Аналіз аварії та заходи з покращення для високовольтного переключника ступенів напруги трансформатора ЕАФ
Наразі компанія експлуатує два перетворювачі дугової печі (EAF). Напруга вторинної обмотки змінюється від 121 В до 260 В, при номінальному струмі 504 А / 12 213 А. На стороні високої напруги є всього вісім позицій кільцевих контактів, які регулюються за допомогою двигунного приводу. Обладнання оснащене реактором відповідної потужності, підключеним послідовно до певних позицій кільцевих контактів на стороні високої напруги. Ці перетворювачі працюють більше 20 років. За цей період, для задоволення змінюючихся вимог процесу сталеварства, було проведено кілька технічних оновлень системи керування електродами та системи захисту перетворювачів, спрямованих на забезпечення безпечного та стабільного функціонування обладнання. Однак досягнення цієї мети значною мірою залежить від повноти та надійності взаємозв'язку між вторинними захисними контурами перетворювачів EAF та системою керування електродами дугової печі. У минулі роки сталося кілька випадків перегоріння кільцевих контактів на стороні високої напруги, що викликало занепокоєння щодо надійності пов'язаних взаємозв'язків.
1 Явище аварії
При проведення внутрішнього огляду перетворювачів було встановлено, що всі аварії пов'язані з перегорінням кільцевих контактів на стороні високої напруги. У кожному випадку вторинний захист на стороні високої напруги працював надійно. Налаштування моментального захисту від надмірного струму для високонапігового вимикача становило 6 000 А на первинній стороні, що означає, що захист активувався лише тоді, коли короткозамкнутий струм через кільцевий контакт перевищував 6 000 А моментально. Проте номінальний струм самого кільцевого контакту становить лише 630 А.
2 Аналіз основних причин
Процес сталеварства складається з трьох етапів: плавлення, окислення та восстановлення. На етапі плавлення трифазне навантаження суттєво флуктує, генеруючи великі початкові струми, які часто несбалансовані. Навіть на етапі очищення, неперервні зміни шляху дугового розряду та іонізації дугового проміжку призводять до постійно несбалансованих струмів навантаження, що викликає нульові компоненти. Коли ці нульові компоненти відображаються на зірково-зв'язаній обмотці високої напруги, вони викликають зміщення напруги нейтральної точки.
На основі спостереженого явища аварії були проаналізовані різні умови, що спричинили це. Були проведено детальні дослідження електричних контурів системи керування електродами дугової печі, взаємозв'язку між вторинними захисними контурами на стороні високої напруги, а також положення кільцевих контактів під час зміни передач. Поляльні випробування проводились повторно, щоб симулювати, чи можуть виникнути умови, що призводять до аварії, під час сталеварства. Остаточно були виявлені наступні недоліки взаємозв'язку захисного контура на стороні високої напруги перетворювачів EAF. Під час сталеварства, виникнення будь-якої з наступних умов може призвести до перегоріння кільцевих контактів:
Зміна позиції кільцевого контакту після відключення високої напруги. Під час процесу зміни позиції за допомогою контролера кільцевого контакту, цифровий дисплей може показувати завершення, але кільцевий контакт не повністю досягає своєї позиції (тобто, площа контакту між рухомими та нерухомими контактами не досягає необхідної величини). Якщо висока напруга повертається у таких умовах, це може призвести до міжфазних коротких замикань та подальшого перегоріння кільцевого контакту під час сталеварства.
Зміна позиції кільцевого контакту під напругою, тобто безпосередня зміна позиції кільцевого контакту, поки дугова печа працює.
Підключення під навантаженням, тобто повернення високої напруги, коли трифазні електроди дугової печі все ще знаходяться в контакті з розплавленим металом.
3 Міри вдосконалення
У порівнянні зі стандартними енергетичними перетворювачами, перетворювачі EAF мають наступні характеристики: більшу перегрузочну здатність, більшу механічну міцність, більшу опір короткого замикання, багато рівнів вторинної напруги, більші коефіцієнти перетворення, низьку вторинну напругу (десятки до сотень вольт) та високий вторинний струм (тисячі до десятків тисяч ампер). Контроль струму в дуговій печі здійснюється за допомогою зміни позицій кільцевих контактів на стороні високої напруги перетворювача та регулювання позицій електродів.
Під час сталеварства, відповідно до вимог процесу та характеру роботи перетворювачів EAF, дві високонапігові комутаційні установки, встановлені перед печною, працюють десятки або навіть сотні разів на день. Це ставить жорсткі вимоги до виконання вакуумних вимикачів та надійності захисних операцій. Тому проект передбачає конфігурацію "один в роботі, один на резерв", керовану з операторської станції перед печною. Електропостачання здійснюється за допомогою високонапігових кабелів від центральної підстанції компанії на 66 кВ.
З урахуванням недоліків взаємозв'язку захисного контуру, важливо запобігти умовам, що призводять до перегоріння кільцевих контактів під час сталеварських операцій. Через аналіз взаємозв'язку, симуляційні випробування, структурне вивчення кільцевих контактів та розуміння процесу сталеварства, були розроблені наступні коригувальні заходи:
Заборона підключення високої напруги до повного завершення зміни позиції кільцевого контакту;
Заборона зміни позиції кільцевого контакту, коли сторона високої напруги підключена;
Заборона підключення перетворювача під навантаженням.
4 Висновок
Благодія впровадження вищезазначених рішень для усунення недоліків взаємозв'язку захисного контуру перетворювачів EAF, надійність системи взаємозв'язку була значно підвищена. Це ефективно запобігає помилкам персоналу, що можуть призвести до пошкодження обладнання, забезпечуючи безпечну, стабільну та надійну роботу перетворювачів EAF. Це також гарантує успішне виконання сталеварських виробничих завдань компанії та суттєво зменшує витрати на обслуговування обладнання.
