СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Техническая характеристика

. Описание технологического процесса участка

. Описание ЭТУ как приемника электроэнергии

. Графики нагрузки участка

. Планировка участка с двумя печами ДСП-200 и одной ДСП-100

. Схема электроснабжения участка

. Расчет токов короткого замыкания

. Выбор силового оборудования ЭТУ

. Расчет параметров срабатывания релейной защиты

. Разработка силовой схемы питания ДСП-100

. Схема управления, защиты и сигнализации

. Вид печной подстанции ДСП-100

Заключение

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Основными агрегатами, обеспечивающими выплавку качественных легированных сталей и сплавов, являются дуговые сталеплавильные печи. У нас в стране применяются ДСП емкостью 200 т и мощностью до 90 МВА. За границей работают печи емкостью 320-350 тонн и мощностью до 160 МВА. Они представляют собой трехэлектродные устройства, питаемые от высоковольтной сети током промышленной частоты через трехфазные понизительные трансформаторы.

Питание ДСП осуществляется от главной понизительной подстанции (ГПП) в основном по радиальным схемам. Учитывая, что ДСП являются по надежности электроснабжения потребителями второй категории, предусматривается резервирование печной нагрузки. Для этого ГПП получают питание минимум от двух линий, имеют в своем составе два и более силовых трансформатора или автотрансформатора.

Выбор систем электроснабжения ДСП во многом определяется стремлением уменьшить влияние их резкопеременной нагрузки на качество электроэнергии. Одним из вариантов является подключение ДСП в точку с максимально возможной мощностью короткого замыкания. Другим вариантом является питание ДСП по схеме глубокого ввода с максимально возможным напряжением. К сожалению, в настоящее время отсутствует необходимое оборудование (печные трансформаторы и выключатели высокого напряжения с требуемыми коммутационной способностью и ресурсом работы) на напряжение 110 кВ и выше. Поэтому применяется напряжение 6, 10 и 35 кВ, что требует обычно дополнительной трансформации на ГПП, питаемых от линий 110 и 220 кВ. способом повышения мощности короткого замыкания является параллельная работа линий и трансформаторов, обеспечивающих надежное питание цехов с ДСП. Кроме того, для уменьшения влияния ДСП на работу других потребителей внутри завода применяются специальные схемы. Наиболее простым вариантом является питание ДСП и спокойной нагрузки от разных секций ГПП или различных трансформаторов.

Иногда практикуется подключение ДСП и спокойной нагрузки через трансформатор с расщепленной обмоткой. При прохождении в одной ветви обмотки трансформатора резкопеременного тока в другой появляется положительная ЭДС, которая уравновешивает появившиеся колебания напряжения.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Номинальная мощность цеха	192,1 МВт
Полная максимальная мощность цеха	250 МВт
Максимальная мощность цеха	187,5 МВт
Средняя нагрузка	180,5 МВт
Среднеквадратичная нагрузка	194,6 МВт
Заявленная мощность цеха	225 МВт
Количество печей	Одна печь ДСП-100 и две печи ДСП-200
ДСП-100	Номинальная мощность: 60000 кВ∙А Тип трансформатора: ЭТЦ-63000/35 Первичное напряжение: 35 кВ Пределы вторичного напряжения: 560-215 В Число фаз: 3 Частота тока: 50 Гц Удельный расход электроэнергии: 400 кВт*ч/т Номинальный ток электрода: 62,7 кА
ДСП-200	Номинальная мощность: 95000 кВ∙А Тип трансформатора: ЭТЦНДТ-170000/35-УЗ Первичное напряжение: 35 кВ Пределы вторичного напряжения: 981-343 В Число фаз: 3 Частота тока: 50 Гц Удельный расход электроэнергии: 400 кВт*ч/т Номинальный ток электрода: 70,6 кА

1. Описание технологического процесса участка

В современных сталеплавильных цехах с электропечами ёмкостью 100-200 т шихтовый пролёт, как правило, пристраивают к главному зданию цеха. Скрап в шихтовый пролёт доставляется в контейнерах на платформах по железной дороге или на большегрузных автомобилях. Небольшую часть скрапа для корректирующих добавок можно доставлять теми же видами транспорта без контейнеров. Для складирования контейнеров выделяют специальные площадки, для хранения корректирующих добавок скрапа - закрома. Скрап в бадьи загружают контейнерами с помощью мостового крана, корректирующие добавки скрапа - магнитами и специальными захватами.

