QLは次の式(5)で表わされる
。
。
QL= QLmax −Qsvc+
(5)従って、無効電力QLに相当する遅れ電流が補
償リアクトル(5)及びサイリスク(6)に流れるため
電力損失が発生する。
(5)従って、無効電力QLに相当する遅れ電流が補
償リアクトル(5)及びサイリスク(6)に流れるため
電力損失が発生する。
即ち、Q 5VCo > Q SVC+なので定常運転
状態の方が無効電力QLが大きくなるため電力損失は大
きくなる。その関係が第4図に示されている。横軸は無
効電力の動作領域(制御レンジ)、縦軸はりアクドル(
5)による遅れ無効電力で各々の最大値を結んだ線にア
ーク炉(1)から発生した無効電力QIEPと交叉する
補償用リアクトル(5)の無効電力はQLとなる。
状態の方が無効電力QLが大きくなるため電力損失は大
きくなる。その関係が第4図に示されている。横軸は無
効電力の動作領域(制御レンジ)、縦軸はりアクドル(
5)による遅れ無効電力で各々の最大値を結んだ線にア
ーク炉(1)から発生した無効電力QIEPと交叉する
補償用リアクトル(5)の無効電力はQLとなる。
[発明が解決しようとする問題点]
従来、このように無効電力補償装置(SVC)の電力損
失の低減を図るため、フリッカ−の状況、炉況、変圧器
、及びリアクトルのタップ状況等を監視しながら手動で
制御器(10)の制御レンジを変更できる構造となって
いた。しかし、このような調整方法では、 ■オペレータの手作業が繁雑でしかも予測精度が悪いた
め、はとんど制御レンジはアーク炉の運転中変更される
ことなく一定値(最大値)に設定していた。
失の低減を図るため、フリッカ−の状況、炉況、変圧器
、及びリアクトルのタップ状況等を監視しながら手動で
制御器(10)の制御レンジを変更できる構造となって
いた。しかし、このような調整方法では、 ■オペレータの手作業が繁雑でしかも予測精度が悪いた
め、はとんど制御レンジはアーク炉の運転中変更される
ことなく一定値(最大値)に設定していた。
■フリッカーの発生を規制値以内に抑えるため、余裕を
みて無効電力を設定していた。
みて無効電力を設定していた。
従って、このような方法では次のような問題点があった
。
。
(i)SVCの電力損失が大きくなり、溶解電力原単位
が高くなる。
が高くなる。
(ii)電力料金力率割り引きを得ようとすれば、進相
用コンデンサの容量が大きくなり、初期コストが上がる
だけでなく、進相用コンデンサ群の電力損失も大きくな
り、変圧器の電力損失も大きくなる。
用コンデンサの容量が大きくなり、初期コストが上がる
だけでなく、進相用コンデンサ群の電力損失も大きくな
り、変圧器の電力損失も大きくなる。
従って、本発明の目的は、フリッカ−を抑制しながら力
率の改善を果たし、進相用コンデンサの設備投資を低減
するとともに電力損失を低減させた製鋼用アーク炉にお
ける無効電力補償を行うことである。
率の改善を果たし、進相用コンデンサの設備投資を低減
するとともに電力損失を低減させた製鋼用アーク炉にお
ける無効電力補償を行うことである。
[問題点を解決するための手段]
上記の目的を達成するための本発明の第1の技術的手段
足る構成は、アーク炉用変圧器と可変炉用リアクトルを
介して電力供給される製鋼用アーク炉の無効電力補償制
御装置において、上記アーク炉用変圧器及び可変炉用リ
アクトルのタップ値(X 31i、 X pi)を読み
込む手段(13)と、この読み込まれたタップ値から各
炉期の電極短絡時の最大無効電力(Q imax)を演
算し、これを制御レンジとして自動的に変更する手段(
13)と、を備えたことを特徴としている。
足る構成は、アーク炉用変圧器と可変炉用リアクトルを
介して電力供給される製鋼用アーク炉の無効電力補償制
御装置において、上記アーク炉用変圧器及び可変炉用リ
アクトルのタップ値(X 31i、 X pi)を読み
込む手段(13)と、この読み込まれたタップ値から各
炉期の電極短絡時の最大無効電力(Q imax)を演
算し、これを制御レンジとして自動的に変更する手段(
13)と、を備えたことを特徴としている。
