Power quality and harmonics analysis of iron and steel industry

Abstract

Güç kalitesi problemi, standart olmayan frekans, akım veya voltaj nedeniyle ortayaçıkan son kullanıcının cihazlarındaki hatalı çalışma veya bozulma ile sonuçlanan biroluşumdur. Ulusal dağıtım sistemleri, hassas endüstriyel yükler ve kritik ticari çalışmalarönemli maddi kayıplara yola açan kısa ve plansız kesintilerden çeşitli şekillerde etkilenirler.Dağıtık ve yaygın üretim sistemine doğru gelişen eğilimler ve güç sistemlerinin yenidenyapılanması ile güç kalitesi yeni bir boyut kazanmaktadır. Nijerya gibi gelişmekte olanülkelerde güç frekansının değişimi ve güç kalitesinin diğer birçok parametresi bu konudaönemli pozitif adımların atılmasını gerektiren önemli soruları içerir. Mevcut çalışma tavsiyeedilen güç kalitesi gelişmelerini ve bu alanda öne çıkan ilgili konuları tanımlamaktadır.Son çeyrek yüzyılda demir-çelik endüstrisi dünya çapında artarak büyümektedir. Butezde güç kalitesi araştırmaları, IEC 61000-4-30 uluslararası standartlarına göre bir demir çelikfabrikasındaki ark ocağından ölçülen ve kaydedilen veriler temel alınmıştır. Ark ocağında vediğer fabrikalarınla ortak kuplaj noktasında harmonik ve voltaj dalgalanması problemlerigörülür. Tam bu noktada, belirli ölçümler alındı ve MATLAB Simulink kullanılarak analizedildi. Bu analiz, sistemde harmoniklerin olduğunu ve etkilerini azaltmak için harmonikfiltreye ihtiyaç duyulduğunu göstermiştir.Güç kalitesini arttırmak, harmonikleri azaltmak ve kabul edilebilir bir bozulmayı eldeetmek için, çeşitli üç fazlı filtre grupları sisteme paralel bağlı kullanılır. Bu tezde, yüksekdereceli harmonik durumunda Butterworth, Chebyshev ve Cauer gibi değişik filtreler ilebastırılmıştır. Elektrik şebekesi için yüksek gerilim doğru akım iletim hatları harmonikleriazaltmak için incelenmiştir. Geliştirilen harmonik filtreler güç faktörü düzeltmek ve voltajbozulmasını azaltmak için, güç sisteminde kullanılan ve paralel bağlanan elemanlardır.ANAHTAR KELİMELER: Güç Kalitesi (GK), harmonik, harmonik filtreler, Demir çelikendüstrisi, MATLAB/SIMULINK

Problems involving power quality is an often occurrence which comes as nonstandardvoltage, frequency or current which result in a complete failure or dysfunction of an end userequipment. Sensitive industrial loads, distribution networks and some very importantcommercial operation suffer the most from these forms of distortions which may lead an outagewhich will in turn cost a significant financial loss. With redesigning and restructuring of powersystems, the problem involving power quality is going to take a different phase. In developingcountries like Nigeria, power frequencies and many other things that determine power qualityvaries and this will lead to a serious question, it is extremely important to take great stepstowards this direction.The iron and steel industry has been growing increasingly around the world in the lastdecade. In this thesis, power quality (PQ) investigations based on the arc furnace installationsof the iron and steel plants using field measurements according to the international standardIEC 61000-4-30 are documented. Harmonics and voltage flicker problems occurring both atthe common-coupling points of those plants and at the arc furnace. At this point, certainmeasurements were taken and analyzed using MATLAB Simulink. This analysis showed thatthere were harmonics in the system, and as such, the need to design a harmonic filter in orderto mitigate the effects.In order to achieve an acceptable distortion, which is the sole purpose of this thesis byreducing the harmonics as well as improving the overall power quality of the system, threephase filters which filter harmonics were connected in parallel these filters will help insuppressing the higher order harmonics. variants of Butterworth, Chebyshev and Cauer filterswere used in MATLAB SIMULINK. HVDC line was also checked for harmonics and also tocorrect the overall power factor of the system..KEYWORDS: Power Quality (PQ), Harmonics, Harmonic filters, Iron and Steel Industry,MATLAB/SIMULINK