книги из ГПНТБ / Иванько, В. Ф. Пультовщик сталеплавильной электропечи учеб. пособие

но несколько ступеней вторичного напряжения (см. рис. 46,10).

2. Переключая первичную обмотку с соединения тре­ угольником в соединение звездой при повторении тех же отпаек, получаем еще ряд вторичных значений напряже­

го трансформатора устанавливается для самой высокой ступени вторичного напряжения, а на следующих ступе­ нях снижается пропорционально уменьшению вторичного напряжения. Это не лимитирует работу электропечи, так как максимальная мощность нужна только в период рас­ плавления шихты.

На печах малой мощности печные трансформаторы включаются с дросселем (реактором) для ограничения эксплуатационных токов короткого замыкания. Печи большой мощности с более длинными короткими сетями и в связи с этим увеличенным индуктивным сопротивле­ нием не имеют дросселя.

Таковы особенности печных трансформаторов, в остальном они подобны силовым и для них применимы все формулы, рассмотренные ранее для силовых транс­ форматоров.

Дроссель имеет свой магнитопровод, который отли­ чается от магнитопровода трансформатора тем, что со­ держит прокладки, выполненные из немагнитного мате­ риала. Вследствие этого при токах короткого замыкания не наступает насыщение стали и индуктивное сопротив­ ление дросселя сохраняет свою величину. Если бы насту­ пало насыщение стали, то уменьшалось бы индуктивное сопротивление дросселя, а ток короткого замыкания воз­ растал бы, что весьма нежелательно.

Находящиеся в настоящее время в эксплуатации печ­ ные трансформаторы очень разнообразны. Приведем тех­ нические данные одного из трансформаторов последних выпусков: тип ЭТЦП-21000/35.

Тип расшифровывается: электропечной, трехфазный с принудительной циркуляцией масла, наибольшее напря­

= 1,73-384-24100.

Трансформатор имеет 8 ступеней вторичного напряже­ ния: 384, 329, 256, 288 и 220, 190, 148, 166; первые четыре соответствуют соединению первичной обмотки треуголь­ ником, а вторые четыре — соединению звездой. Вторич­ ная обмотка постоянно соединена в треугольник. Очевид­ но, что напряжению 384 в соответствует наименьшее чис­ ло витков в первичной обмотке, а 256 в — наибольшее (при неизменном числе витков вторичной обмотки). Но­ минальный вторичный ток неизменен для всех ступеней напряжения, а первичный ток уменьшается со снижением вторичного напряжения.

По паспортным данным этого трансформатора при номинальной нагрузке его расход охлаждающей воды должен составлять 800 л/мин, а циркуляция масла 1600 л/мин. Как показал опыт эксплуатации, эти данные завода-изготовителя были завышены и их удалось снизить.

Полная масса трансформатора 53 т, трансформатор­ ного масла 16 г, выемной части 30 т. Потери холостого хода составляют 47 квт-ч на ступени 384 в, короткого за-' мыкания — 147 квт-ч. Напряжение короткого замыкания 9,3%.

На основании имеющихся потерь подсчитаем коэффи­ циент полезного действия трансформатора при работе на ступени 384 в с номинальной нагрузкой и средневзве­ шенным коэффициентом мощности за период расплавле­ ния cos ф2 = 0,83:

Переключение ступеней напряжения на трансформа­ торе 16000 ква производится дистанционно с помощью электродвигателя постоянного тока, но перед переклю­ чением должен бы т ь отключен главный масляный выклю­ чатель. Переключение трансформатора под напряжением недопустимо, так как он не рассчитан на такую работу.

Как отмечено выше, трансформатор охлаждается пу­ тем принудительной циркуляции масла через маслоохла­ дитель, охлаждаемый проточной водой. Все трансформа­ торы с принудительной циркуляцией масла имеют глад-

132

которое отводит тепло от нагревающихся обмоток и же­ леза трансформатора к стенкам бака (кожуха). Стенки бака трансформатора для рассеивания тепла в окружаю­ щем воздухе выполняют с большой поверхностью, уста­ навливая на поверхности бака трубчатые или ребристые радиаторы.

