Конфигурация коротких сетей руднотермических печей

  Главная       Учебники - Энергетика      Короткие сети и электрические параметры дуговых электропечей (Я.Б. ДАНЦИС)

 поиск по сайту     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

Конфигурация коротких сетей руднотермических печей

На рис. 1.2—1.12 представлены основные конфигурации коротких сетей руднотермических печей, которые характеризуются особенностями, изложенными в табл. I 1.

В этой таблице рассмотрены короткие сети печей малой мощности до 5 MB-А, средней мощности 5—20 МВ-А и большой мощности выше 20—25 MB-А. Конфигурации этих коротких сетей в вертикальной плоскости для различных конструкций печных установок представлены на рис. 1,7,6; 1.9,в; 1.11,6 и 1.13.

Круглые трехэлектродные печи в начале своего развития оснащались короткими сетями со схемой соединения звезда на трансформаторе с некомпенсированными и резко асимметричными шинными пакетами. Однако большинство современных круглых печей имеет схему соединения треугольник на электродах, что обеспечивает снижение реактивного сопротивления по сравнению со схемой некомпенсирования звезда на трансформаторе. Схема треугольник на электродах бывает с симметрично расположенными фазами, когда оси камер трансформаторов располагаются вокруг печи под  углом 120° (см. рис. 1.5,а, б), с несимметричными пакетами в том случае, когда выводы всех трех фаз короткой сети сосредоточены в одной камере (см. рис. 1.4, а) или каждый трансформатор расположен в отдельной камере (рис. 1.5,в). Первая схема обладает полной симметрией электрических параметров отдельных фаз и наименьшим реактивным сопротивлением, но требует прокладки линии высокого напряжения внутри цеха вокруг печи. При применении второй схемы создается незначительная асимметрия сопротивлений отдельных фаз (перекос реактивных сопротивлений примерно на 5 % и полезных мощностей на 2,5 %), а суммарное реактивное сопротивление повышается примерно на 5—7 %. Однако при этом упрощается компоновка цеха и конструкция устройств электроснабжения, что имеет особо важное значение для современных сверхмощных печей, питание которых производится непосредственно от сети с напряжением 110— 220 кВ.

Трех электродные прямоугольные печи большой мощности работают, как правило, со схемой соединения звезда на трансформаторе. При этом печной трансформатор располагается по большой оси печи (рис. 1.9, а).

Такое расположение трансформатора является более предпочтительным, чем его расположение по малой оси (рис. 1.8, в), так как обеспечивает уменьшение реактивности установки примерно на 20 %. Применение схемы треугольник на электродах для прямоугольных печей не оправдало себя, так как при этом не достигается ликвидация асимметрии реактивных сопротивлений, в то время как дополнительно создаются трудности в управлении печи из-за наличия больших величин токов нулевой последовательности. Шестиэлектродные печи могут иметь две группы из трех электродов или три группы из двух электродов, расположенных в одной круглой или прямоугольной ванне. Иногда их выполняют в виде одной трехфазной группы с расщепленными электродами на две независимые половины.

При наличии групп из трех электродов схемы соединений короткой сети аналогичны трехэлектродным печам, а при наличии групп из двух электродов каждая пара электродов питается от однофазного трансформатора через бифилированную короткую сеть (рис. 1.10) и слияние путей токов отдельных фаз происходит лишь в ванне печи. Некоторые шестиэлектродные печи с трехфазными группами имеют такую транспозицию проводников и электродов, при которой обеспечивается более равномерное распределение мощности в ванне печи (рис. 1.11, 1.12).

К сожалению, до настоящего времени нет установленных и общепринятых положений по выбору того или
иного типа печи или той или иной схемы короткой сети. Например, мощные карбидные печи (40—70 MB-А) в социалистических странах строились с прямоугольной ванной и в большинстве случаев со схемой соединения короткой сети «звезда» на трансформаторе. За рубежом такие печи строятся с круглой ванной и со схемой соединения «треугольник» на электродах. Фосфорные и ферросплавные печи строятся как полностью симметричными с расположением трех трансформаторов вокруг печи, так и с асимметричной короткой сетью (с одним трехфазным трансформатором, либо с тремя однофазными, расположенными в одной камере). '

Для ферросплавных печей применяются схемы треугольник на электрододержателе с так называемым верхним токоподводом, что связано с конструктивными решениями элементов закрытых печей (рис. 1.7). В этих конструкциях жесткий токопровод размещается над вытяжным зонтом и неподвижные башмаки максимально приближены к электродам. Гибкие проводники
 

выполняются либо традиционной конструкции, либо с медными лентами, выгнутыми кверху и соединенными непосредственно с контактными плитами [3]. Для открытых печей принимают эту же схему с глубоким боковым вводом шинопровода, в которых снижение реактивного сопротивления достигается за счет рационально выполненной расшихтовки пакета. Применение этих схем позволяет снизить реактивное сопоставление на «Ю % по сравнению с традиционными конструкциями [4].

Следует отметить, что весьма трудно составить единые положения по выбору схемы и конструкции вторичного токопровода, и в каждом конкретном случае имеется несколько альтернативных решений. Необходимо выбирать наиболее рациональную схему и конструкцию короткой сети, обеспечивающие наилучшие технико-экономические показатели печной установки.

