Analiza nesreće i mjere poboljšanja za ogorjelost visokonaponskog stupnjeva promjene EAF transformatora

Trenutno, tvrtka upravlja dvama transformatorima električne lukove (EAF). Sekundarno napona kreće od 121 V do 260 V, s nominalnim strujom od 504 A / 12,213 A. Visokonaponski dio ima ukupno osam položaja priključaka, koristeći motorne pogone za regulaciju napona izvan kruga. Oprema je opremljena reaktorom odgovarajuće snage, povezanim serijalno na određene priključke visokonaponskog dijela. Ovi transformatori su u upotrebi više od 20 godina. Tijekom tog razdoblja, kako bi se ispunile mijenjajuće potrebe procesa proizvodnje čelika, provedeno je nekoliko tehničkih nadogradnji sustava upravljanja elektrodama i sustava zaštite transformatora, s ciljem osiguranja sigurne i stabilne radnje opreme. Međutim, postizanje toga cilja ključno ovisi o kompletnosti i pouzdanosti interlock obrasca između sekundarnog zaštitnog kruga EAF transformatora i sustava upravljanja elektrodama luka. U posljednjih nekoliko godina dogodilo se nekoliko incidenata pregoravanja promjenjivača visokonaponskih priključaka, što je podiglo pitanje o pouzdanosti pripadajućih interlock obrasci.

1 Fenomen nesreće

Pregledi jezgre transformatora pokazali su da su sve neispravnosti uključivale pregoravanje promjenjivača visokonaponskih priključaka. U svakom incidentu, sekundarna zaštita na visokonaponskom dijelu je funkcionirala pouzdano. Postavka trenutne prekomjerne struje za visokonaponski prekidač bila je 6,000 A na primarnoj strani, što znači da bi zaštita aktivirala samo ako bi kratkosporne struje kroz promjenjivač priključaka prekorstile 6,000 A trenutno. Međutim, nominalna struja promjenjivača priključaka sama po sebi je samo 630 A.

2 Analiza temeljnih uzroka

Proces proizvodnje čelika sastoji se od tri faze: tapanje, oksidacija i redukcija. Tijekom faze tapanja, trofazni opterećenja dramatično fluktuiraju, generirajući velike talasne struje koje su često neravnotežne. Čak i tijekom faze rafiniranja, neprekidne promjene putanje lukaiskanja i jonizacije lukovog praznine dovode do stalno neravnotežnih struja opterećenja, što rezultira nultim redovima. Kada se ti nulti redovi odražavaju na zvjezdu spojeni visokonaponski vikovi, uzrokuju pomak napona neutralne točke.

Na temelju promatranih fenomena neispravnosti, analizirane su različite uvjetne okolnosti. Provodili su se detaljni studiji električnih krugova sustava upravljanja elektrodama luka, interlock relacije između sekundarnog zaštitnog kruga visokonaponskog dijela i položaja promjenjivača priključaka tijekom promjene stupnjeva. Poljski testovi su se ponavljali kako bi se simuliralo jesu li se uvjeti koji vode do neispravnosti mogli dogoditi tijekom proizvodnje čelika. Konačno, identificirani su sljedeći nedostaci u interlock zaštitnom krugu visokonaponskog dijela EAF transformatora. Tijekom proizvodnje čelika, događanje bilo kojeg od sljedećih stanja može dovesti do pregoravanja promjenjivača priključaka:

• Promjena priključaka nakon isključivanja visokonaponske struje. Tijekom procesa promjene priključaka koristeći kontroler promjenjivača, digitalni displej može pokazati završetak, ali promjenjivač priključaka nije potpuno stigao do položaja (tj. površina kontaktiranja pomičnih i stacionarnih kontakata nije dosegnula potrebnu kapacitet). Ako se visokonaponska struja obnovi u tim uvjetima, može doći do međufaznih kratkih spojeva i kasnije pregoravanja promjenjivača priključaka tijekom proizvodnje čelika.

• Promjena priključaka pod naponom, tj. direktna promjena položaja promjenjivača priključaka dok luk topniči.

• Podjela pod opterećenjem, tj. obnova visokonaponske struje dok su trofazne elektrode luka još u kontaktu s topnim čelikom.

3 Mjere poboljšanja

U usporedbi s konvencionalnim transformatorima snage, EAF transformatori imaju sljedeće karakteristike: veću preopterećenju kapacitet, veću mehaničku čvrstoću, veću impedanciju kratkog spajanja, više sekundarnih nivoe napona, veće omjere transformacije, niske sekundarne napone (desetice do stotine volti) i visoke sekundarne struje (tisuće do desetine tisuća ampera). Kontrola struje u luku ostvaruje se promjenom priključaka na visokonaponskom dijelu transformatora i prilagođavanjem položaja elektroda.

Tijekom proizvodnje čelika, prema zahtjevima procesa i operativnoj prirodi EAF transformatora, dvije jedinice visokonaponske aparature instalirane ispred peći rade desetine ili čak stotine puta dnevno. To stavlja stroge zahtjeve na performanse vakuumskih prekidnika i pouzdanost zaštitnih operacija. Stoga, dizajn uključuje "jedan u upotrebi, jedan na čekanju" konfiguraciju, kontroliranu s operatora stanice ispred peći. Struja se dobavlja putem visokonaponskih kabelova struje s centralne podstanice tvrtke od 66 kV.

S obzirom na nedostatke u interlock zaštitnom kontrolnom krugu, bitno je sprečiti uvjete koji vode do pregoravanja promjenjivača priključaka tijekom operacija proizvodnje čelika. Putem analize interlock kruga, simulacijskog testiranja, strukturnog studija promjenjivača priključaka i razumijevanja procesa proizvodnje čelika, razvijene su sljedeće korektivne mjere:

• Zabrana podizanja visokonaponske struje dok promjena priključaka nije potpuno završena;

• Zabrana promjene priključaka dok je visokonaponski dio pod naponom;

• Zabrana podizanja transformatora pod opterećenjem.

4 Zaključak

Implementacijom gore navedenih rješenja za popravak nedostataka u interlock zaštitnom kontrolnom krugu EAF transformatora, pouzdanost interlock sustava je značajno unaprijedjena. To efektivno sprečava greške operatera koje bi mogle uzrokovati oštećenje opreme, osiguravajući sigurnu, stabilnu i pouzdanu radnju EAF transformatora. Također garantira uspješno završetak proizvodnih zadataka tvrtke i značajno smanjuje troškove održavanja opreme.