电弧炉的运用分析及节能降耗

电弧炉的运用分析及节能降耗3

黄木若,卢东升

(兰石机械设备有限责任公司,甘肃兰州　730050)

摘　要:笔者着重通过对降压站主变运行方式的调整分析,论述电弧炉应用存在的问题及改进以及对机械制造企业进行电网节能技术改造的意义。

关键词:电弧炉;最大负荷;冲击电流;运行方式

中图分类号:TP277 文献标识码:A 文章编号:1007-4414(2008)04-0071-02 Appli ca ti on and ana lysis of arc stove and reduc i n g energy-con su m pti on

Huang Mu-ruo,Lu Dong-sheng

(L anzhou L anshi m achinery equip m ent Co.,L td.,L anzhou Gansu　730050,China)

Abstract:I n this paper,the author discusses the p r oble m and ref or m of arc st ove and the meaning t o i m p r ove the energy saving techniques of the electric fence running mode in machine-making enter p rises by the analysis on running mode of the main voltage changers in the power stati ons.

Key words:arc st ove;electric fence;peak l oad;i m pact current;running mode

兰石机械设备有限责任公司110k V降压站自1987年试运行并于1989年正式投入使用至今,已经运行了20年,降压站原设计运行方式为1号主变(20000kVA)带10t电弧炉及5t电弧炉,2号主变(16000kVA)带全厂其它负荷。近年来,随着技术改造和新上项目,对电网在节能降耗方面提出了新的要求。围绕节能降耗,降压站调整了运行方式。笔者着重通过对降压站主变运行方式的调整分析。

1　电网运行方式的主要矛盾[1]

原电网运行方式是1号主变(20000kVA)带10t 电弧炉及5t电弧炉,另一台2号主变(16000kVA)带全厂其它负荷。电网运行中的主要矛盾是:①两台主变同时运行,大马拉小车,负荷率低,主变空载损耗大;②若一台主变带全厂负荷及炼钢电弧炉,其负荷量又远远超出主变所承受的负荷能力;③电网最大负荷是电弧炉,对全电网其它用电负荷冲击影响很大。2　弧炉及电网负荷特点分析

厂区电网是大型机械厂的专用网,同时带有生活区用电;全厂机械制造负荷量占主变额定容量的60%;10t和5t电弧炉作为电网最大负荷具有特殊性。针对厂区电网的上述特点,主要问题是解决好两台电弧炉的负荷分配和对电网运行的冲击和干扰。

电弧炉的电器技术参数分别为:①10t电弧炉变压器型号:HSSP6000/6.3,5000k VA;一次额定电流: 457～203A,二次额定电流:10700A。②5t电弧炉变压器型号:HSSP4200/6.3,3200k VA;一次额定电流: 292～166A,二次额定电流:7700～4400A。

铸钢10t电弧炉的二次电流可达到10000～20000A,在未采取任何补偿装置时进行生产,对兰石电网系统的变电设备、精密生产设备、精密元器件、办公、居民用电都产生不同程度的影响。

供电系统首先应满足电弧炉对电网的基本功率要求,同时,电弧炉工作时不能对其它负载产生干扰。为满足上述要求,电网的短路功率在无补偿时应为电弧炉额定功率的80～100倍,在有补偿时应为电弧炉额定功率的30～40倍。

当电弧炉由企业总变电所母线供电时,为防止对其它负荷供电质量产生不良影响,一般要求供电变压器的容量为电炉变压器容量的2.5倍以上。当不能满足此要求时,须增大供电变压器容量,或采用专用中间变压器供电,需经过技术经济比较来确定。目前,兰石两台主变单独运行时的能够提供给电弧炉生产的变压器容量均为电弧炉额定功率的1.1～1.5倍。

电弧炉对电网的干扰主要是:电炉在打孔期和熔化期电弧长度急剧变化,引起无功负荷急剧波动和电网电压的急剧波动,其波动频率一般为1～15Hz,使灯光和电视机屏幕产生闪烁,使人视觉疲劳而感到烦躁,此外,还影响到晶闸管设备和精密仪表等的稳定运行,甚至产生质量事故并对负序继电保护产生影响,引起误动作。