Шихтовый пролёт оснащают мостовыми кранами, оборудованными двумя расположенными параллельно тележками (для транспортировки и кантования контейнеров со скрапозахватывающим устройством), а также весами. Бадьи со скрапом передают в печной пролёт на поперечных самоходных тележках с весовым устройством; для каждой электропечи сооружают один путь. Для загрузки шихты в электропечи рекомендуется использовать бадьи грейферного типа. Транспортировку бадей в печном пролёте и загрузку печей предусматривают литейными кранами с весовыми устройствами.

В последнее время в нашей стране и за рубежом строят электросталеплавильные цехи в основном двух типов.

Наиболее распространены цехи, где электропечи размещают на границе печного и разливочного пролётов, при этом для завалки скрапа и обслуживания электропечей используют краны печного пролёта, для слива металла в ковш - кран разливочного пролёта.

В цехах второго типа электропечи размещают только в печном пролёте, где проводят завалку скрапа и слив металла. Печной пролёт отделяют от других пролётов стенками (с использованием шумоизолирующих материалов), имеющими ворота. Печи размещены в шумодымоизолирующих кожухах, представляющих собой камеру, имеющую переднюю, боковые, заднюю стенки и крышу. В передней стенке и в крыше для подачи и загрузки шихты предусмотрены проёмы, закрываемые створками. В задней стенке также имеется закрываемый проём для выдачи ковшей со сталью и шлаком. Защита персонала от дыма и шума в цехах требует дальнейшего совершенствования.

Металл из электропечи сливают в ковш, стоящий на сталевозе. Шлак из цеха вывозят в ковшах по железной дороге или автотранспортом. Для хранения и дозирования сыпучих материалов и ферросплавов сооружают отдельный пролёт. Большую часть сыпучих материалов и ферросплавов загружают в печь через дополнительное отверстие в своде, нагретые ферросплавы - с помощью мульдозавалочной машины. Предусматривается внепечная обработка металла в ковше и вакуумирование, разливают сталь на МНЛЗ.

2. Описание эту как приемника электроэнергии

Рассматривая ЭТУ как передатчик электроэнергии следует отметить, что от работы ЭТУ качество электроэнергии не должно стать хуже, чем это определено ГОСТом, так как существует целый ряд устройств, которые критичны к этим показателям качества. С другой стороны ЭТУ являются приемниками, которые предъявляют свои требования к получаемой электроэнергии. Для характеристики приемников принято пользоваться следующими показателями:

) Мощность;

) Напряжение;

) Род тока;

) Частота;

) Фазность;

) Удельный расход электроэнергии;

) Режим работы;

) График нагрузки;

) Категория надежности;

) Электровооруженность;

) Стабильность расположения оборудования;

) Коэффициент мощности;

) Симметрия.

Питание ДСП производится обычно по системе глубокого ввода от энергосистемы на напряжении 10 кВ трехфазного переменного тока промышленной частоты, хотя применяют и более высокие напряжения. Удельный расход электроэнергии около 450 кВт ч/т.

Нагрузка ДСП является циклически неравномерной. Индивидуальные графики нагрузки ДСП имеют ступенчатый характер, однородный по сменам и суткам в силу непрерывности производства стали на металлургических и большинстве машиностроительных мероприятий.

Коэффициент загрузки печного трансформатора определяет его среднюю загрузку в период включения. Его значения лежат в пределах 0,4-0,45 и в значительной степени зависят от коэффициента включения. При групповой работе печей Ки и Кз относятся к питающим вводам и силовым трансформаторам ГПП. С увеличением числа печей в группе коэффициент загрузки приближается к коэффициенту использования.

ДСП являются крупными потребителями реактивной мощности, что вызвано значительным реактивным сопротивлением электрической цепи печи. Реактивное сопротивление является очень важным фактором, определяющим возможности использования печного трансформатора.

Значительное реактивное сопротивление электрической цепи приводит к низким значениям коэффициента мощности установки. С увеличением емкости ДСП происходит опережающий рост потребления реактивной мощности и снижения вследствие этого коэффициента мощности.

Обычно в печах меньшей емкости наименьший наблюдается в период расплавления. Это связанно с использованием максимальных рабочих токов и повышенным содержанием в них высших гармоник из-за нелинейности дуги. Однако при проведении металлургических периодов на интенсивных режимах, что характерно для сверхмощных печей, в эти периоды тоже имеет низкое значение из-за необходимости применять большие значения токов в целях снижения длин дуг и их воздействия на огнеупорную футеровку.

Коэффициент мощности значительно колеблется по периодам плавки и зависит от выбора рабочей точки режима на электрической характеристике печи, усредненное значение коэффициента мощности для ДСП-25 составляет 0,8.

