Analisis Kecelakaan dan Tindakan Perbaikan untuk Pembakaran Pengubah Tegangan Tinggi pada Trafo EAF

Saat ini, perusahaan mengoperasikan dua trafo tungku busur listrik (EAF). Tegangan sekunder berkisar dari 121 V hingga 260 V, dengan arus nominal 504 A / 12,213 A. Sisi tegangan tinggi memiliki total delapan posisi tap, menggunakan pengaturan tegangan off-circuit yang didorong oleh motor. Peralatan tersebut dilengkapi dengan reaktor dengan kapasitas yang sesuai, terhubung secara seri ke tap yang ditentukan pada sisi tegangan tinggi. Trafo-trafo ini telah beroperasi selama lebih dari 20 tahun. Selama periode ini, untuk memenuhi permintaan yang terus berkembang dalam proses pembuatan baja, beberapa peningkatan teknis telah diterapkan pada sistem kontrol elektroda dan sistem proteksi trafo, bertujuan untuk memastikan operasi peralatan yang aman dan stabil. Namun, mencapai tujuan ini sangat bergantung pada kelengkapan dan keandalan rangkaian interlock antara rangkaian proteksi sekunder trafo EAF dan sistem kontrol elektroda tungku busur. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa insiden kerusakan tap changer tegangan tinggi telah terjadi, menimbulkan keprihatinan tentang keandalan rangkaian interlock yang terkait.

1 Fenomena Kecelakaan

Pemeriksaan inti trafo menunjukkan bahwa semua kegagalan melibatkan kerusakan tap changer sisi tegangan tinggi. Dalam setiap insiden, proteksi sekunder sisi tegangan tinggi beroperasi dengan andal. Pengaturan perlindungan overcurrent instan untuk saklar tegangan tinggi adalah 6.000 A di sisi primer, yang berarti proteksi hanya akan aktif jika arus pendek melalui tap changer melebihi 6.000 A secara instan. Namun, arus nominal tap changer sendiri hanya 630 A.

2 Analisis Penyebab Akar

Proses pembuatan baja terdiri dari tiga tahap: peleburan, oksidasi, dan reduksi. Selama tahap peleburan, beban tiga fasa berosilasi secara dramatis, menghasilkan arus inrush yang besar dan sering tidak seimbang. Bahkan selama tahap penyempurnaan, perubahan kontinu dalam jalur pelepasan busur dan ionisasi celah busur menyebabkan arus beban yang terus-menerus tidak seimbang, menghasilkan komponen zero-sequence. Ketika komponen zero-sequence ini tercermin pada gulungan tegangan tinggi yang terhubung bintang, mereka menyebabkan pergeseran tegangan titik netral.

Berdasarkan fenomena kegagalan yang diamati, berbagai kondisi kontributif dianalisis. Studi mendetail dilakukan pada rangkaian listrik sistem kontrol elektroda tungku busur, hubungan interlock antara rangkaian proteksi sekunder tegangan tinggi, dan posisi tap changer selama pergantian gigi. Uji lapangan dilakukan berulang kali untuk mensimulasikan apakah kondisi yang menyebabkan kegagalan dapat terjadi selama pembuatan baja. Akhirnya, kekurangan berikut dalam rangkaian proteksi interlock sisi tegangan tinggi trafo EAF ditemukan. Selama pembuatan baja, terjadinya salah satu kondisi berikut dapat menyebabkan kerusakan tap changer:

• Melakukan pergantian tap setelah pemadaman daya tegangan tinggi. Selama proses pergantian tap menggunakan pengontrol tap changer, tampilan digital mungkin menunjukkan selesai, tetapi tap changer belum sepenuhnya mencapai posisinya (yaitu, area kontak antara kontak bergerak dan stasioner belum mencapai kapasitas yang diperlukan). Jika daya tegangan tinggi dipulihkan dalam kondisi ini, dapat menyebabkan short circuit fase-ke-fase dan kerusakan tap changer selama pembuatan baja.

• Pergantian tap saat ada tegangan, yaitu langsung mengubah posisi tap tap changer saat tungku busur sedang beroperasi.

• Penyalaan dengan beban, yaitu memulihkan daya tegangan tinggi saat elektroda tiga fasa tungku busur masih bersentuhan dengan baja cair.

3 Tindakan Perbaikan

Dibandingkan dengan trafo daya konvensional, trafo EAF memiliki karakteristik berikut: kapasitas overload yang lebih tinggi, kekuatan mekanis yang lebih besar, impedansi pendek yang lebih besar, beberapa level tegangan sekunder, rasio transformasi yang lebih tinggi, tegangan sekunder rendah (puluhan hingga ratusan volt), dan arus sekunder tinggi (ribuan hingga puluhan ribu ampere). Kontrol arus dalam tungku busur dicapai dengan mengubah koneksi tap pada sisi tegangan tinggi trafo dan menyesuaikan posisi elektroda.

Selama pembuatan baja, sesuai dengan persyaratan proses dan sifat operasional trafo EAF, dua unit switchgear tegangan tinggi yang dipasang di depan tungku beroperasi puluhan atau bahkan ratusan kali per hari. Ini menuntut performa saklar vakum dan keandalan operasi proteksi yang ketat. Oleh karena itu, desain mengadopsi konfigurasi "satu digunakan, satu cadangan", dikendalikan dari stasiun operator depan tungku. Daya disuplai melalui kabel daya tegangan tinggi dari substasi pusat 66 kV perusahaan.

Mengingat kekurangan dalam rangkaian kontrol proteksi interlock, penting untuk mencegah kondisi yang menyebabkan kerusakan tap changer selama operasi pembuatan baja. Melalui analisis rangkaian interlock, uji simulasi, studi struktur tap changer, dan pemahaman proses pembuatan baja, tindakan korektif berikut dikembangkan:

• Larang penyalaan tegangan tinggi hingga pergantian tap selesai sepenuhnya;

• Larang pergantian tap saat sisi tegangan tinggi berdaya;

• Larang penyalaan trafo dengan beban.

4 Kesimpulan

Dengan menerapkan solusi di atas untuk mengatasi kekurangan dalam rangkaian kontrol proteksi interlock trafo EAF, keandalan sistem interlock telah meningkat secara signifikan. Ini secara efektif mencegah kesalahan operasional oleh personel yang menyebabkan kerusakan peralatan, memastikan operasi trafo EAF yang aman, stabil, dan andal. Hal ini juga menjamin penyelesaian sukses tugas produksi pembuatan baja perusahaan dan mengurangi biaya pemeliharaan peralatan secara substansial.