臺灣博碩士論文加值系統

電弧爐負載產生電壓閃爍及功因的低落，嚴重影響配電系統的電力品質，為了減輕此問題，通常在系統上並聯靜態乏補償器來加以改善。傳統之改善方式是在不同電壓等級之電網上需裝置不同之靜態乏補償器，此方法改善效果好，但是改善設備費用高。
本論文介紹用一套靜態乏補償器來改善不同電壓準位之多數電弧爐之電壓閃爍，使用可程式控制器偵測各電網上之電弧爐操作情形，以改變靜態乏補償器之控制範圍。經由實際裝置驗證，此方法之改善效果雖不如傳統之不同電壓準位分開改善之做法，但亦可符合台電之電壓閃爍管制辦法之要求。

An ARC furnace load may cause voltage flicker and low power factor, which adversely affects power quality on the distribution power system. One way to alleviate the problem is to install a static var compensator in shunt with the distribution line. Traditionally, it requires different voltage-level static var compensators in multi-voltage arc furnaces. This approach is effective for flicker reduction, but needs higher investment.
In order to use a single static var compensator in multi-voltage arc furnaces for flicker reduction, a programmable logical controller is designed in this thesis, The controller detects the operation conditions of the furnaces and provides the information for firing angle setting of the compensator. The effect on flicker reduction of the scheme is not as good as the tradition one, but meets the regulation of Taiwan Power Company.

中文摘要…………………………………………………………… i
英文摘要…………………………………………………………… ii
誌謝………………………………………………………………… iii
圖目錄……………………………………………………………… vii
表目錄……………………………………………………………… ix
縮寫及符號對照表………………………………………………… x
第一章 緒論……………………………………………………… 1
1.1 研究動機 ……………………………………………… 1
1.2 文獻研讀 ……………………………………………… 2
1.3 研究方法 ……………………………………………… 4
1.4 本論文的貢獻 ………………………………………… 5
1.5 本論文之內容綱要 …………………………………… 6
第二章電弧爐的型態與電壓閃爍之關連………………………… 8
2.1 電弧爐之操作…………………………………………. 8
2.2 電壓閃爍對電力品質之傷害………………………….. 10
2.3 電弧爐的結構………………………………………….. 12
2.4 傳統式AC電弧爐……………………………………… 14
2.4.1 最大有效功及無效功………………………………. 17
2.4.2 最大無效功變動量………………………………… 18
2.5 DC電弧爐 …………………………………………….. 20
2.5.1 最大有效功及無效功……………………….…….. 20
2.5.2 最大無效功變動量………………………………… 21
2.6 SR AC電弧爐與SPLC AC電弧爐………………….. 22
第三章 電壓閃爍之計算與評估…………..…………………….. 24
3.1 電壓閃爍之定義…………………………………. 24
3.2 電弧爐 電壓閃爍值之預測方式 ……………… 27
3.3 台灣地區電壓閃爍值管制標準……………………….. 28
第四章 靜態乏補償器之原理與系統描述……………………… 30
4.1 SVC之補償動作原理 ………………………………… 30
4.2 SVC之方塊功能 ……………………………………… 31
4.2.1 三相TCR之控制功能…………………………….. 32
4.2.2 單相等效之控制功能……………………………… 32
4.3 觸發控制電路之架構………………………………….. 35
4.4 SVC補償率之評估 …………………………………… 38
第五章 應用SVC對電弧爐引起之電壓閃爍改善研究 ……… 40
5.1 傳統分開式之電壓閃爍改善作法 …………………… 41
5.2 本文之合併式電壓閃爍改善作法 …………………… 42
5.3 實際改善例研究 ……………………………………… 47
5.3.1 改善前之單線圖…………………………………… 48
5.3.2 電弧爐電壓閃爍之計算…………………………… 49
5.3.3 SVC容量之計算 ………………………………… 51
5.3.4 補償電容器之容量計算…………………………… 52
5.3.5 SVC容量及電壓閃爍改善檢討完成表…………… 53
5.4 改善後之效果確認 …………………………………… 57
5.4.1 電壓閃爍改善前、後比較………………………… 57
5.4.2 功率因數之改善前、後比較 …………………… 59
5.5 電弧爐生產效益分析研究 …………………………… 61
5.5.1 投入電力之增加及產量之增加…………………… 61
5.5.2 電極消耗減少……………………………………… 66
5.5.3 用電功率因數提高之電費抵減…………………… 66
5.6 SVC之投資回收……………………………………… 67
第六章 結論 …………………………………………………… 68
參考文獻…………………………………………………………… 70
作者簡介…………………………………………………………… 73