また、第2の手段として、本発明の無効電力補償制御装
置は、アーク炉から発生する無効電力を無効電力補償装
置(SVC)で補償した後のフリッカ−を計測する手段
(14)と、このフリッカ−の値から最大無効電力(Q
max)を演算し、これを各炉期の制御レンジとして
自動的に変更する手段(13)と、を備えている。
置は、アーク炉から発生する無効電力を無効電力補償装
置(SVC)で補償した後のフリッカ−を計測する手段
(14)と、このフリッカ−の値から最大無効電力(Q
max)を演算し、これを各炉期の制御レンジとして
自動的に変更する手段(13)と、を備えている。
更に、第3の手段として、溶解工程の各ケース毎の電極
短絡時の最大無効電力(Q imax)を演算する手段
(13)と、上記アーク炉から発生する無効電力を無効
電力補償装置で補償した後のフリッカ−を計測する手段
(14)と、該フリッカ−の値から最大無効電力(QS
Sij)を演算する手段(13)と、上記各ケース毎に
演算した無効電力及び上記フリッカ−値から演算した無
効電力により補正係数を求める手段と、該補正係数を移
動平均する手段と、該移動平均して求めた補正係数によ
り各ケース毎に求めた最大無効電力を補正した値(Q
pimax)を制御レンジとして自動的に変更する手段
(13)と、を備えている。
短絡時の最大無効電力(Q imax)を演算する手段
(13)と、上記アーク炉から発生する無効電力を無効
電力補償装置で補償した後のフリッカ−を計測する手段
(14)と、該フリッカ−の値から最大無効電力(QS
Sij)を演算する手段(13)と、上記各ケース毎に
演算した無効電力及び上記フリッカ−値から演算した無
効電力により補正係数を求める手段と、該補正係数を移
動平均する手段と、該移動平均して求めた補正係数によ
り各ケース毎に求めた最大無効電力を補正した値(Q
pimax)を制御レンジとして自動的に変更する手段
(13)と、を備えている。
[作 用]
上記の本発明を構成する第1の手段においては、S V
’C(無効電力補償装置)の動作領域をアーク炉用変
圧器の及び可変炉用リアクトルのタップ値毎に決定され
る電極短絡時の回路の短絡容量から最大無効電力を計算
してアーク炉溶解制御装置に制御レンジとして記憶して
おき、その値を、各炉期(それぞれのタップ状態)のS
VCの制御レンジとして自動的に変更して行く。即ち、
タップ電圧及びリアクタンスによって電気回路定数が変
わるため、最大無効電力Q maxが変わるので、制御
レンジをその都度変更すれば、SVCの補償用リアクト
ルの電流が減少し、フリッカ−の変動も減少する。
’C(無効電力補償装置)の動作領域をアーク炉用変
圧器の及び可変炉用リアクトルのタップ値毎に決定され
る電極短絡時の回路の短絡容量から最大無効電力を計算
してアーク炉溶解制御装置に制御レンジとして記憶して
おき、その値を、各炉期(それぞれのタップ状態)のS
VCの制御レンジとして自動的に変更して行く。即ち、
タップ電圧及びリアクタンスによって電気回路定数が変
わるため、最大無効電力Q maxが変わるので、制御
レンジをその都度変更すれば、SVCの補償用リアクト
ルの電流が減少し、フリッカ−の変動も減少する。
第2の手段では、SVCの動作領域を、アーク炉から発
生しSvCで補償した後の電源のフリッカ−をフリッカ
−メータで計測し、所定期間の平均電圧値の平均短絡容
量から最大無効電力を計算し、その値をSVCの制御レ
ンジとして自動的に変更する。
生しSvCで補償した後の電源のフリッカ−をフリッカ
−メータで計測し、所定期間の平均電圧値の平均短絡容
量から最大無効電力を計算し、その値をSVCの制御レ
ンジとして自動的に変更する。
第3の手段では、SVCの動作領域を、アーク炉の溶解
工程の各ケース毎に最大無効電力を演算するとともに、
時々変動するフリッカ−値からも最大無効電力を演算し
、これらの演算値から補正係数を移動平均で求め、この
補正係数によって両最大無効電力の間の適切な最大無効
電力を求め、これをSvCの制御レンジとして自動的に
変更して行く。
工程の各ケース毎に最大無効電力を演算するとともに、
