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Auteur(s)
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Maurice KRATZ : Ingénieur à l’École Nationale Supérieure d’Électricité et de Mécanique - Ingénieur-chercheur au service Matériel électrique (ERMEL) à la Direction des Études et Recherches d’Électricité de France
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Le four à arc d’aciérie est un outil de fusion destiné à fondre un métal primaire qui est, en général, de la ferraille, mais qui peut être de la fonte (solide ou liquide) ou encore des minerais préréduits.
C'est au début du XX e siècle que sont apparus les premiers fours à arc industriels. Depuis cette époque, bien que reposant sur les mêmes principes de base, les fours à arc ont connu un développement important aussi bien du point de vue technologique que du point de vue capacité de production. En effet, la capacité des fours modernes avoisine les 200 t avec une consommation énergétique comprise entre 400 et 500 kWh/t.
Les grands fours industriels représentent une part importante de la consommation d'énergie électrique dans le domaine industriel (près de 4 % de la consommation de la grande industrie en France). Selon certaines études prospectives, la filière électrique devrait continuer à croître pour couvrir, vers 2005-2010, environ 50 % de la production d'acier dans le monde.
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Principe du four à arc
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5. Phénomènes transitoires internes aux alimentations de fours à arc
5.1 Surtensions
Les alimentations électriques de fours à arc sont le siège de surtensions plus ou moins importantes qui peuvent causer des dommages importants à l’installation électrique et doivent, par conséquent, faire l’objet d’une attention particulière. De plus, dans certaines configurations particulièrement défavorables, ces surtensions peuvent se propager au sein du réseau de l’usine et causer des dommages aux installations annexes.
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Sur ces installations, on distingue les surtensions d’origine interne et les surtensions d’origine externe.
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Les surtensions d’origine interne dépendent du réseau d’usine et des composants qui le constituent. On peut citer en particulier :
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les surtensions de manœuvre des organes de coupure ;
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les surtensions liées à des phénomènes de ferrorésonance provoqués par la présence de circuits magnétiques saturables ;
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les surtensions consécutives à des phénomènes de résonance dus aux inductances et aux capacités du réseau d’alimentation ;
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les surtensions liées à des amorçages sur les circuits basse tension (accumulation de poussières, présence d’eau…).
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Les surtensions d’origine externe comprennent essentiellement les surtensions atmosphériques liées aux chocs de foudre sur les lignes.
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Dans une alimentation de four à arc, le composant le plus critique est le transformateur de four. En effet, la moindre avarie sur le transformateur de four se solde par un arrêt plus ou moins long de l’aciérie électrique, ce qui conduit à des pertes d’exploitation qui peuvent être très importantes selon la durée de l’arrêt de production.
Par conséquent, lors de la conception du réseau d’usine, le transformateur de four doit faire l’objet d’une protection bien étudiée de manière à être la plus efficace.
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Parmi les différentes solutions techniques susceptibles d’être mises en place pour faire face à ces phénomènes de surtensions, celles que l’on rencontre le plus souvent sur les installations de fours à arc sont :
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les parafoudres à oxyde de zinc ; le rôle de ces parafoudres est d’écrêter...
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Phénomènes transitoires internes aux alimentations de fours à arc
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - KRATZ (M.) - Effect of adding reactance in AC EAF. - 5th European Electric Steel Congress, 19-23 Juin 1995, Paris.
-
(2) - BEDIN (M.) - Electric arc furnace with current supplied via a saturable reactor. - 4th International Exhibition for Metallurgical Technology and Equipment, METEC 1994.
-
(3) - PELENC (Y.) - Appareillage électrique d’interruption à haute tension. - D 4 700. Traité Génie électrique, Techniques de l’Ingénieur, 2002.
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(4) - COURAULT (J.), DE PRÉVILLE (G.), SANHET (J.-L.) - Compensateurs statiques de puissance réactive. - D 4 318. Traité Génie électrique, Techniques de l’Ingénieur, 2002.
-
(5) - AYED (P.), BARBAZANGES (C.), LEMIERE (F.) - Aciérie électrique. - M 7 700. Traité Matériaux métalliques, Techniques de l’Ingénieur, 1995.
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NORMES
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Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 3 : Limites - Section 6 : Évaluation des limites d’émission pour les charges déformantes raccordées aux réseaux MT et HT - Publication fondamentale en CEM - CEI/TR 61000-3-6 - (1996-10)
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Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 3 : Limites - Section 7 : Évaluation des limites d’émission des charges fluctuantes sur les réseaux MT et HT - Publication fondamentales en CEM - CEI/TR 61000-3-7 - (1996-11)
-
Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 4-7 : Techniques d’essai et de mesure - Guide général relatif aux mesures d’harmoniques et d’interharmoniques, ainsi qu’à l’appareillage de mesure, applicable aux réseaux d’alimentation et aux appareils qui y sont raccordés - CEI 61000-4-7 - (2002-08)
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Ed. 1.1 édition consolidée Compatibilité électromagnétique (CEM) - Partie 4 : Techniques d’essai et de mesure - Section 15 : Flickermètre - Spécifications fonctionnelles et de conception - CEI 61000-4-15 - (2003-02)
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Coordination de l’isolement - Partie 1 : Définitions, principes et règles. - 60071-1 - 1993
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