电炉在熔化和打孔期,电弧电流不规则,且急剧变化,其电流波形不是正弦波,对电网极为不利。谐

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3收稿日期:2008-06-02

作者简介:黄木若(1960-),女,四川成都人,工程师,主要从事供电技术方面的工作。

波电流流入电网,使其电压波形发生畸变,引起电气设备发热、振动,增加损耗,干扰通信,使电力电缆局部放电绝缘损坏,电容器过载损坏等。

电弧炉对电网也造成干扰。电炉在熔化期功率因数低于0.7,在发生工作短路时甚至低到0.1,在精炼期电炉功率因数也不高,一般为0.8左右。由于功率因数低,感性无功功率大,从而引起电压水平降低,影响用电设备出力,增加电能损耗。电弧炉对电网三个方面的影响,有时是单独作用的,有时是综合的。3　电网运行方案的改进[2]

铸钢电弧炉在生产过程中为了缩短时间、降低电量,一直未将固定电抗器串联进主电路,因此产生极大的冲击电流,对电网及供电设备、生产设备造成了较大影响。对铸钢电弧炉的生产过程进行监控,并对电网110kV/6k V的电压、电流、有功、无功等数据进行统计,结果表明,在2号主变基本处于重载或过载状态中,电炉110k V侧冲击电流经常接近或超过100A(2号主变110k V侧电压调为6档时额定电流为80.4A,),尤其是开第一炉时冲击电流最大。电网6k V电压从6400V最大降低到5200V,降幅为1200V,一般情况下也经常降低到5500～5800V。冲击电流和电网压降也与电炉投运时的原料品质、吨位及操作工艺又直接相关,并存在较大的差异,但也有一定的规律。统计数据结果显示:在第一炉熔化期(前35m in)将固定电抗器串联进主电路后,且在电炉原料较好的情况下,110kV侧冲击电流能够得到很好遏制,保持在80A以下,基本没有出现110k V侧冲击电流经常接近或超过100A的情况。证明串联固定电抗器对电网稳定运行的积极作用明显。

通过上述数据统计结果,在保证电网安全可靠运行,且满足全厂生产任务和用电量不断增加的基础上,对电网运行方式提出以下改进意见:

(1)电炉在投入运行时依据运行参数(炉料品质、吨位、电炉工作阶段、操作工艺等)及时投入串联电抗器;

(2)合理调整两台主变压器所带负荷,两台主变运行方式为一台运行,一台主变带全厂除电炉以外的其它负荷;

(3)合理调整电网负荷运行时间,电炉运行时间改为17:30至次日早8:00(晚上全厂负荷是白天的30%),错开用电高峰;

(4)合理调整两台主变压器运行季节区段,1号主变容量20000kVA,调整在采暖期投运;2号主变容量16000k VA,调整在非采暖期投运。利用两者之间的负荷差额提供给采暖负荷,实现电网经济运行。

电网运行方式合理调整后,收到明显的效果。电炉对电网造成的冲击与干扰得到有效地限制,电网运行的安全性、可靠性有较大提高。电网运行错峰填谷,主变压器实现满负荷高效率运行,取得较好的经济效益。

参考文献:

[1]　张之忠,张炳炎.抑制现代大型炼钢电弧炉对电网公害、对自身

不利的技术研究[C].中国冶金建设协会静补(S VC)技术交流会论文集,1992.

[2]　李士琦.现代电弧炉炼钢[M].北京:原子能出版社,1995.

·信　息·

高压开关电触头铜钨铝碲开发成功

陕西中天火箭公司从2006年下半年立项开发的高压真空开关用铜钨铝碲目前获得成都国光电气股份有限公司的认可,已通过型式实验(12kV400A)并分两批6次供货800多对,这标志着中天火箭公司电触头技术开发走上一个新台阶。铜钨铝碲作为高压真空接触器材料,截流值低,接近Ag WC,电寿命长,价格便宜,远低于Ag WC,是取代银碳化钨的替代材料,国外多使用价格昂贵的银碳化钨,此产品在国内具有广阔的市场前景。陕西中天火箭公司特材分厂在市场夹缝中求生存,主营产品是高压开关用钨渗铜,依靠的是北京钢铁研究总院和航天科技集团公司四院共同研制获得国家发明二等奖的耐高温钨渗铜项目,1996年航天41所四凯特种材料公司在该项目的基础上利用特有的钨渗铜技术,把熔渗技术和电触头材料相结合,在原有喉衬和燃气舵工艺基础上有较大改进,使钨铜材料在硬度、密度、电导有较大的提高,金相微观组织满足高压真空的要求。陕西中天火箭公司特材分厂新建一条生产线,目前该厂的钨铜生产已占国内真空开关市场的70%。

目前,西电东送、三峡工程、农网改造大量的基础建设项目在国家宏观政策的支持下,使高压输变电行业得到突飞猛进的发展,产值从2006年的664万提高到2007年1050万。

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