Иногда для улучшения охлаждения применяют допол­ нительный обдув стенок бака с помощью вентилятора.

Следует отметить, что при принудительной циркуля­ ции масла перепад температуры между нагревающимися частями и маслом больше, чем при естественном мас­ ляном охлаждении. Поэтому при контроле нагрева транс­ форматора по температуре верхних слоев масла в транс­ форматоре для системы принудительной циркуляции мак­ симальная температура допускается ниже (65—70°С), чем при естественном масляном охлаждении (85—90°С). Нужно помнить, что нельзя работать при системе прину­ дительной циркуляции, если перекрыта подача воды или остановлен масляный насос.

Трансформаторное масло является хорошим изолято­ ром. Оно увеличивает электрическую прочность в проме­ жутках между обмотками и, обладая хорошей теплопро­ водностью, способствует лучшему отводу тепла от магнитопровода и обмоток поверхности бака и далее в окружающую среду. Трансформаторное масло боится ув­ лажнения и соприкосновения с влажным воздухом и кис­ лородом, поэтому на крышке бака устанавливают рас­ ширитель, обеспечивающий работу масла при нагреве и охлаждении. Поверхность масла в расширителе во много раз меньше закрытой поверхности масла в баке и контакт с воздухом также меньше. Последнее время для полного предотвращения увлажнения на трансформаторах мощ­ ностью 1000 ква и более устанавливают сосуды с силикагелем. Крышка бака съемная, крепится к баку болта­ ми с уплотнительной маслоупорной прокладкой. Для большинства трансформаторов средней мощности к кры­ шке бака крепится магнитопровод с обмотками, поэтому он снимается и устанавливается вместе с крышкой. В крышку вваривают карманчики для термометра или термосигнализатора. В настоящее время имеются транс­ форматоры, заполняемые соволом и совтолом — негорящими изоляционными жидкостями. Эти жидкости ядо­ виты.

134

На крышке трансформатора устанавливаются также выхлопная труба диаметром-20—30 см, закрытая мем­ браной из стекла или прессшпана. Если внутри транс­ форматора происходит повреждение, то большое количе­ ство образовавшихся газов разрывает мембрану и выхо­ дит наружу без повреждения бака.

На трубе, соединяющей расширитель с трансформа­ тором, устанавливается газовое реле, защищающее трансформатор от внутренних повреждений, которые со­ провождаются выделением газов. Газовое реле имеет две пары контактов, расположенные одна над другой. Каж­ дая пара контактов находится в поплавке, содержащем немного ртути. Когда газовое реле заполнено маслом, поплавок находится в таком положении, что ртуть не за­ мыкает контакты. Если выделяется немного газов внут­ ри трансформатора (повреждение незначительное), газы проходят в верхнюю часть газового реле, вытесняя имею­ щиеся там масла; поплавок опускается и замыкается первая пара контактов, действующая на сигнал. При зна­ чительном газообразовании срабатывает также второй поплавок реле, дающий импульс на отключение транс­ форматора. Этот вид защиты трансформатора называет­ ся газовой защитой.

Для правильной работы газового реле необходимо: а) устанавливать трансформатор так, чтобы был

подъем (2—3°) к той части крышки, где установлено га­ зовое реле;

б) следить за нормальным уровнем масла в расши­ рителе согласно меткам, соответствующим температуре окружающего воздуха: —35°, +15°, +35°, так как при отсутствии масла в расширителе происходит ложная работа газовой защиты.

