EAF Trafo Yüksek Gerilim Tapsız Değiştiricisi Yakılmasının Analizi ve İyileştirme Önlemleri
Şu anda şirket, iki adet elektrik ark furnu (EAF) transformatörü işletiyor. İkincil gerilim 121 V ile 260 V arasında değişir ve nominal akım 504 A / 12,213 A'dır. Yüksek gerilim tarafında toplam sekiz vana pozisyonu bulunmakta olup, motorla sürüklenebilir devre dışı gerilim düzenleme özelliği sunmaktadır. Ekipman, yüksek gerilim tarafındaki belirli vanalara seri bağlanan karşılık gelen kapasiteli bir reaktörle donatılmıştır. Bu transformatorlar 20 yıldan fazla süre boyunca faaliyette bulunuyor. Bu süre zarfında, çelik üretim sürecindeki gelişen talepleri karşılamak için elektrot kontrol sistemi ve transformator koruma sistemi üzerinde birkaç teknik güncelleme yapılmıştır, güvenli ve istikrarlı ekipman çalışmasını sağlamak amacıyla. Ancak bu hedefin gerçekleştirilmesi, EAF transformatorunun ikincil koruma devresi ile ark furnu elektrot kontrol sistemi arasındaki kilitlendirme devresinin eksiksizliği ve güvenilirliğine büyük ölçüde bağlıdır. Son yıllarda, yüksek gerilim vana değiştiricilerindeki birkaç yanma olayı, ilgili kilitlendirme devrelerinin güvenilirliği konusunda endişe uyandırmıştır.
1 Kazanın Gözlemlenen Durumu
Transformatorların çekirdek incelemeleri, tüm başarısızlıkların yüksek gerilim tarafındaki vana değiştiricisinin yanması olduğunu göstermiştir. Her olayda, yüksek gerilim tarafındaki ikincil koruma güvenilir şekilde çalıştı. Yüksek gerilim anahtarının anlık aşırı akım koruması, birincil tarafta 6,000 A olarak ayarlanmış, bu da vana değiştirici aracılığıyla geçen kısa devre akımı 6,000 A'yı aşarsa korumanın aktive olacağını ifade eder. Ancak, vana değiştiricinin nominal akımı sadece 630 A'dır.
2 Kök Neden Analizi
Çelik üretim süreci, erime, oksidasyon ve indirgeme olmak üzere üç aşamadan oluşur. Erime aşamasında, üç faz yükü dramatik olarak dalgalanır, genellikle dengesiz büyük giriş akımları oluşturur. Hatta rafine aşamasında bile, sürekli arc boşaltma yolundaki değişiklikler ve arc boşluğunun iyonlaşması, sürekli dengesiz yük akımlarına neden olur, sıfır-dizisel bileşenler oluşur. Bu sıfır-dizisel bileşenler, yıldız bağlantılı yüksek gerilim bobini üzerine yansıldığında, nötr nokta gerilim kaymasını sağlar.
Gözlemlenen başarısızlık durumlarına dayanarak, çeşitli katkı koşulları analiz edildi. Ark furnu elektrot kontrol sisteminin elektrik devreleri, yüksek gerilim ikincil koruma devresi ile kilitlendirme ilişkisi ve vana değiştiricinin vitese alınırkenki pozisyonları hakkında detaylı çalışmalar yapıldı. Çelik üretimi sırasında başarısızlığa neden olan koşulların ortaya çıkıp çıkmayacağını simüle etmek için saha testleri tekrar tekrar gerçekleştirildi. Sonuç olarak, EAF transformatorunun yüksek gerilim tarafındaki kilitlendirme koruma devresinde aşağıdaki eksiklikler tespit edildi. Çelik üretimi sırasında aşağıdaki koşullardan herhangi birinin gerçekleşmesi, vana değiştiricinin yanmasına neden olabilir:
Yüksek gerilim güç kesintisinden sonra vana değiştirme işlemi yapmak. Vana değiştirici kontrol cihazı kullanılarak vana değiştirme işlemi yapılırken, dijital ekran tamamlanmış gösterebilir, ancak vana değiştirici tam olarak pozisyona ulaşmamış olabilir (yani, hareketli ve sabit kontaklar arasındaki temas alanı gerekli kapasiteye ulaşmamıştır). Bu koşullar altında yüksek gerilim gücü yeniden sağlanırsa, faz arası kısa devre ve ardından vana değiştiricinin yanması sonucu çelik üretimi sırasında başarısızlık yaşanabilir.
Gerilim altında vana değiştirme, yani ark furnu çalışırken doğrudan vana değiştiricinin vana pozisyonunu değiştirmek.
Yük altında enerji verme, yani ark furnu elektrotlarının üç fazı hala erimiş çeliğle temasta iken yüksek gerilim gücünü yeniden sağlamak.
3 Geliştirme Önerileri
Geleneksel güç transformatorlarına kıyasla, EAF transformatorları şu özellikleri taşır: daha yüksek aşırı yük kapasitesi, daha büyük mekanik dayanıklılık, daha büyük kısa devre empedansı, birden fazla ikincil gerilim seviyesi, daha yüksek dönüşüm oranı, düşük ikincil gerilim (onlarca ila yüzlerce volt) ve yüksek ikincil akım (binlerce ila on binlerce amper). Ark furnu içindeki akım kontrolü, transformatorun yüksek gerilim tarafındaki vana bağlantılarını değiştirerek ve elektrot pozisyonlarını ayarlayarak gerçekleştirilir.
Çelik üretimi sırasında, süreç gerekliliklerine ve EAF transformatorunun çalışma doğasına göre, fırının önündeki iki yüksek gerilim anahtar ekipmanı, günlük bazda onlarca veya hatta yüzlerce kez çalışır. Bu, vakum anahtarlarının performansı ve koruma işlemlerinin güvenilirliği üzerinde sıkı talepler yerleştirir. Bu nedenle, tasarım, "bir kullanımda, bir bekleyen" yapılandırmayı içerir ve fırının önündeki operatör istasyonundan kontrol edilir. Güç, şirketin 66 kV merkezi alt trafiğinden yüksek gerilim güç kablolarıyla sağlanır.
Kilitlendirme koruma kontrol devresindeki eksiklikler göz önüne alındığında, çelik üretim işlemleri sırasında vana değiştiricinin yanmasına neden olan koşulların önlenmesi gerekmektedir. Kilitlendirme devresinin analizi, simülasyon testleri, vana değiştiricinin yapısal incelenmesi ve çelik üretim sürecinin anlaşılması sonucunda, aşağıdaki düzeltme önlemleri geliştirilmiştir:
Vana değiştirme işlemi tamamen tamamlanana kadar yüksek gerilim enerji verisini yasaklama;
Yüksek gerilim tarafı enerji veriliyken vana değiştirme işlemini yasaklama;
Yük altında transformatöre enerji verisini yasaklama.
4 Sonuç
EAF transformatorunun kilitlendirme koruma kontrol devresindeki eksiklikleri gidermek için yukarıdaki çözümlerin uygulanması, kilitlendirme sisteminin güvenilirliğini önemli ölçüde artırmıştır. Bu, personelin hatalı işlemlerinden dolayı ekipman hasarını önlemekte, EAF transformatörlerinin güvenli, istikrarlı ve güvenilir çalışmasını sağlarken, şirketin çelik üretim görevlerinin başarıyla tamamlanmasını garanti eder. Ayrıca, ekipman bakım maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.
