2.7.3 Линия высокого напряжения
Для подвода тока от высоковольтного распределительного устройства к печному трансформатору применяют разъединители, выключатели мощности и высоковольтный кабель.
2.7.3.1 Воздушный разъединитель
Это трехполюсный рубильник, который служит для снятия напряжения с главного (высоковольтного) выключателя и для создания видимого разрыва в цепи высокого напряжения (при ремонтах и др.). Его включают и выключают только при снятой нагрузке (выключенном главном выключателе). Кроме разъединителя, устанавливаемого в питающей цепи, в целях техники безопасности предусматривают установку заземляющих разъединителей. Разъединитель, заземляющий шины короткой сети, позволяет исключить возможность наведения в первичной обмотке печного трансформатора токов, опасных для изоляции обмоток трансформатора и для лиц, ведущих работу на стороне высокого напряжения.
Ножи и неподвижные контакты разъединителей изготовляют из меди. Не допускается установка разъединителя во взрывоопасных и пожароопасных помещениях, а также в среде с агрессивными газами (пары кислот, щелочей и т. д.). При включенном и отключенном положениях ножи запираются специальным зацепом, что исключает самопроизвольное открытие или закрытие их под влиянием силы тяжести, сотрясений и электромагнитных сил.
2.7.3.2 Выключатель мощности
Главный или высоковольтный выключатель предназначен для разрыва высоковольтной цепи под нагрузкой. Его устройство обеспечивает гашение электрических дуг, возникающих между контактами выключателя в момент их разъединения. В зависимости от способа гашения дуги различают масленые, воздушные, электромагнитные и вакуумные выключатели. В масленом выключателе дугу размыкания гасит минеральное масло, заполняющее бак выключателя. В воздушном выключателе дугу гасит поток сжатого воздуха, он является пожароопасным и взрывоопасным. В электромагнитном выключателе гашение дуги производится создаваемым в момент размыкания контактов поперечным магнитным полем. Преимущество этого выключателя является то, что он не нуждается в сжатом воздухе и изоляционном масле. Вакуумный выключатель, используемый в цепях с напряжением 110 кВ и более, отличается высоким сроком службы, поскольку его контакты расположены запаянной вакуумной дугогасительной камере.
Главный или высоковольтный выключатель служит для всех оперативных включений и выключений печной установки во время ее работы. Кроме того, по сигналам соответствующих датчиков он отключает установку при нарушении нормального режима работы (росте силы тока в короткой сети, повышении температуры масла в системе охлаждения трансформатора и температуры воды в системе охлаждения элементов печи и др.).
2.7.4 Короткая сеть
Короткой сетью называют токоподвод от трансформатора до головки электродержателя, она состоит из двух участков. Пакета плоских медных шин 2 и 3, соединяющих выводы трансформатора с гибким токопроводом 4. Пакета медных шин или водоохлаждаемых труб 5, соединяющих гибкий токопровод с находящимся в электрододержателе 6 электродом 7 (рис. 36).
Рис.36. Схема короткой сети
Ввиду большой потребляемой печью мощности (несколько десятков тысяч киловатт) и низкого напряжения дуги (100–400) В по короткой сети протекают токи силой до нескольких десятков тысяч ампер. Для уменьшения потерь на нагрев плотность тока обычно принимают в шинах и водонеохлаждаемых кабелях равной 1,5, в гибких водоохлаждаемых кабелях (2,3–3), в водоохлаждаемых трубах (3–3,5) А/мм2. Токопровод короткой сети выполняют, как правило, из медных шин.
Большая сила тока требует большого сечения проводников, которое составляет несколько тысяч квадратных миллиметров на фазу. Большие сечения, малая длина, сложные конфигурации и шихтовка проводников усиливают обычно мало заметные при частоте 50 Гц явления поверхностного эффекта (вытеснение тока из середины проводника на поверхность), эффекта взаимодействия между собой тока одной фазы, протекающего нескольким параллельным шинам, а также взаимодействия общего тока одной фазы с током другой фазы.
Поскольку на пути от трансформатора до электродов протекает ток большой силы до (50–100) кА, электрические потери пропорционально величине тока в квадрате, длину короткой сети стараются делать минимальной, а печной трансформатор устанавливают, возможно ближе к печи. Длина гибкого участка должна обеспечить возможность наклона печи и подъема и опускания электродов.
Несмотря на относительно небольшую (несколько метров) длину вторичного токопровода, его активное и особенно индуктивное сопротивления являются определяющими для характеристики электрической установки в целом.
Электрический к.п.д. установки и ее cos φ в значительной мере определяются параметрами короткой сети. Очень важным является уменьшение индуктивного сопротивления короткой цепи, которое в (3–7) раз больше активного и определяет коэффициент мощности (cos φ). Так как точно рассчитать сопротивление короткой сети невозможно, на вновь построенной печи должен быть проведен опыт короткого замыкания для определения истинных значений индуктивного и активного сопротивлений короткой сети, позволяющий построить рабочие характеристики для определения оптимальных режимов рабочей части печи.