[1]台灣鋼鐵2001，台灣區鋼鐵工業同業公會編印，民國90年。
[2]台灣電力公司，電壓閃爍管制準則草案總說明，民國86年7月。
[3] 江榮城，電力品質時務(一) ，全華科技圖書股份有限公司，民國89年。
[4] 郭麟瑛，電壓閃爍及電力諧波計算實務，工業局鋼鐵工業專業人才訓練課程講議，民國82年2月26日。
[5] 社團法人電氣學會，“製鋼用アーク爐と電力供給にする關最近の動向”，電氣學會技術報告(Ⅱ部)，第72號，昭和53年12月。
[6]The Institue of Electrical Engineers of Japan, Denki Gakkai Gijyutsu Hokoku,Vol. 28, No. 5, January 1982.
[7] G. Manchur and C.C. Erven,“Development of a Model for Predicting Flicker From Electric Arc Furnace,”IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 7, No. 1, January 1992.
[8] IEEE std 519-1992, IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Elecrical Power Systems.
[9] 江榮城，台中地區161KV鋼鐵用戶電力品質調查分析報告，電力綜合研究所編印，民國89年12月。
[10] 吳啟瑞，電壓閃爍量測分析研究，經濟部能源委員會編印,民國89年12月。
[11] 江榮城，台電電力公司總合研究所技術服務報告，PRI-S-EP-88-16， 民國89年5月22日。
[12] 南條敏夫，煉鋼電弧爐設備與高效益進行，北京冶金工業出版社， 2000年。
[13] Etsuo Inagaki, Electronic Arc Furnace, Daido steel, August 1986.
[14]南條敏夫、吉田弘信，DCアーク爐のアーク現象，社團法人工業加熱，平成2年1月。
[15] M. Bedin, Electronic Arc Furnace With Current Supplied via a Saturable Reactor, DANIELI CENTRO MET, March 14, 1994.
[16] STACON Power System Company, SPLC®, Smart Predictive Line Controllers , 10.02 - SPLC Presentation, June 04, 2003.
[17] B. Bowman, Performance comparison-AC vs DC furnace, La Revue de Metallurgie-CIT, June 1993.
[18] B. Bowman, Performance comparison-AC vs DC furnace, an Update, Process Control System for Eletric Furnace Steelmaking 16th Annual Symposium, Nashville.TN, Nov. 1994.
[19] M. Aoki, Standard Method For Measurement of Voltage Fluctuations, UIE 9th International Congress, 1980.
[20]照明フリッカ基準值調查專門委員會：「アーク炉による照明フリッカの容許值」，日本電氣協同研究，第20卷第8號。
[21] 日新電機，〝北海道電力株式會社，西札愰変電所納めアーク炉の複数無效電力補償裝置について〞，日新電機技報，Vol. 26, No. 4, Dec. 1999。
[22] Toshiba, SVCS Control Panel Instruction Manual, June 2001.
[23] T.J.E. Miller, Reactive Power Control in Electronic System, October 1986.
[24] Toshiba, Rectifier Control and Pulse Amplifier 6H3H0694, 1994.
[25] 日新電機， TQCのQ&A，Jan. 2004。
[26] 日新電機，〝電壓フリッカ對策裝置(TQC) の制御方式とシミユレーション方法について〞， 新電機技報， Vol. 30, No. 3, Dec. 1993。
[27] 日新電機，大容量形無效電力電力補償裝置(TQC) について， March 2002。
[28] Wolfgang Hörger, AISE 1997 Annual Onvention, Sept. 29-Oct. 2, 1997.
[29]台灣電力公司，台灣電力公司營業規則，民國90年7月。