EAF 변압기 고전압 탭 체인저 소손 사고 분석 및 개선 대책
현재 회사는 두 개의 전기 아크로 데시 변압기를 운영하고 있습니다. 이차 전압 범위는 121V에서 260V이며, 정격 전류는 504A/12,213A입니다. 고압 측은 총 8개의 탭 위치를 가지고 있으며, 모터 구동 오프-서킷 전압 조절을 사용합니다. 장비는 고압 측의 지정된 탭에 직렬로 연결된 해당 용량의 리액터를 갖추고 있습니다. 이러한 변압기는 20년 이상 가동되어 왔으며, 이 기간 동안 제철 공정의 변화하는 요구 사항을 충족하기 위해 여러 기술적 업그레이드가 전극 제어 시스템과 변압기 보호 시스템에 적용되었습니다. 안전하고 안정적인 장비 작동을 보장하기 위한 목표 달성은 EAF 변압기의 이차 보호 회로와 아크로 데시의 전극 제어 시스템 간의 연동 회로의 완전성과 신뢰성에 크게 의존합니다. 최근 몇 년 동안 고압 탭 체인저의 소각 사례가 발생하여 관련 연동 회로의 신뢰성에 대한 우려가 제기되었습니다.
1 사고 현상
변압기의 핵심 검사 결과 모든 실패 사례는 고압 측 탭 체인저의 소각이었습니다. 각 사고에서 고압 측의 이차 보호는 신뢰성 있게 작동했습니다. 고압 스위치의 순간 과전류 보호 설정은 일차 측에서 6,000A였으므로, 탭 체인저를 통과하는 단락 전류가 순간적으로 6,000A를 초과할 때만 보호가 활성화됩니다. 그러나 탭 체인저 자체의 정격 전류는 630A에 불과합니다.
2 근본 원인 분석
제철 공정은 용융, 산화, 환원 세 단계로 구성됩니다. 용융 단계에서는 3상 부하가 극단적으로 변동하여 큰 인러시 전류가 발생하며, 종종 불균형 상태입니다. 심지어 정제 단계에서도 아크 방전 경로와 아크 간격 이온화의 지속적인 변화로 인해 부하 전류가 계속해서 불균형 상태가 되어 제로 서열 성분이 발생합니다. 이러한 제로 서열 성분이 별자리 연결 고압 권선에 반영되면 중성점 전압 이동이 발생합니다.
관찰된 실패 현상을 바탕으로 다양한 기여 조건을 분석했습니다. 아크로 데시 전극 제어 시스템의 전기 회로, 고압 이차 보호 회로와 탭 체인저의 기어 변환 중의 위치 간의 연동 관계에 대해 상세한 연구를 수행했으며, 실패 조건이 제철 중에 발생할 수 있는지 시뮬레이션 테스트를 반복적으로 수행했습니다. 결국, EAF 변압기의 고압 측 연동 보호 회로의 다음과 같은 결함을 확인했습니다. 제철 중에 다음 조건 중 하나가 발생하면 탭 체인저의 소각이 발생할 수 있습니다:
고압 전원 차단 후 탭 변경을 수행하는 경우. 탭 체인저 컨트롤러를 사용하여 탭 변경 과정에서 디지털 디스플레이가 완료되었다고 표시되지만, 탭 체인저가 아직 완전히 위치에 도달하지 않았다면 (즉, 이동 접점과 고정 접점 사이의 접촉 면적이 요구되는 용량에 도달하지 않은 경우), 이러한 조건 하에서 고압 전원을 복구하면 위상 간 단락 및 이후 탭 체인저의 소각이 발생할 수 있습니다.
아크로 데시가 작동 중일 때 직접 탭 체인저의 탭 위치를 변경하는 경우.
아크로 데시의 3상 전극이 여전히 녹은 철과 접촉하면서 고압 전원을 복구하는 경우.
3 개선 조치
일반적인 전력 변압기에 비해 EAF 변압기는 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다: 더 높은 과부하 용량, 더 큰 기계적 강도, 더 큰 단락 임피던스, 다수의 이차 전압 레벨, 더 높은 변환 비율, 낮은 이차 전압 (수십에서 수백 볼트), 그리고 높은 이차 전류 (수천에서 수만 암페어). 아크로 데시의 전류 제어는 변압기의 고압 측 탭 연결 변경과 전극 위치 조정을 통해 이루어집니다.
제철 중에는 공정 요구 사항과 EAF 변압기의 운용 특성에 따라, 가마 앞에 설치된 두 개의 고압 스위치기 장치가 하루에 수십 번에서 수백 번씩 작동합니다. 이는 진공 스위치의 성능과 보호 작동의 신뢰성에 엄격한 요구사항을 가합니다. 따라서 "하나 사용, 하나 대기" 구성을 설계하였으며, 가마 앞 조작실에서 제어됩니다. 전력은 회사의 66kV 중앙 변전소로부터 고압 전력 케이블을 통해 공급됩니다.
연동 보호 제어 회로의 결함을 고려하여, 제철 작업 중 탭 체인저의 소각을 유발하는 조건을 방지하는 것이 중요합니다. 연동 회로의 분석, 시뮬레이션 테스트, 탭 체인저의 구조 연구, 그리고 제철 공정의 이해를 통해 다음과 같은 수정 조치를 개발했습니다:
탭 변경이 완전히 완료될 때까지 고압 전원 공급을 금지;
고압 측이 전원이 공급되는 동안 탭 변경을 금지;
부하가 걸린 상태에서 변압기에 전원을 공급하는 것을 금지.
4 결론
EAF 변압기의 연동 보호 제어 회로의 결함을 해결하기 위한 위의 솔루션을 구현함으로써, 연동 시스템의 신뢰성이 크게 향상되었습니다. 이를 통해 인원의 오작동으로 인한 장비 손상을 효과적으로 방지하고, EAF 변압기의 안전하고 안정적이며 신뢰적인 작동을 보장합니다. 또한 회사의 제철 생산 작업을 성공적으로 완료하고 장비 유지보수 비용을 크게 줄이는 데 기여합니다.