時々変動するフリッカ−値からも最大無効電力を演算し
、これらの演算値から補正係数を移動平均で求め、この
補正係数によって両最大無効電力の間の適切な最大無効
電力を求め、これをSvCの制御レンジとして自動的に
変更して行く。
[実 施 例コ
以下、第1図について、本発明にかかる製鋼用アーク炉
の無効電力補償装置の一例を説明する。
の無効電力補償装置の一例を説明する。
電源(2)、可変炉用リアクトル(3)、タップチェン
ジャー付炉用変圧器(4)、及びアーク炉(1)で構成
されたアーク炉系統において、電源(2)及び可変炉用
リアクトル(3)の間に無効電力補償装置SvCを接続
し、従来例と同様に、サイリスク(6)と補償用リアク
トル(5)直列に接続して無効電力QLを制御し、進相
用コンデンサ群(7)を接続して無効電力Q。により力
率改善及び高調波フィルタとして活用している。また、
アーク炉(1)の電流は変流器CTで検出するとともに
電圧を計器用変圧器PTで検出し、変圧器(8)を通し
て変換された信号を予測演算器(9)で無効電力QEF
の発生量を半サイクルの間に予測計算し、点弧角制御装
置(10)によりサイリスク(6)の点弧角を制御し遅
れ無効電力QLを制御している。
ジャー付炉用変圧器(4)、及びアーク炉(1)で構成
されたアーク炉系統において、電源(2)及び可変炉用
リアクトル(3)の間に無効電力補償装置SvCを接続
し、従来例と同様に、サイリスク(6)と補償用リアク
トル(5)直列に接続して無効電力QLを制御し、進相
用コンデンサ群(7)を接続して無効電力Q。により力
率改善及び高調波フィルタとして活用している。また、
アーク炉(1)の電流は変流器CTで検出するとともに
電圧を計器用変圧器PTで検出し、変圧器(8)を通し
て変換された信号を予測演算器(9)で無効電力QEF
の発生量を半サイクルの間に予測計算し、点弧角制御装
置(10)によりサイリスク(6)の点弧角を制御し遅
れ無効電力QLを制御している。
更に、アーク炉溶解制御装置(13)が設けられており
、これは可変炉用リアクトル(3)のタップ、即ちリア
クタンスを信号線(b)で、タップチェンジャー付炉用
変圧器(4)のタップ電圧を信号線(c)でそれぞれ取
込み、制御レンジ出力CD)を予測演算器(9)に入力
している。加えて、電源(2)の電圧を計器用変圧器P
T’ で取出し、フリッカ−メータ(14)を介して1
分毎に電圧値ΔV、。が信号線(a)で制御装置(13
)に取込まれている。
、これは可変炉用リアクトル(3)のタップ、即ちリア
クタンスを信号線(b)で、タップチェンジャー付炉用
変圧器(4)のタップ電圧を信号線(c)でそれぞれ取
込み、制御レンジ出力CD)を予測演算器(9)に入力
している。加えて、電源(2)の電圧を計器用変圧器P
T’ で取出し、フリッカ−メータ(14)を介して1
分毎に電圧値ΔV、。が信号線(a)で制御装置(13
)に取込まれている。
このアーク炉溶解制御装置(13)により後述するよう
(子制御レンジが変更される。
(子制御レンジが変更される。
更に、アーク炉溶解制御装置(13)では、アーク炉(
1)の溶解工程を把握する為、各工程におけるフリッカ
−の発生度合を記憶する記憶装置(図示せず)が内蔵さ
れている。それらのデータを基にして、フリッカ−の発
生量が比較的多い炉用では制御レンジを大きくし、又、
発生量が少ない炉用では制御レンジを小さくするよう信
号(D)を出力している。
1)の溶解工程を把握する為、各工程におけるフリッカ
−の発生度合を記憶する記憶装置(図示せず)が内蔵さ
れている。それらのデータを基にして、フリッカ−の発
生量が比較的多い炉用では制御レンジを大きくし、又、
発生量が少ない炉用では制御レンジを小さくするよう信
号(D)を出力している。
上述の如く本発明は、3つの手段を構成として採用する
ものである。
ものである。
まず第1の手段について説明する。アーク炉(1)の操
業は、まず、■アーク炉(1)内のスクラップに電極E
Lを近づけることによって点弧させ、しばらくアーク熱