Под трансформатором должна сооружаться маслосборная яма, рассчитанная на полный объем масла из трансформатора в случае вытекания масла при аварии. Маслосборная яма перекрывается решетками, на которые насыпается слой гравия толщиной 25 см, предохраняю­

матор защищают также:

а) от частых эксплуатационных токов короткого за­ мыкания; эта защита осуществляется с помощью макси­ мальных реле (питаемых от трансформаторов тока на

135

вторичной стороне) с выдержкой времени; если слишком продолжительный обвал шихты и автоматические регу­ ляторы не успевают вывести электрод из металла, сра­ батывает защита и отключает главный выключатель печи;

б) от аварийных токов короткого замыкания, которые могут возникнуть при повреждении трансформатора или на его подключении, эта защита мгновенного действия работает с помощью токового реле мгновенного действия, включаемого в цепь трансформаторов тока на фидере печи (см. рис. 46, 13); этот вид защиты называют токо­ вой отсечкой.

После срабатывания газовой защиты или токовой от­ сечки трансформатор обязательно осматривают и выяс­ няют причини, вызвавшие работу защиты. Если в газо­ вом реле будет установлено наличие горящего газа или обнаружена плохая изоляция обмоток или другие види­ мые повреждения и разрушения, то включать трансфор­ матор нельзя.

Все трансформаторы и оборудование маслоохлаждения трубопроводы (за исключением приборов) следует покрасить хорошей краской в серый, серо-голубой, чер­ ный цвет и содержать в чистоте. Печные трансформато­ ры размещаются на уровне печи в специальной камере. Отверстия камеры трансформатора, где выходят шинопроводы короткой сети, тщательно закрывают от попа­ дания искр от печи и загрязнений. Рекомендуется в камере трансформатора создавать некоторое избыточ­ ное давление воздуха, чтобы в камеру проникало мень­

Так, трансформатор 20000 ква имеет первичное напря­ жение 35 кв, вторичное от 430 до 145 в, число ступеней не менее 18, причем переключение ступеней напряжения производится под нагрузкой, за исключением переклю­ чения со звезды на треугольник и обратно, когда транс­ форматор должен отключаться от сети.

Трансформаторы новой серии мощностью 4000 ква и выше можно перегружать в период расплавления ших-

136

ты на 20%. Время перегрузки и чередование перегрузки с номинальной нагрузкой устанавливают для каждого трансформатора отдельно в зависимости от его мощ­ ности.

§ 5. КОРОТКАЯ СЕТЬ

Короткой сетью дуговой электропечи называют токопроводящую ошиновку от выводов вторичного напря­ жения печного трансформатора до электродов, а также сами электроды. Протяженность короткой сети зависит от емкости электропечи. Весьма большое влияние на работу электропечи и ее технико-экономические показа­ тели оказывает короткая сеть: ее конструктивное испол­ нение, исправное состояние и эксплуатация.

Внастоящее время проводятся исследовательские работы с целью совершенствования конструкции корот­ кой сети и улучшения ее эксплуатации.

Вбольшинстве случаев индуктивное сопротивление короткой сети превышает индуктивное сопротивление

с различными схемами соединения. Рассмотрим кратко эти схемы.

по каждой фазе короткой сети и обмоткам трансфор­ матора протекают линейные токи, которые замыкаются через дуги на металле печи, образуя нулевую точку приемника. Электропечи с схемой 1 небольшой мощно­ сти и встречаются редко

2. Вторичная обмотка печного трансформатора сое­ динена треугольником. Треугольник обычно собирают внутри камеры трансформатора и от трех концов тре­ угольника отходят три шинных пакета через стену трансформатора. В этой схеме соединения через вторич­ ные обмотки трансформатора протекают фазные токи

1 Имеются в эксплуатации со схемой 1 печи емкостью 50 т, у которых вторичную обмотку трансформатора переключили с тре­ угольника на звезду, чтобы повысить вторичное напряжение.

137

и индуктивное сопротивление обмоток оказывается в три раза меньше, чем при соединении звездой. Но от выводов треугольника через фазы короткой сети протекают ли­ нейные токи. Таким образом, в схеме 2 уменьшается ин­ дуктивное сопротивление по сравнению со схемой 1, по­

этому схема 2 имеет преиму­ щественное применение.

Рассмотрим участки ко­ роткой сети для данной схе­ мы — соединение треуголь­ ником в камере трансформа­ тора (рис. 52).

