EAF transzformátor magasfeszültségi csapáscsere berendezésének kifogyásának elemzése és javítási intézkedések

Jelenleg a cég két elektrikus íveskációs (EAF) transzformátort működtet. A másodlagos feszültség 121 V és 260 V között mozog, a nominális áram 504 A / 12,213 A. A magasfeszültségi oldalon összesen nyolc kapcsolópont található, motorral vezérelt, hálózatban kívüli feszültségállítással. Az eszköznek megfelelő kapacitású reaktorral van felszerelve, amely sorosan csatlakoztatva van a magasfeszültségi oldali meghatározott kapcsolóponthoz. Ezek a transzformátorok már több mint 20 évig működnek. Ez idő alatt, hogy a változó acélgyüttömb-keverési technológiai igényeknek eleget tegyenek, számos technikai frissítést végzettek az elektrodavezérlő rendszeren és a transzformátorvédelmi rendszeren, a cél hogy biztonságos és stabil működést biztosítsanak. Azonban ezen cél elérésének kulcsa a teljesség és megbízhatóság, amelyet az EAF transzformátor másodlagos védelmi körének és az íveskációs elektrodavezérlő rendszernek a kölcsönös kapcsolódása biztosít. Az utóbbi években több eset is bekövetkezett, amikor a magasfeszültségi kapcsolópont égésre került, ami aggodalomra ad okot a hozzá tartozó kölcsönös kapcsolódó áramkörök megbízhatóságának tekintetében.

1 Baleseti jelenség

A transzformátorok alapvető vizsgálatai azt mutatták, hogy minden balesetben a magasfeszültségi oldali kapcsolópont égésre került. Mindegyik esetben a magasfeszültségi oldali másodlagos védelem megbízhatóan működött. A magasfeszültségi kapcsoló pillanatnyi túlmenő áramvédelmi beállítása 6,000 A volt az elsődleges oldalon, tehát a védelem csak akkor aktiválódik, ha a kapcsolóponton átmenő rövidzárlési áram pillanatnyilag 6,000 A-nál nagyobb lesz. Ugyanakkor a kapcsolópont sajátos nominális árama csak 630 A.

2 Gyökérőrszintű elemzés

Az acélkészítési folyamat három szakaszra oszlik: olvadás, oxidáció és redukció. Az olvadási szakaszban a háromfázisú terhelés drámai fluktuációkat mutat, ami nagy kezdőáramokat eredményez, amik gyakran egyensúlytalannak bizonyulnak. Még a finomítási szakaszban is a folyamatos ív levezetési útvonalának és az ívkapcsolat ionizációjának változása miatt a terhelésáramok folyamatosan egyensúlytalanok, ami nullsorozati komponenseket eredményez. Amikor ezek a nullsorozati komponensek a csillag-alapú magasfeszültségi tekercsenek tükröződnek, neutral pont feszültségeltolódást okoznak.

A megfigyelt baleseti jelenségek alapján számos hozzájáruló feltétel elemzésre került. Részletes tanulmányokat végeztek az íveskációs elektrodavezérlő rendszer elektrikus áramkörén, a magasfeszültségi másodlagos védelmi kör és a kapcsolópont pozíciói közötti kölcsönös kapcsolódásán, valamint a fokozatváltási folyamat során a kapcsolópont pozícióin. Többször is megtörténtek mezői tesztek, hogy szimulálják, hogy a baleseti feltételek lehet-e előfordulhatnak az acélgyüttömb-keverési folyamat során. Végül az alábbi hiányosságokat azonosították az EAF transzformátor magasfeszültségi oldali kölcsönös védelmi áramkörében. Az acélgyüttömb-keverés során bármelyik a következő feltételek bekövetkezése elvezethet a kapcsolópont égéséhez:

• Fokozatváltás a magasfeszültségi tápegység kikapcsolása után. A fokozatváltó irányító segítségével a fokozatváltási folyamat során a digitális kijelző készenléti állapotot jelezhet, de a kapcsolópont még nem ért el teljesen a helyzetét (azaz a mozgó és a helyi kontaktok közötti érintkezési terület még nem ért el a szükséges kapacitást). Ha ilyen feltételek mellett a magasfeszültségi tápegység újraindul, ez fázisközti rövidzárlést és a kapcsolópont égését okozhat az acélgyüttömb-keverés során.

• Fokozatváltás feszültség mellett, azaz a kapcsolópont fokozatának közvetlen változtatása, miközben az íveskációs berendezés működik.

• Töltés melletti behajtás, azaz a magasfeszültségi tápegység újraindítása, miközben az íveskációs berendezés háromfázisú elektrodái még mindig érintkeznek a fémoldalval.

3 Javítási intézkedések

Az IEE-Business konvencionális tápegységtranszformátorokhoz képest az EAF transzformátorok a következő jellemzőkkel rendelkeznek: magasabb túlterhelési kapacitás, nagyobb mechanikai erősségek, nagyobb rövidzárlési ellenállás, több másodlagos feszültségi szint, magasabb átalakítási arány, alacsony másodlagos feszültség (százastól százastól), és magas másodlagos áram (többe ezer vagy tízezertől). Az íveskációs berendezésben az áramirányítást a transzformátor magasfeszültségi oldalán lévő fokozatváltó kapcsolatok változtatásával és az elektrodák helyzetének beállításával érik el.

Az acélgyüttömb-keverés során, a folyamat igényeinek és az EAF transzformátor működési jellemzőinek megfelelően, a sütő előtti telepített két magasfeszültségi kapcsolóegység naponta több tucat vagy akár több száz alkalommal működik. Ez szigorú követelményeket támaszt a vakuumkapcsolók teljesítményére és a védelmi műveletek megbízhatóságára. Ezért a tervezés "egy használatban, egy tartalékban" konfigurációt tartalmaz, amely a sütő előtti operátor állomásról irányított. A tápegység a cég 66 kV központi alátárgyújtóból magasfeszültségi tápegységkábellel látja el.

A kölcsönös védelmi irányítási áramkör hiányosságainak figyelembevételével szükséges megelőzni a kapcsolópont égését okozó feltételeket az acélgyüttömb-keverési műveletek során. A kölcsönös áramkör elemzése, szimulációs tesztelés, a kapcsolópont szerkezeti tanulmányozása és az acélgyüttömb-keverési folyamat megértése alapján a következő javítási intézkedéseket dolgozták ki:

• Tilos a magasfeszültségi behajtás, amíg a fokozatváltás teljesen be nem fejeződött el;

• Tilos a fokozatváltás a magasfeszültségi oldal behajtása mellett;

• Tilos a transzformátor behajtása töltés mellett.

4 Következtetés

A fenti megoldások végrehajtásával, az EAF transzformátor kölcsönös védelmi irányítási áramkörének hiányosságainak orvoslásával jelentősen javították a kölcsönös rendszer megbízhatóságát. Ez hatékonyan megakadályozza, hogy a működők hibái okozzanak kárt a berendezésben, garantálva az EAF transzformátorok biztonságos, stabil és megbízható működését. Emellett biztosítja a cég acélgyüttömb-keverési termelési feladatainak sikeres elvégzését, és jelentősen csökkenti a berendezés karbantartási költségeit.