によって炉蓋に損耗を与えないよう、あるいは炉蓋から
放熱する熱損失を抑えるように電圧、電流及び可変炉用
リアクトルの値を決めて送電を行う点弧期、■スクラッ
プをポーリングするように溶解し早く電極先端をスクラ
ップの底に位置づけるように電圧、電流及び可変炉用リ
アクトルの値を決めて送電を行うポーリング期、■炉床
に損耗を与えないようにかつアークを安定させるために
炉床に溶鋼を作り、次の主溶解期のロングアーク操業へ
移行させるための電圧、電流及び可変炉用リアクトル(
3)の値を決めて送電を行なう湯溜まり形成期、■スク
ラップを高効率で迅速に溶解するための電圧、電流及び
可変炉用リアクトルの値を決定して送電を行う主溶解期
、■溶解が進行し、粉状原料を連続装入するとき熱効率
よく迅速溶解する連装溶解期、■スクラップ及び連装原
料が溶落し炉壁が現れ始める時炉壁への輻射熱を抑え溶
解への熱効率を上げられるよう電圧、電流及び可変炉用
リアクトルの値を決めて送電を行なう溶解末期、及び、
■溶落した鋼をスーパーヒートするためにスラグとメタ
ルの攪拌及び添加材の溶解などに効果的な電圧、電流及
び可変炉用リアクトルの値を決める昇熱期、に大別され
、各炉用は更に装入状態、原料のカサ比重及び鋼種など
によってそれぞれの電圧、電流及び可変炉用リアクトル
の値を決めている。これらの値はアーク炉溶解制御装置
(13)に予め記憶されている。
業は、まず、■アーク炉(1)内のスクラップに電極E
Lを近づけることによって点弧させ、しばらくアーク熱
によって炉蓋に損耗を与えないよう、あるいは炉蓋から
放熱する熱損失を抑えるように電圧、電流及び可変炉用
リアクトルの値を決めて送電を行う点弧期、■スクラッ
プをポーリングするように溶解し早く電極先端をスクラ
ップの底に位置づけるように電圧、電流及び可変炉用リ
アクトルの値を決めて送電を行うポーリング期、■炉床
に損耗を与えないようにかつアークを安定させるために
炉床に溶鋼を作り、次の主溶解期のロングアーク操業へ
移行させるための電圧、電流及び可変炉用リアクトル(
3)の値を決めて送電を行なう湯溜まり形成期、■スク
ラップを高効率で迅速に溶解するための電圧、電流及び
可変炉用リアクトルの値を決定して送電を行う主溶解期
、■溶解が進行し、粉状原料を連続装入するとき熱効率
よく迅速溶解する連装溶解期、■スクラップ及び連装原
料が溶落し炉壁が現れ始める時炉壁への輻射熱を抑え溶
解への熱効率を上げられるよう電圧、電流及び可変炉用
リアクトルの値を決めて送電を行なう溶解末期、及び、
■溶落した鋼をスーパーヒートするためにスラグとメタ
ルの攪拌及び添加材の溶解などに効果的な電圧、電流及
び可変炉用リアクトルの値を決める昇熱期、に大別され
、各炉用は更に装入状態、原料のカサ比重及び鋼種など
によってそれぞれの電圧、電流及び可変炉用リアクトル
の値を決めている。これらの値はアーク炉溶解制御装置
(13)に予め記憶されている。
又、これらの炉用の判定は別途炉況判定プログラムによ
って判断され、あらかじめ記憶している炉況側のタップ
電圧、電流及び可変炉用リアクトルのタップに自動的に
切替えられる。従って、各炉用のタップ電圧、電流及び
可変炉用リアクトルの値は炉用によって変更されるため
、アーク炉系統の各炉用毎に短絡容量は変化することに
なり、これらのりアクタンス値によって炉用毎の最大の
無効電力量を計算し、この値をSVCの動作領域の制御
レンジを変更しようとするものである。その関係図を第
2図に示す。無効電力が大きい、即ちタップ電圧の高い
炉用には制御レンジをQ maxに選んでおくことによ
り、短絡時における電源側に流れる無効電力Qsの量を
小さく抑えることができる。第2図のQIIIP。をア
ーク炉(1)の無効電力の発生量と仮定すると、制御レ
ンジをQ maxに設定しているため、SVCの補正量
はQSVC8となる。
って判断され、あらかじめ記憶している炉況側のタップ
電圧、電流及び可変炉用リアクトルのタップに自動的に
切替えられる。従って、各炉用のタップ電圧、電流及び
可変炉用リアクトルの値は炉用によって変更されるため
、アーク炉系統の各炉用毎に短絡容量は変化することに
