Электродуговые плавильные установки (дуговые печи) являются специфическим потребителем электроэнергии. Они характеризуются сравнительно низкими напряжениями горения дуги. При значительных мощностях печи это обусловливает очень большие токи (десятки килоампер). В процессе электроплавки металла сопротивление дуги резко изменяется, вследствие чего возможны частые короткие эксплуатационные замыкания электродов на металл и обрывы дуги. Все это сопровождается резкими и быстрыми изменениями потребляемых активной и реактивной мощностей, колебаниями тока и напряжения. Обрывы дуги могут вызвать значительные перенапряжения. Нежелательными являются также высшие гармонические, генерируемые дугой и проникающие в питающую сеть. Руднотермические печи отличаются более стабильным режимом работы. Для них эксплуатационные короткие замыкания и обрывы дуги маловероятны.
Для дуговых электросталеплавильных печей разрабатываются установки динамической компенсации реактивной мощности с тиристорными непрерывно или дискретно управляемыми преобразователями [100]. Разрабатываются соответствующие быстродействующие автоматические регуляторы реактивной мощности непрерывного и дискретного [101] действия.
|
|
Отмеченные особенности дуговых печей не позволяют подключать их к шинам источника питания. Дуговые сталеплавильные и Руднотермические печи присоединяются к питающим электросетям через отдельные для каждой установки согласующие электропечные трансформаторы, отличающиеся от обычных силовых трансформаторов.
Электропечные трансформаторы имеют высокий коэффициент трансформации и большие токи на стороне низшего напряжения, требующие установки измерительных трансформаторов на токи до /1 = 25 кА. Технологический процесс требует регулирования напряжения печи. Это осуществляется переключением секций обмотки высшего напряжения. Трансформаторы для печей средней и большой мощности снабжаются устройствами РПН. Напряжение на печи изменяют также переключением схемы соединения обмоток высшего напряжения трансформатора с треугольника на звезду. Трансформаторы дуговых электропечных установок выполняются с повышенной динамической стойкостью. Причем для ограничения тока эксплуатационного короткого замыкания примерно до трехкратного значения номинального тока желательно иметь трансформатор с большим реактивным сопротивлением. В ряде случаев оно оказывается недостаточным, поэтому последовательно с трансформатором включают реактор.
Устройства защиты. Для трансформаторов электропечных установок предусматривают следующие виды защит: токовую защиту без выдержки времени от многофазных коротких замыканий; токовую защиту от перегрузки; газовую защиту; защиту от однофазных коротких замыканий на землю. Несмотря на значительную мощность трансформаторов электропечных установок (Р т ³ 60 MBА), дифференциальная защита не предусматривается. Ее выполнение затруднено тем, что трансформаторы тока со стороны низшего напряжения отсутствуют или имеют характеристики, резко отличающиеся от характеристик трансформаторов тока со стороны питания.
|
|
Токовая защита без выдержки времени от многофазных коротких замыканий в двухфазном, двух- или трехрелейном исполнении устанавливается со стороны питания с током срабатывания /с.з = kзап Iт. ном, где коэффициент запаса kзап = 2,0 - 3,0 для рудно-термических печей и kзап = 3,0 - 4,5 для дуговых сталеплавильных
печей. Повышенные значения ^зап обеспечивают отстройку от токов эксплуатационных коротких замыканий.
Токовая защита от перегрузки включается через трансформаторы тока, установленные на стороне низшего напряжения. Если они отсутствуют, то используют трансформаторы тока со стороны питания. Для выполнения защиты используют реле типа РТ-80. Учитывая возможность несимметрии токов фаз, защиту от перегрузки выполняют трехфазной. Параметры ее срабатывания выбирают таким образом, чтобы при токе срабатывания /с.з. = (1,4 ¸ 1,5)/т.ном выдержка времени составляла tс.з. = 10с.
Газовая защита устанавливается согласно общим положениям, изложенным выше (см. § 13.5).
Защита от однофазных коротких замыканий на землю предусматривается, если это требуется по условиям работы сети с глухозаземленной нейтралью.
Устройство автоматического регулирования мощности. Автоматизация технологического процесса электропечной установки предусматривает [92]: быструю ликвидацию нарушения режима работы печи; поддержание мощности печи на определенном уровне и изменение напряжения, питающего печь, в соответствии с программой. Для восстановления режима работы печи используют автоматический регулятор мощности (АРМ), который воздействует на привод перемещения электродов. Регулирование напряжения и мощности осуществляют путем переключения ступеней напряжения электропечного трансформатора. Часто эту операцию выполняют вручную.
В настоящее время встречаются устройства АРМ различных типов: с электромашинным усилителем, с магнитными и полупроводниковыми усилителями, электрогидравлические регуляторы с различной системой приводов.
На рис. 15.4 показана принципиальная схема электрогидравлического регулятора со следящим золотником дроссельного типа [92]. Регулятор действует в зависимости от изменения соотношения между напряжением и током фазы электропечной установки, стремясь поддерживать это соотношение на уровне, соответствующем заданной мощности. Соотношение между напряжением и током контролируется измерительным органом, состоящим из двухфазных конденсаторных асинхронных электродвигателей М 1 и М 2, жестко соединенных друг с другом валом. На валу расположено зубчатое колесо 1, сцепленное с рейкой 2. При вращении вала зубчатое колесо 1 перемещает рейку 2, которая воздействует на шток управляющего золотника 3, и через него на золотник гидроусилителя 4 и плунжер силового цилиндра 5, перемещающего электрод. Вращающий момент электродвигателя M1 определяется значением фазного тока, а момент электродвигателя М2 - значением фазного напряжения. Моменты н направлены в противоположные стороны. Для заданного режима схема они равны и система неподвижна. Появление толчков тока свидетельствует о возникновении эксплуатационных коротких замыканий. При этом момент электродвигателя Ml возрастает и регулятор действует так, что плунжер 5 поднимает электрод. При снижении тока вследствие обрыва дуги или по другим причинам результирующий момент на валу изменяет направление и электрод опускается. В регуляторе предусмотрен демпфер 6, не позволяющий системе реагировать на кратковременные нарушения режима.
|
|