На участке 1 шины начала и конца обмотки каждой фазы располагают на возможно близком расстоянии что­ бы снизить индуктивность. На участке схемы со значком Л соединяют ошиновки в треугольники и от соединения уже протекают линейные токи. От соединения треуголь­ ником начинается участок ошиновки 2, который заканчи­ вается на выходе из камеры трансформатора кронштей­ ном'для подключения гибких кабелей. На участке 2 уста­ навливают трансформаторы тока. Участок '3 — гибкие кабели, которые на печах малой и средней мощности представляют собой голый медный кабель, а на печах

136

большой мощности — водоохлаждаемыо, изолированные. Участок 4 короткой сети находится па электрододержателе и обычно выполняется медными трубами, охлаж­ даемыми водой. Заканчивается участок 4 электрододержателем, в котором зажимается электрод и ток с медных труб через контактные зажимы электрододержателя по­ ступает па электрод.

Рис. 54. Схема короткой сети — треугольник с четвертой стойкой:

а — трехпроводная несимметричная схема звезда на электродах (вторичные обмотки трансформатора соединены в треугольник на выходе из трансфор­

3. Вторичная обмотка соединена треугольником, кото­ рый собирается на головках электрододержателей. Для этого к головкам электрододержателей подводят ошинов­ ку шести полуфаз, т. е. от трех начал обмоток и от трех концов. В данном случае по ошиновке короткой сети про­ текают фазные токи, а по электродам — линейные. Оши­ новка полуфазы начала и полуфазы конца одной и той же фазы располагаются па минимально допустимом рассто­ янии (бифилярно), благодаря чему токи в полуфазах одной фазы направлены взаимно противоположно и сво­ им действием значительно уменьшают магнитный поток фазы и, следовательно, ее индуктивность. Эта схема при­ меняется в двух вариантах: несимметричный треуголь­ ник на электродах и треугольник па электродах с четвер­ той стойкой. Рассмотрим кратко каждый вариант схемы.

139

двух фаз (а и Ь), индуктивность же некомпенсированной фазы остается значительной. По такой схеме работают 80-т электропечи и некоторые 50-т.

На рис. 54 изображен треугольник на электродах с четвертой стойкой. Снижение индуктивности происхо­

имеются 20-т электропечи, работающие с короткой сетью по второму варианту. Технико-экономические показатели этих печей хорошие. Средневзвешенный коэффициент мощности 20-г электропечей составляет 0,85. Гибкие ка­ бели на этих печах изолированные, сечение их 400 мм2.

§ 6. «ДИКАЯ» И «МЕРТВАЯ» ФАЗЫ НА ЭЛЕКТРОПЕЧИ

Вторичное напряжение печного трансформатора оди­ наково во всех фазах. Если во время работы электропечи установить одинаковые токи во всех трех фазах и изме­ рить фазные напряжения между головкой электрододержателя и подиной печи, то эти напряжения окажутся раз­ личными для всех трех фаз. Различными будут и мощно­ сти, выделяющиеся в фазах, хотя токи одинаковы. Это явление хорошо известно персоналу, работающему на электропечах, по результатам расплавления металла под электродами. Под одним из электродов металл плавится быстрее, чем под другими, и выделяемая мощность боль­ ше; эту фазу называют «дикой» или «резкой». Дикая фа­ за расположена на одном из крайних электродов электро­ печи. Другая крайняя фаза характеризуется плохим плавлением металла и ее называют «мертвой» или «ти­ хой». Что касается среднего электрода, то мощность, вы­ деляющаяся под ним, не является средним арифметиче­ ским мощностей двух крайних фаз, а приближается к мощности дикой фазы. Такое неравномерное распреде­ ление мощностей по фазам нежелательно для нормаль­ ного процесса плавки как по производительности, так и по качеству 1 стали и стойкости футеровки.

1 Неравномерное выделение мощности по фазам трехфазной пе­ чи особенно неблагоприятно сказывается на качестве стали, выплав­ ляемой методом электрошлакового переплава.

140