なり、これらのりアクタンス値によって炉用毎の最大の
無効電力量を計算し、この値をSVCの動作領域の制御
レンジを変更しようとするものである。その関係図を第
2図に示す。無効電力が大きい、即ちタップ電圧の高い
炉用には制御レンジをQ maxに選んでおくことによ
り、短絡時における電源側に流れる無効電力Qsの量を
小さく抑えることができる。第2図のQIIIP。をア
ーク炉(1)の無効電力の発生量と仮定すると、制御レ
ンジをQ maxに設定しているため、SVCの補正量
はQSVC8となる。
又、比較的タップ電圧の低い、アークの安定した炉用に
は、制御レンジをQ max″に変更することにより、
アーク炉からの発生無効電力QRP+ の値に対してS
VCの出力は次の式(6)によりQsvc+となる。
は、制御レンジをQ max″に変更することにより、
アーク炉からの発生無効電力QRP+ の値に対してS
VCの出力は次の式(6)によりQsvc+となる。
又、QrRaXに固定していた時は次の式(7)により
QSvcl’となる。
QSvcl’となる。
即ち、Qsvo、 は、Qsvc+°よりも大きくな
り、この差が補償用リアクトル(5)で発生する電力損
失を低減することになる。
り、この差が補償用リアクトル(5)で発生する電力損
失を低減することになる。
次に、上記の第2の手段について説明する。
一般に、SvCを有するアーク炉設備においては電源側
のフリッカ−の発生状況を知るためフリッカ−(ΔV、
。max)メータが取付けられている。このメータは主
としてフリッカ−の監視用であり、SVC容量は高価な
ため、規制値以内にフリッカ−を抑えられる限界の容量
に設計していることが多く、しばしば規制値をオーバー
することもある。
のフリッカ−の発生状況を知るためフリッカ−(ΔV、
。max)メータが取付けられている。このメータは主
としてフリッカ−の監視用であり、SVC容量は高価な
ため、規制値以内にフリッカ−を抑えられる限界の容量
に設計していることが多く、しばしば規制値をオーバー
することもある。
この時には、タップ電圧を下げたり、可変炉用リアクト
ル(3)の値を大きくしたりしてフリッカ−防止を図っ
ている。そこで、本発明は、フリッカ−メータ数分間の
平均値から次の式(8)により最大無効電力Q maX
の変動を求め、このQ maxの値をSVCの制御レン
ジとして使用するものである。
ル(3)の値を大きくしたりしてフリッカ−防止を図っ
ている。そこで、本発明は、フリッカ−メータ数分間の
平均値から次の式(8)により最大無効電力Q maX
の変動を求め、このQ maxの値をSVCの制御レン
ジとして使用するものである。
ただし、K;定数
これは特に、複数炉に流れる無効電力を1台のSVCで
制御する場合に効果的である。
制御する場合に効果的である。
また、一般に、電源(2)のフリッカ−電圧の最大値Δ
V max又はΔV 、 omaxは次式(9)、(1
0)、及び(11)で表されている。
V max又はΔV 、 omaxは次式(9)、(1
0)、及び(11)で表されている。
又、1分間10回程度の電圧変動量ΔVoは次の式(1
0)によって表わされる。
0)によって表わされる。
ただし、Xs :電源(2)の%リアクタンス、X5L
i:各炉期の可変炉用リアクトル(3)の%リアクタン
ス、 Xpi :各炉期のアーク炉(1)の%リアクタンス、 ただし、ΔQmax:アーク炉の最大無効電圧変動量c
osφR=平常運転時の力率 Xs ・クリティカルブスから電源側をみた%リアク
タンス(10 MVAベース) 一般に、フリッカ−は電圧ΔV 、 omax又はΔV
。
i:各炉期の可変炉用リアクトル(3)の%リアクタン
ス、 Xpi :各炉期のアーク炉(1)の%リアクタンス、 ただし、ΔQmax:アーク炉の最大無効電圧変動量c
osφR=平常運転時の力率 Xs ・クリティカルブスから電源側をみた%リアク
タンス(10 MVAベース) 一般に、フリッカ−は電圧ΔV 、 omax又はΔV
。
の値で規制されているが、Δ■、。mayの方で評価さ
