Анализ на инцидент и мерки за подобряване при изгаряне на високонапежен комутатор на трансформатора EAF

В момента фирмата разполага с два трансформатора на електрическа дъга (EAF). Вторичното напрежение варира от 121 V до 260 V, с номинална токова стойност от 504 A / 12,213 A. На високонапрегнатата страна има общо осем позиции за подключване, използвайки моторно управление на напрежението без контакт. Оборудването е оборудвано с реактор съответстващата капацитет, свързан поредно към определени точки на високонапрегнатата страна. Тези трансформатори работят повече от 20 години. През този период, за да се удовлетворяват променящите се изисквания на процеса на производство на стомана, бяха извършени няколко технически подобрения на системата за контрол на електродите и системата за защита на трансформатора, с цел осигуряване на безопасна и стабилна работа на оборудването. Но постигането на тази цел зависи критично от пълнотата и надеждността на взаимната връзка между вторичния защитен контур на EAF трансформатора и системата за контрол на електродите на дъговата печ. През последните години са се случили няколко случая на изгаряне на високонапрегнатия регулятор на позициите, което предизвика загриженост относно надеждността на свързаните взаимни връзки.

1 Феномен на инцидента

Изследванията на ядрата на трансформаторите показват, че всички откази включват изгаряне на високонапрегнатия регулятор на позициите. Във всеки случай, вторичната защита на високонапрегнатата страна работеше надеждно. Настройката на моменталната защита при прехлупване на високонапрегнатия ключ беше 6,000 A на първичната страна, което означава, че защитата ще активира само ако краткосрочният ток през регулатора на позициите надхвърли 6,000 A моментално. Но номиналният ток на самия регулятор на позициите е само 630 A.

2 Анализ на основната причина

Процесът на производство на стомана се състои от три етапа: топене, оксидация и редукция. По време на етапа на топене, тритефазната нагрузка се колебае значително, генерирайки големи пускови токове, които често са несбалансирани. Дори и по време на етапа на рафиниране, непрекъснатите промени в пътя на дъговото разряждане и ионизацията на дъговия зазор водят до постоянно несбалансирана нагрузка, което води до нулеви компоненти. Когато тези нулеви компоненти се отразяват върху звездовидно свързаната високонапрегната обмотка, те причиняват сместване на напрежението на нейтралната точка.

На базата на наблюдаваните феномени на отказ, бяха анализирани различни условия, които допринасят. Бяха проведени детайлни изучавания на електрическите контури на системата за контрол на електродите на дъговата печ, взаимната връзка между вторичния защитен контур на високонапрегнатата страна и позициите на регулятора на позициите при смяна на скоростта. Полеви тестове бяха повторено извършвани, за да се симулират дали условията, довеждащи до отказ, могат да се случат по време на производството на стомана. Накрая, бяха идентифицирани следните недостатъци в защитния контур на взаимната връзка на високонапрегнатата страна на EAF трансформатора. По време на производството на стомана, възникването на един от следните случаи може да доведе до изгаряне на регулятора на позициите:

• Изпълняване на смяна на позициите след изключване на високонапрегнатата мощност. По време на процеса на смяна на позициите с контролера на регулятора, цифровият дисплей може да покаже завършване, но регуляторът на позициите не е достигнал напълно своята позиция (т.е., контактната площ между движещите се и неподвижните контакти не е достигнала необходимата капацитет). Ако високонапрегнатата мощност бъде възстановена при тези условия, това може да доведе до междустолбови краткосрочни замиквания и последващо изгаряне на регулятора на позициите по време на производството на стомана.

• Смяна на позициите под напрежение, т.е. директно смяна на позициите на регулятора, докато дъговата печ работи.

• Подхранване под нагрузка, т.е. възстановяване на високонапрегнатата мощност, докато тритефазните електроди на дъговата печ все още са в контакт с топената стомана.

3 Мерки за подобряване

В сравнение с конвенционалните трансформатори, EAF трансформаторите имат следните характеристики: по-висока капацитет за прекомерна нагрузка, по-голяма механична устойчивост, по-голямо съпротивление при краткосрочно замикване, множество вторични нивоа на напрежение, по-високи отношения на преобразуване, ниско вторично напрежение (десетки до стотици волта) и висок вторичен ток (хиляди до десетки хиляди ампера). Контролът на тока в дъговата печ се осъществява чрез промяна на връзките на позициите на високонапрегнатата страна на трансформатора и коригиране на позициите на електродите.

По време на производството на стомана, според изискванията на процеса и операционната природа на EAF трансформатора, двата високонапрегнати ключа, инсталирани пред печта, работят десетки или дори стотици пъти на ден. Това поставя строги изисквания за производителността на вакуумните ключове и надеждността на защитните операции. Ето защо, дизайнът включва конфигурация "един в употреба, един в резерв", контролирана от операторската станция пред печта. Подхранването се осъществява чрез високонапрегнати кабели от централната подстанция на фирмата на 66 kV.

Учитывайки недостатъците в защитния контур на взаимната връзка, е важно да се предотвратят условията, които довеждат до изгаряне на регулятора на позициите по време на производството на стомана. Чрез анализ на взаимната връзка, симулационни тестове, структурно изучаване на регулятора на позициите и разбиране на процеса на производството на стомана, бяха разработени следните коригиращи мерки:

• Забрана на високонапрегнато подхранване, докато смяната на позициите не е напълно завършена;

• Забрана на смяна на позициите, докато високонапрегнатата страна е под напрежение;

• Забрана на подхранване на трансформатора под нагрузка.

4 Заключение

Чрез прилагането на гореспоменатите решения за преодоляване на недостатъците в защитния контур на взаимната връзка на EAF трансформатора, надеждността на система на взаимната връзка е значително повишена. Това ефективно предотвратява операционни грешки от страна на персонала, които могат да доведат до повреди на оборудването, осигурявайки безопасна, стабилна и надеждна работа на EAF трансформаторите. Това гарантира успешното изпълнение на производствените задачи на фирмата и значително намалява разходите за поддръжка на оборудването.