Analyse af ulykker og forbedringsforanstaltninger for EAF-transformator højspændingsstyring udbrydning

I øjeblikket opererer virksomheden to elektriske bueovn (EAF) transformatorer. Sekundærspændingen ligger mellem 121 V og 260 V, med en nominel strøm på 504 A / 12.213 A. Højspændings-siden har i alt otte tap-positioner, der anvender motor-drevet afkoblet spændingsregulering. Udstyret er udstyret med en reaktor af tilsvarende kapacitet, der er forbindelse i serie til de angivne taps på højspændings-siden. Disse transformatorer har været i drift i over 20 år. I løbet af denne periode er flere tekniske opgraderinger blevet gennemført på elektrodekontrolsystemet og transformatorbeskyttelsessystemet for at imødekomme de skiftende krav i stålproduktionsprocessen, med det mål at sikre sikkert og stabil drift af udstyret. Dog afhænger dette mål kritisk af fuldstændighed og pålidelighed af interlock-kredsløbet mellem sekundærbeskyttelseskredsløbet af EAF-transformatorerne og elektrodekontrolsystemet i bujen. I de senere år har der indtruffet flere hændelser med brand i højspændingstap-changer, hvilket giver anledning til bekymring for pålideligheden af de relevante interlock-kredsløb.

1 Ulykke Fænomen

Kernekontroller af transformatorerne viste, at alle fejl involverede brand i højspændingstap-changer. I hver hændelse fungerede sekundærbeskyttelsen på højspændingssiden pålideligt. Indstillingen for øjeblikkelig overstrøm beskyttelse for højspændingsswitch var 6.000 A på primær siden, hvilket betyder, at beskyttelsen kun ville aktiveres, hvis kortslutningsstrømmen gennem tap-changer oversteg 6.000 A øjeblikkeligt. Imidlertid er den nominelle strøm for tap-changeren kun 630 A.

2 Årsagsanalyse

Stålproduktionsprocessen består af tre faser: smeltning, oksidering og reduktion. Under smeltning fase fluctuerer tre-fase belastningen dramatisk, hvilket genererer store inrush strømmer, der ofte er ubalancerede. Selv under raffineringsfasen fører kontinuerlige ændringer i bueudladningsvej og buegaps ionisering til konstante ubalancebelastningsstrømme, som resulterer i nul-sekvenskomponenter. Når disse nul-sekvenskomponenter reflekteres på stjernekoblet højspændingsvinding, forårsager de neutralpunktets spændingsforskydning.

Baseret på de observerede fejl fænomener blev forskellige bidragende forhold analyseret. Detaljerede studier blev foretaget af elektriske kredsløb i bujelektrodekontrolsystemet, interlock-forholdet mellem højspændingsekundærbeskyttelseskredsløbet, og positionerne af tap-changer under gearskift. Felthandlinger blev gentagne gange udført for at simulere, om de forhold, der fører til fejl, kunne opstå under stålproduktion. Til sidst blev følgende mangel hos interlock-beskyttelseskredsløbet på højspændingssiden af EAF-transformator identificeret. Under stålproduktion kan opståelsen af ét af følgende forhold føre til brand i tap-changer:

• Udførelse af tap-skift efter højspænding afslutning. Under tap-skift processen ved hjælp af tap-changer controller, kan digital display indikere fuldførelse, men tap-changeren har ikke nået sin position (dvs. kontaktarealet mellem bevægelige og stillede kontakter har ikke nået den påkrævede kapacitet). Hvis højspænding genoprettes under disse forhold, kan det føre til fasen til fase kortslutning og derefter brand i tap-changer under stålproduktion.

• Tap-skift under spænding, dvs. direkte ændring af tap-positionen på tap-changer mens bujen er i drift.

• Energi under belastning, dvs. genopretning af højspænding mens de tre-fase elektroder i bujen stadig er i kontakt med flydende stål.

3 Forbedringsforanstaltninger

I forhold til konventionelle strømtransformatorer har EAF-transformatorer følgende karakteristika: højere overbelastningskapacitet, større mekanisk styrke, større kortslutningsimpedans, flere sekundærspændingsniveauer, højere transformationsforhold, lav sekundærspænding (tiere til hundrede volts), og høj sekundærstrøm (tusinder til titusinder af amperer). Strømkontrol i bujen opnås ved at ændre tap-forbindelser på højspændingssiden af transformator og justere elektrodpositioner.

Under stålproduktion, i overensstemmelse med proceskrav og driftsegenskaber af EAF-transformator, opererer de to højspændingsswitch enheder, der er installeret ved ovnen, flere gange eller endda hundrede gange om dagen. Dette stiller strenge krav til ydeevnen af vakuumswitch og pålideligheden af beskyttelsesoperationer. Derfor inkluderer designet en "en i brug, en på stand-by" konfiguration, styret fra ovnen operatør station. Strøm leveres via højspænding kabler fra virksomhedens 66 kV central substation.

Med henblik på mangler i interlock-beskyttelseskredsløbet, er det nødvendigt at forhindre de forhold, der fører til brand i tap-changer under stålproduktionsdrift. Gennem analyse af interlock-kredsløbet, simulations-test, strukturelle studier af tap-changer, og forståelse af stålproduktionsprocessen, blev følgende korrektive foranstaltninger udviklet:

• Forbyd højspænding energi indtil tap-skift er fuldt ud gennemført;

• Forbyd tap-skift mens højspændingssiden er under spænding;

• Forbyd energi under belastning.

4 Konklusion

Ved at implementere ovenstående løsninger for at rette de mangler i EAF-transformatorer interlock-beskyttelseskredsløbet, er pålideligheden af interlock-systemet betydeligt forbedret. Dette forebygger effektivt operationelle fejl fra personale, der kan forårsage udstyrsbeskadigelse, og sikrer sikker, stabil og pålidelig drift af EAF-transformatorer. Det garanterer også vellykket gennemførelse af virksomhedens stålproduktionsopgaver og reducerer betydeligt udstyrs vedligeholdelsesomkostninger.