れ使用されることが多い。従って、X5L1q X p
iが小さくなれば、フリッカ−は発生し易く、又、大き
くなれば発生しにくくなる傾向にある。又、タップ電圧
が高くなればXpiは大きくなり、タップ電圧が低くな
ればXpiは小さくなる。
れ使用されることが多い。従って、X5L1q X p
iが小さくなれば、フリッカ−は発生し易く、又、大き
くなれば発生しにくくなる傾向にある。又、タップ電圧
が高くなればXpiは大きくなり、タップ電圧が低くな
ればXpiは小さくなる。
次に、上記の第3の手段について説明する。
アーク炉の操業はポーリング期の後半から湯留り期、主
溶解期では、フリッカ−の発生度合が高いことが経験的
に知られている。又、スクラップが溶は落ちてフラット
バスになった状態ではアークが安定しているため、フリ
ッカ−はあまり発生しないことも経験的にわかっている
。これらの現象を各鋼種、スクラップのカサ比重、装入
順、炉期のケース別にフリッカ−を測定して求めた最大
無効電力Qssiと、前述の式(1)で求める各ケース
毎のQimaxの値との割合を次の式(12)で計算し
て、補正係数として記憶装置に記憶しておく。
溶解期では、フリッカ−の発生度合が高いことが経験的
に知られている。又、スクラップが溶は落ちてフラット
バスになった状態ではアークが安定しているため、フリ
ッカ−はあまり発生しないことも経験的にわかっている
。これらの現象を各鋼種、スクラップのカサ比重、装入
順、炉期のケース別にフリッカ−を測定して求めた最大
無効電力Qssiと、前述の式(1)で求める各ケース
毎のQimaxの値との割合を次の式(12)で計算し
て、補正係数として記憶装置に記憶しておく。
ただし、Qssf ”各ケースのフリッカ−発生量か
ら求めた無効電力 Qimax:各ケースでの理論的発生無効電力 Kij :各ケース別の補正係数 尚、係数Kijのみではなく値は移動平均によりて学習
制御して、次の式(13)によって各ケース毎の無効電
力を計算し、この値をSVCの制御レンジとして自動的
に変更を行っている。
ら求めた無効電力 Qimax:各ケースでの理論的発生無効電力 Kij :各ケース別の補正係数 尚、係数Kijのみではなく値は移動平均によりて学習
制御して、次の式(13)によって各ケース毎の無効電
力を計算し、この値をSVCの制御レンジとして自動的
に変更を行っている。
Qpmaxi =KijaxQimax (1
3)ただし、Q pmaxi :各ケースでのSVCの
制御レンジ Kija :各ケース別の補正係数 Qimax : SVCの制御レンジ以上、本願発明
による第11第2、及び第3の手段を実行するために、
アーク炉溶解制御装置(13)に記憶されたプログラム
のフローチャートが第7図にまとめて示されている。
3)ただし、Q pmaxi :各ケースでのSVCの
制御レンジ Kija :各ケース別の補正係数 Qimax : SVCの制御レンジ以上、本願発明
による第11第2、及び第3の手段を実行するために、
アーク炉溶解制御装置(13)に記憶されたプログラム
のフローチャートが第7図にまとめて示されている。
[効 果コ
上記のように、本発明においては、アーク炉に供給され
る電源のフリヅカー及びアーク炉用変圧器のタップ電圧
並びに可変炉用リアクトルのタップを検出することによ
り無効電力の制御レンジを情況に応じて変更するように
したので、アーク炉lチャージ当たりの補償リアクトル
の平均電流が減少することになり、SVCの電力損失が
減少し、電力源単位が下がる。又、回路の平均力率が向
上することになり電気料金が下がり電源側の電気設備の
電力損失が減少する。これらのことにより、■チャージ
当たりの電力原単位の節減ができる。
る電源のフリヅカー及びアーク炉用変圧器のタップ電圧
並びに可変炉用リアクトルのタップを検出することによ
り無効電力の制御レンジを情況に応じて変更するように
したので、アーク炉lチャージ当たりの補償リアクトル
の平均電流が減少することになり、SVCの電力損失が
減少し、電力源単位が下がる。又、回路の平均力率が向