Каждая схема печи и короткой сети имеет свои преимущества и недостатки и выбор той или иной схемы зависит от конкретных условий — вида производимого про'5*' дукта, мощности печи, электроснабжения, типа используемого трансформатора, величин активных и реактивных потерь, удобств эксплуатации короткой сети и т.д. Поэтому выбору той или иной конструкции электропеч-ного агрегата должна предшествовать соответствующая работа по анализу возможных вариантов.
 

Здесь целесообразнее дать лишь общие рекомендации и положения по выбору тех или иных схем короткой сети. При этом имеется в виду, что известны общие требования, обеспечивающие уменьшение реактивного и активного сопротивлений проводников короткой сети, основными из которых являются:

а) исполнение проводников минимально возможной длины;

б) проводники с токами противоположного направления или относящиеся к разным фазам должны располагаться ближе друг к другу (с учетом требуемых расстояний для надежной работы электрической изоляции);

в) проводники одной и той же фазы с одинаковым направлением токов должны располагаться возможно дальше друг от друга (с учетом требований создания рациональной по габаритам конструкции);

г) конфигурация проводников отдельных фаз (включая электроды) должна обеспечивать минимальную .асимметрию для предотвращения явления «дикой» и мертвой» фазы.

Выбор конкурентоспособных вариантов конфигурации коротких сетей руднотермических печей следует проводить в соответствии с рекомендациями табл. 1.1 и с учетом следующих положений: .

1. Оптимальные варианты печных установок большой

 

мощности с прямоугольной ванной как со схемой соединения звезда на трансформаторе, так и со схемой треугольник на электродах имеют практически одинаковые средние значения реактивных сопротивлений на фазу и достигают (0,75—0,80) мОм для печей большой мощности и (1,10—1,20) мОм для печей средней мощности.

2. Оптимальные варианты печных установок средней и большой мощности с круглой ванной и схемой соединения короткой сети треугольник на электродах имеют несколько большее значение реактивного сопротивления на фазу, чем печи с прямоугольной ванной (для ферросплавных и карбидных печей 0,85—0,95 мОм).

Необходимо отметить, что для закрытых печей при схеме соединения короткой сети компенсированная звезда на трансформаторе можно получить такой же порядок среднего значения реактивного сопротивления на фазу, как и для короткой сети со схемой соединения треугольник на электродах. При этом обеспечивается практически равномерное распределение полезных мощностей по фазам.

3. Реактивное сопротивление электродов и расплава составляет в'еличину порядка 30—60 % от общей величины реактивного сопротивления и возрастает с ростом мощности электропечей. Величины реактивных сопротивлений электропечей падают с возрастанием мощности, а для печей мощностью 20—60 MB-А практически остаются без изменения. При дальнейшем увеличении мощностей реактивные сопротивления несколько возрастают. Величины активных сопротивлений, определяющих потери, незначительно изменяются в зависимости от мощности. При установке токопровода с соединением в треугольник на электродах сечение токопровода повышается на 16% по сравнению с сечением короткой сети, имеющей схему звезда на трансформаторе.

4. Явление «дикой» и «мертвой» фазы отсутствует полностью у симметричных печей и незначительно выражено у печей с круглой ванной при одностороннем расположении трансформаторов. Это явление весьма резко выражено у печей с прямоугольной ванной. Однако следует иметь в виду, что для мощных печей с прямоугольной ванной в тех случаях, когда требуется применение искусственной компенсации реактивной мощности для повышения cos ср, конденсаторы можно включить по специальной схеме, обеспечивающей полное или частичное выравнивание мощностей под электродами [5].

 

5. Значительная часть активных потерь приходится на переходные сопротивления контактных щек и электродов (на участках, определяющих потери).

6. Печи с прямоугольной ванной обладают рядом преимуществ в смысле облегчения загрузки и слива, но менее совершенны с электротехнической точки зрения.

7. Величины токов и фазного напряжения данного электрода при соединении вторичных обмоток трансформатора в звезду мало зависят от токов и напряжений других электродов, что значительно облегчает ведение технологического процесса и обеспечение рациональных электрических режимов в отличие от схемы соединения обмоток треугольник на электродах, при которой изменение токов и напряжений в одной фазе или электроде вызывает резкое изменение в других.

8. При выборе варианта схемы короткой сети треугольник на электродах для печи с круглой ванной следует учитывать особенности электроснабжения мощных печных установок. Электроснабжение мощных печных установок в ряде случаев оказывается более целесообразным непосредственно от сетей с напряжением 110— 220 кВ. Это может привести к необходимости отказаться от полностью симметричной схемы короткой сети и целесообразности применения варианта расположения трансформаторов в одной камере.

9. При расположении трансформаторов с одной стороны печи в ряде случаев может оказаться более целесообразным применение трехфазного трансформатора (особенно при большом числе печей в цехе), В последнее время для ферросплавных печей средней и большой мощности нашла применение конфигурация коротких сетей с верхним токопроводом (рис. 1.7, а). Применение этих схем позволяет снизить индуктивное сопротивление на 10—15 % по сравнению с традиционно применяемыми. Кроме того, для закрытых ферросплавных печей могут успешно применяться схемы с глубоким боковым вводом шинопровода.

Из вышеизложенного следует, что окончательный выбор рациональной схемы короткой сети и конструкции ванны может быть осуществлен только после тщательного анализа конкретных условий производства. Выбор конкурентоспособных вариантов должен быть выполнен с учетом приведенных выше рекомендаций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..