การวิเคราะห์อุบัติเหตุและการปรับปรุงมาตรการสำหรับแทปเปลี่ยนแรงดันสูงของหม้อแปลง EAF ที่ไหม้

ปัจจุบัน บริษัทดำเนินการด้วยหม้อแปลงเตาอาร์กไฟฟ้า (EAF) สองตัว แรงดันรองมีช่วงระหว่าง 121 V ถึง 260 V พร้อมกระแสเรตติ้ง 504 A / 12,213 A ด้านแรงดันสูงมีตำแหน่งแทปทั้งหมดแปดตำแหน่ง โดยใช้วิธีการปรับแรงดันโดยไม่ต้องตัดวงจรด้วยมอเตอร์ อุปกรณ์นี้มีรีแอคเตอร์ที่มีความจุเหมาะสม เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับแทปที่ระบุบนด้านแรงดันสูง หม้อแปลงเหล่านี้ได้ทำงานมาเกินกว่า 20 ปี ตลอดระยะเวลาดังกล่าว เพื่อตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงของกระบวนการผลิตเหล็ก มีการปรับปรุงทางเทคนิคหลายครั้งในระบบควบคุมอิเล็กโทรดและระบบป้องกันหม้อแปลง เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานอย่างปลอดภัยและมั่นคง แต่เป้าหมายนี้ขึ้นอยู่กับความสมบูรณ์และความเชื่อถือได้ของวงจรล็อกระหว่างวงจรป้องกันรองของหม้อแปลง EAF และระบบควบคุมอิเล็กโทรดของเตาอาร์ก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีเหตุการณ์แทปเปลี่ยนแรงดันสูงไหม้หลายครั้ง ทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับความเชื่อถือได้ของวงจรล็อกที่เกี่ยวข้อง

1 ปรากฏการณ์อุบัติเหตุ

จากการตรวจสอบภายในหม้อแปลงพบว่าทุกกรณีที่เกิดขึ้นเกี่ยวข้องกับการไหม้ของแทปเปลี่ยนแรงดันด้านแรงดันสูง ในแต่ละกรณี วงจรป้องกันรองด้านแรงดันสูงทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ การตั้งค่าการป้องกันกระแสเกินฉับพลันสำหรับสวิตช์แรงดันสูงคือ 6,000 A บนด้านหลัก หมายความว่าการป้องกันจะทำงานเฉพาะเมื่อกระแสลัดวงจรผ่านแทปเปลี่ยนแรงดันเกิน 6,000 A อย่างฉับพลัน แต่กระแสเรตติ้งของแทปเปลี่ยนแรงดันเองคือเพียง 630 A เท่านั้น

2 การวิเคราะห์สาเหตุรากฐาน

กระบวนการผลิตเหล็กประกอบด้วยสามระยะ: การหลอม, การออกซิเดชัน, และการลด เมื่ออยู่ในระยะการหลอม โหลดสามเฟสผันผวนอย่างมาก สร้างกระแสกระแทกขนาดใหญ่ที่มักไม่สมดุล แม้กระทั่งในระยะการปรับปรุง ความเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องของเส้นทางการปล่อยอาร์กและการไอออนิกของช่องว่างอาร์กทำให้เกิดกระแสโหลดที่ไม่สมดุลอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดส่วนประกอบลำดับศูนย์ เมื่อส่วนประกอบลำดับศูนย์เหล่านี้สะท้อนไปยังวงจรด้านแรงดันสูงที่เชื่อมโยงแบบดาว จะทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายแรงดันจุดกลาง

จากปรากฏการณ์การล้มเหลวที่สังเกตได้ ได้มีการวิเคราะห์สภาพแวดล้อมที่มีส่วนทำให้เกิดเหตุการณ์ต่างๆ ได้ทำการศึกษาวงจรไฟฟ้าของระบบควบคุมอิเล็กโทรดเตาอาร์ก ความสัมพันธ์ในการล็อกของวงจรป้องกันรองด้านแรงดันสูง และตำแหน่งของแทปเปลี่ยนแรงดันขณะเปลี่ยนเกียร์ ทำการทดสอบภาคสนามซ้ำ ๆ เพื่อจำลองว่าสภาพที่นำไปสู่การล้มเหลวอาจเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตเหล็กหรือไม่ ท้ายที่สุด ได้พบความบกพร่องในวงจรป้องกันล็อกด้านแรงดันสูงของหม้อแปลง EAF ดังต่อไปนี้ หากเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการผลิตเหล็ก อาจทำให้แทปเปลี่ยนแรงดันไหม้:

• การเปลี่ยนแทปหลังจากตัดไฟแรงดันสูง ระหว่างกระบวนการเปลี่ยนแทปโดยใช้ตัวควบคุมแทปเปลี่ยนแรงดัน หน้าจอแสดงผลดิจิตอลอาจแสดงว่าเสร็จสิ้นแล้ว แต่แทปเปลี่ยนแรงดันยังไม่ได้เข้าที่ (คือ พื้นที่สัมผัสระหว่างคอนแทคเคลื่อนที่และคอนแทคคงที่ยังไม่ได้ถึงความจุที่ต้องการ) หากเปิดไฟแรงดันสูงในสถานการณ์นี้ อาจทำให้เกิดการลัดวงจรระหว่างเฟสและตามด้วยการไหม้ของแทปเปลี่ยนแรงดันระหว่างกระบวนการผลิตเหล็ก

• การเปลี่ยนแทปขณะมีแรงดัน คือ การเปลี่ยนตำแหน่งแทปของแทปเปลี่ยนแรงดันโดยตรงขณะที่เตาอาร์กกำลังทำงาน

• การเปิดไฟภายใต้โหลด คือ การเปิดไฟแรงดันสูงในขณะที่อิเล็กโทรดสามเฟสของเตาอาร์กยังสัมผัสกับเหล็กหลอม

3 มาตรการปรับปรุง

เมื่อเทียบกับหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไป หม้อแปลง EAF มีลักษณะดังนี้: ความสามารถในการรับโหลดเกินสูง, ความแข็งแรงทางกลสูง, ความต้านทานลัดวงจรขนาดใหญ่, ระดับแรงดันรองหลายระดับ, อัตราส่วนการแปลงสูง, แรงดันรองต่ำ (สิบถึงร้อยโวลต์), และกระแสรองสูง (พันถึงหมื่นแอมแปร์) การควบคุมกระแสในเตาอาร์กทำได้โดยการเปลี่ยนตำแหน่งแทปบนด้านแรงดันสูงของหม้อแปลงและปรับตำแหน่งอิเล็กโทรด

ระหว่างกระบวนการผลิตเหล็ก ตามความต้องการของกระบวนการและลักษณะการทำงานของหม้อแปลง EAF ตู้สวิตช์แรงดันสูงสองตัวที่ติดตั้งที่หน้าเตาทำงานหลายสิบหรือหลายร้อยครั้งต่อวัน ซึ่งวางความต้องการที่เข้มงวดต่อประสิทธิภาพของสวิตช์สุญญากาศและความเชื่อถือได้ของการป้องกัน ดังนั้น การออกแบบจึงรวมถึงการกำหนดค่า "หนึ่งใช้งาน หนึ่งสำรอง" ควบคุมจากสถานีปฏิบัติการหน้าเตา ไฟฟ้าแรงดันสูงมาจากสถานีย่อยไฟฟ้าแรงดัน 66 kV ของบริษัทผ่านสายเคเบิลแรงดันสูง

เนื่องจากความบกพร่องในวงจรป้องกันควบคุมล็อก จึงจำเป็นต้องป้องกันสภาพที่ทำให้แทปเปลี่ยนแรงดันไหม้ระหว่างการทำงานของกระบวนการผลิตเหล็ก ผ่านการวิเคราะห์วงจรล็อก การทดสอบจำลอง การศึกษาโครงสร้างของแทปเปลี่ยนแรงดัน และความเข้าใจในกระบวนการผลิตเหล็ก ได้พัฒนามาตรการแก้ไขดังต่อไปนี้:

• ห้ามเปิดไฟแรงดันสูงจนกว่าการเปลี่ยนแทปจะเสร็จสมบูรณ์;

• ห้ามเปลี่ยนแทปขณะที่ด้านแรงดันสูงมีไฟ;

• ห้ามเปิดไฟหม้อแปลงขณะมีโหลด

4 สรุป

โดยการใช้แนวทางแก้ไขดังกล่าวเพื่อแก้ไขความบกพร่องในวงจรป้องกันควบคุมล็อกของหม้อแปลง EAF ความเชื่อถือได้ของระบบล็อกได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งช่วยป้องกันความผิดพลาดในการปฏิบัติงานของบุคลากรที่อาจทำให้อุปกรณ์เสียหาย ทำให้การดำเนินงานของหม้อแปลง EAF ปลอดภัย มั่นคง และเชื่อถือได้ นอกจากนี้ยังช่วยให้การผลิตเหล็กของบริษัทสำเร็จลุล่วงและลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ลงอย่างมาก