上することになり電気料金が下がり電源側の電気設備の
電力損失が減少する。これらのことにより、■チャージ
当たりの電力原単位の節減ができる。
更に力率の改善が可能となるため過剰進相コンデンサの
投資を抑えることができる。このことはコンデンサの損
失及びフィルタ用リアクトルの損失も減少することにな
る。その上、アークが安定して投入することができるた
め、lチャージ当たりの通電時間が短縮され、生産増及
び電力源単位の低減になる。
投資を抑えることができる。このことはコンデンサの損
失及びフィルタ用リアクトルの損失も減少することにな
る。その上、アークが安定して投入することができるた
め、lチャージ当たりの通電時間が短縮され、生産増及
び電力源単位の低減になる。
具体例を挙げると、100Tonのアーク炉で炉用変圧
器容量が60MVAで、SvC容量及びコンデンサ群共
に80MVAとし、Q maxが120MVAの場合、
上記発明を採用した場合としない場合の1チヤージ当た
りの損失の差は約3KwH/Tとなり、大幅な節減を達
成することができる。
器容量が60MVAで、SvC容量及びコンデンサ群共
に80MVAとし、Q maxが120MVAの場合、
上記発明を採用した場合としない場合の1チヤージ当た
りの損失の差は約3KwH/Tとなり、大幅な節減を達
成することができる。
又コンデンサ容量も約10MVA低減することができ設
備投資が大幅に節減をできる効果がある。
備投資が大幅に節減をできる効果がある。
第1図は本発明にかかる製鋼用アーク炉の無効電力補償
装置を示す単線結線図、第2図は本発明の制御状態を示
すグラフ図、第3図は従来のアーク炉の無効電力補償装
置を示す単線結線図、第4図は補償装置の動作領域と補
償用リアクトルの無効電力との関係を示す図、第5図は
第1図及び第3図の等価回路図、第6図は従来の補償装
置の制御状態を示すグラフ図、第7図は第1図のアーク
炉溶解制御装置で実行されるプログラムのフローチャー
ト図、である。 (1)・・・アーク炉、(2)・・・電源、(3)可変
炉用リアクトル、(4)・・・アーク炉用変圧器、(5
)・・・補償用リアクトル、(6)・・・サイリスク、
(7)・・・進相用コンデンサ群、(8)・・・変圧器
、(9)・・・予測演算器、(10)・・・サイリスタ
点弧角制御装置、(13)・・・アーク炉溶解制御装置
、(14)・・・フリッカ−メータ、SVC・・・無効
電力補償装置。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 箆3図 児4図 艷5図
装置を示す単線結線図、第2図は本発明の制御状態を示
すグラフ図、第3図は従来のアーク炉の無効電力補償装
置を示す単線結線図、第4図は補償装置の動作領域と補
償用リアクトルの無効電力との関係を示す図、第5図は
第1図及び第3図の等価回路図、第6図は従来の補償装
置の制御状態を示すグラフ図、第7図は第1図のアーク
炉溶解制御装置で実行されるプログラムのフローチャー
ト図、である。 (1)・・・アーク炉、(2)・・・電源、(3)可変
炉用リアクトル、(4)・・・アーク炉用変圧器、(5
)・・・補償用リアクトル、(6)・・・サイリスク、
(7)・・・進相用コンデンサ群、(8)・・・変圧器
、(9)・・・予測演算器、(10)・・・サイリスタ
点弧角制御装置、(13)・・・アーク炉溶解制御装置
、(14)・・・フリッカ−メータ、SVC・・・無効
電力補償装置。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 箆3図 児4図 艷5図
Claims (3)
- (1)アーク炉用変圧器(4)と可変炉用リアクトル(
3)とを介して電力供給される製鋼用アーク炉(1)の
無効電力補償制御装置において、上記アーク炉用変圧器
及び可変炉用リアクトルのタップ値(X_Fi、X_S
_Li)を読み込む手段(13)と、この読み込まれた
タップ値から各炉期の電極短絡時の最大無効電力(Qi
max)を演算し、これを制御レンジとして自動的に変
更する手段(13)と、を備えたことを特徴とする製鋼