С точки зрения бесперебойности электроснабжения по ПУЭ ДСП относят к потребителям второй категории, т.е. должны иметь резервный источник питания, переход на который может осуществляться дежурным персоналом. Что касается стабильности расположения оборудования, то в связи с тем, что технологический процесс существенно не меняется, следовательно, особых требований по гибкости к строительной части здания не предъявляется. Электровооруженность труда высока.

ДСП имеют ярковыраженный резкопеременный характер нагрузки. Колебания токов, а, следовательно, и активной, и реактивной мощностей зависят от многих причин, связанных с физическими и технологическими явлениями, проходящими в ванне печи. Колебания разделяются на регулярные и нерегулярные.

Нерегулярные колебания токов и напряжений дуг, особенно сильные в период расплавления, связаны с неблагоприятными условиями зажигания и горения дуг, замыканиями электродов с шихтой, обрывами дуг при обвалах и резкими перемещениями при этом электродов.

Относительно регулярные колебания токов и напряжений с частотой 2-10Гц вызываются перемещением дуг под действием электродинамических сил, вибрацией электродов, внезапными изменениями проводимости в зоне горения дуг из-за испарения металла, колебанием поверхности ванны жидкого металла при его кипении и т.д.

Колебания режима в одной фазе могут возникнуть и при изменении режима в других фазах. Они определяются магнитной связью токоподвода и неавтономностью управления отдельными фазами в условиях питания печей по трехфазной схеме без нулевого провода.

Кроме колебания токов и активной мощности происходят колебания и реактивной мощности, что вызывает соответствующие колебания напряжения. Значительная часть спектральной области колебаний реактивной мощности приходится на частоты, наиболее вредные для зрения, что делает особенно актуальными меры по ликвидации последствий колебательного режима.

Колебания напряжения на шинах питающих ДСП подстанций достигают больших значений, которые далеко выходят за допустимые пределы. Это неблагоприятно сказывается на работе других приемников.

Обычно в электросталеплавильных цехах устанавливается группа ДСП. Число печей, питающихся от одного ввода, колеблется от 2 до 10. Наибольшее распространение получили варианты двух или трех одинаковых печей в группе.

Графики нагрузок ДСП, работающих в одном цехе, нельзя считать строго независимыми. Зависимость графиков обуславливается общностью программы цеха, ограниченностью числа кранов, ковшей. В тоже время циклы плавок отдельных печей сдвинуты случайным образом. Наиболее тяжелым режимом системы электроснабжения является совпадение периодов расплавления на нескольких печах.

ДСП характеризуется несимметричным распределением токов и мощностей по фазам. Несимметрию разделяют на статическую и динамическую. Статическая несимметрия вызвана не одинаковостью сопротивлений токоподвода и контактных соединений. Коэффициент асимметрии может достигать 30-40%, что влечет за собой неравенство выделения мощностей под электродами и появления «дикой» и «мертвой» фаз.

Динамическая несимметрия вызывается неодинаковостью условий зажиганий дуг под различными электродами, несовпадение моментов эксплуатационных КЗ электродов и т.д.

Режим дуговой печи характеризуется несинусоидальностью токов и напряжений, которая вызвана нелинейностью электрической дуги как приемника электроэнергии. Степень проявления нелинейности зависит от состояния шихты в печи и температурных условий горения дуги. Начало этапов расплавления металла и проплавления колодцев происходит при неустойчивом горении дуг на холодную шихту, кривые напряжения и тока существенно искажены.

Искажение кривых токов и напряжений различны по фазам печи, имеют вероятностный характер и закономерно изменяются по периодам плавки.

Характерной особенностью режима ДСП является появление при определенных условиях высокочастотных колебаний, частота которых лежит в широком диапазоне частот - от сотен герц до десятков килогерц, а амплитуда доходит до (0,4-0,5) . Это влияние вызвано нелинейностью ВАХ дуги, имеющей падающий участок, на котором динамическое влияние дуги отрицательно. Поэтому высокочастотные колебания проявляются в основном в период расплавления.

Кроме статического изменения режима ДСП характеризуется колебательным характером изменения тока, а следовательно, и мощности. При этом дополнительно возникают колебания напряжения, которые оказывают нежелательное воздействие на питающую сеть и работу подсоединенных к ней потребителей. Уменьшение этого влияния можно добиться различными путями. Один из них заключается в применении компенсации реактивной мощности с помощью управляемых динамических компенсаторов реактивной мощности или продольно-емкостной компенсации. Второй реализуется выбором рациональной схемы электроснабжения с повышенной мощностью КЗ.