تقييم إمكانية تشغيل مجموعات توليد مستقلة لتشغيل فرن قوس كهربائي عالي الاستطاعة

الملخص

تستخدم أفران القوس الكهربائية Electric Arc Furnace EAF في معظم دول العالم لصهر خردة الحديد Scrap melting، وتتراوح استطاعة هذه الأفران بين (MW) 20-100، تغذى الأفران الصغيرة غالباً من شبكات KV)) 33-66، بينما تغذى الأفران الأكبر حصراً من شبكات KV)) 230-150. نظراً لنقص مصادر الطاقة في الشبكات الكهربائية، يفكر بعض الباحثون ومشغلو الشبكات الكهربائية، بالبحث في إمكانية استخدام مجموعات توليد مستقلة Turbine -Generator، تعمل كجزيرة لتغذية أفران القوس الكهربائي.  تم في هذا البحث تحليل عمل أفران القوس الكهربائي، بالاعتماد على قيم حقيقية لفرن قوس كهربائي باستطاعة (MVA) 60، كما تم اعتماد مواصفات المحولات والمفاعلات الحقيقية المستخدمة في مثل هذه الأفران.

تم تمثيل النظام لدى تشغيله من الشبكة العامة (KV)230، ذلك لبيان واقع التشغيل النظامي والتأكد من جميع مكونات النموذج ومقارنتها بمنحنيات تشغيل الفرن الحقيقية. ثم تم استخدام مجموعات عنفة – مولد مستقلة باستطاعات مختلفة (60-90 -150) ميغا واط تربط على قضبان الشبكة القائمة. وفي كل حالة تم تحليل نتائج تغذية الفرن بهذه المولدات.

بينت النتائج استحالة القيام بتغذية أفران القوس الكهربائي من مجموعات توليد مستقلة وذلك مهما ارتفعت استطاعة هذه المولدات، كما تبين أن قيم التيار والتوتر الناشئ في المولدات كبير جداً وسيؤدي لتطبيق عزوم كهرومغناطيسية كبيرة على محاور الأجزاء الدوارة وبالتالي تلفها وتحطمها. كما أن توترات القضبان سوف ترتفع ويدخل النظام في حالة عدم التشغيل الحقيقي المأمون.