用アーク炉の無効電力補償制御装置。 - (2)アーク炉用変圧器(4)と可変炉用リアクトル(
3)とを介して電力供給される製鋼用アーク炉(1)の
無効電力補償制御装置において、上記アーク炉から発生
する無効電力を無効電力補償装置(SVC)で補償した
後のフリッカーを計測する手段(14)と、このフリッ
カーの値から最大無効電力(Qmax)を演算し、これ
を各炉期の制御レンジとして自動的に変更する手段(1
3)と、を備えたことを特徴とする製鋼用アーク炉の無
効電力補償制御装置。 - (3)アーク炉用変圧器(4)と可変炉用リアクトル(
3)とを介して電力供給される製鋼用アーク炉(1)の
無効電力補償制御装置において、溶解工程の各ケース毎
の電極短絡時の最大無効電力(Qimax)を演算する
手段(13)と、上記アーク炉から発生する無効電力を
無効電力補償装置で補償した後のフリッカーを計測する
手段(14)と、該フリッカーの値から最大無効電力(
Q_S_Sij)を演算する手段(13)と、上記各ケ
ース毎に演算した無効電力及び上記フリッカー値から演
算した無効電力により補正係数を求める手段と、該補正
係数を移動平均する手段(13)と、該移動平均して求
めた補正係数により各ケース毎に求めた最大無効電力を
補正した値を制御レンジとして自動的に変更する手段(
13)と、を備えたことを特徴とする製鋼用アーク炉の
無効電力補償制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175745A JPH07118383B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 製鋼用アーク炉の無効電力補償制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175745A JPH07118383B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 製鋼用アーク炉の無効電力補償制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6237896A true JPS6237896A (ja) | 1987-02-18 |
| JPH07118383B2 JPH07118383B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=16001504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60175745A Expired - Lifetime JPH07118383B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 製鋼用アーク炉の無効電力補償制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118383B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016100967A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 富士電機株式会社 | 無効電力補償装置の制御方法および制御装置 |
-
1985
- 1985-08-12 JP JP60175745A patent/JPH07118383B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016100967A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 富士電機株式会社 | 無効電力補償装置の制御方法および制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07118383B2 (ja) | 1995-12-18 |
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