电弧炉炼钢工艺设备三

4 电弧炉炼钢工艺设备

4.2.2 电弧炉的电气设备

4.2.2.1高压供电部分

目前我国的高电压等级主要有1000V、6000V、10KV、35KV、110KV、220KV、500KV 等，炼钢厂高压供电采用国外电压等级标准，即33KV。

高压供电系统是由若干个高压设备组成的，能够完成某种供电功能的系统。电弧炉的高压供电系统是一种特色特殊的供电系统，它的特点是低电压、高电流，电弧炉的高压供电系统实际上是为电弧炉冶炼提供一套满足冶炼要求的，可以调整和控制的可靠的电源。高压供电系统原理见图4.19。

图4.19 电弧炉高压系统系统简图

电弧炉电弧炉高压供电设备主要有以下设备组成：

1）来电显示器

来电显示器用于直观显示电弧炉上一级变电站（220KV总降压站）33KV高压电送电、

停电情况。

当总降33KV高压送电至炼钢厂后，来电显示器发出红色闪烁信号；停电后红色闪烁信号熄灭。在进线隔离开关断开后，用于初步判断总降至炼钢厂的高压电是否已送电或停电。

2）高压隔离开关

高压隔离开关的作用是与真空断路器配合使用，保证停电工作的可靠性。在线路上某一点检修工作时，在电源侧必须要有明显的断开点，这就是高压隔离开关的主要作用。另外，隔离开关常用作电压互感器、避雷器、配电所用变压器及计量柜等低负荷设备的通、断开关使用。

隔离开关的特点是没有灭弧装置，严禁通、断大负荷运行的线路，否则将产生剧烈的电弧光，极易烧毁隔离开关，对人身安全和设备安全将会产生相当大的威胁。

3）高压接地开关

当高压电气设备停电检修时，高压接地开关作为保证人员人身安全和设备安全的重要接地装置，代替封挂临时接地线。

在高压配电装置中进行电气作业时，为了工作和检修的安全，必须执行停电、验电、装设临时接地线、悬挂标示牌和装设临时遮拦四项安全技术措施，其中装设临时接地线的操作比较繁琐。

当高压隔离开关配有一体式接地开关时，在隔离开关主闸刀未分断前，接地开关绝不允许合闸；而接地开关未打开前，主闸刀也绝不允许合闸。为此，在隔离开关主闸刀与接地开关之间必须装有机械连锁或电气连锁，以确保上述操作次序的实现。

4）真空断路器

真空断路器带有灭弧装置，它是以气体分子极少，不易游离而且绝缘强度很高的真空空间作为灭弧介质的新型开关电气。

真空断路器的结构主要分为操作机构和真空灭弧室。真空灭弧室也叫真空管，灭弧的全过程都在真空管中完成。操作机构是为真空断路器的操作提供动能，能够实现自动控制，并能实现自动脱扣的操作装置。炼钢厂高压系统中的真空断路器的操作机构采用的是电动弹簧储能式操作机构。

真空断路器的灭弧效果很好，允许频繁操作，静、动触头的行程小，动作速度快，检修维护量小。但是它也有一些缺点，如在分、合闸动作时，极易产生操作过电压，操作过电压有时会达到额定电压的几倍，严重危及了高压电气设备的绝缘水平。因此，在主回路中必须安装过电压保护装置。

5）高压电容器（R－C阻容保护）

高压电容器主要有两个作用，一个是抑制真空开关分合闸动作时产生的操作过电压；另一个作用是无功补偿，提高功率因数cosφ。

6）避雷器

避雷器的作用是防止操作过电压和大气过电压对高压电气设备绝缘的损坏。

避雷器的工作原理就象一种压敏电阻，在正常的额定电压下，它的特性呈现为高电阻状态，几乎是绝缘的，到有过电压出现时，达到一定的电压值后，避雷器的特性呈现低电阻状态，用以释放过电压状态下产生的过电流。

7）电压互感器（PT）

电压互感器是仪用互感器的一种。它是一种将高电压成比例变换为低电压，并使之在相位上保持一定关系的设备。它是一种特殊用途的变压器，其工作原理，构造特点和接线方式均与变压器基本相似，但是其容量较小，通常仅有几十伏安至几百伏安。

电压互感器的功能是将高电压成比例变换为低电压，使得其二次侧能够准确地反映一次侧高电压的实际情况。它较好地解决了高电压测量的困难。它可靠的将一、二次侧隔离，从

而保证了工作人员的人身安全和设备安全。由于电压互感器是将不同等级的一次电压一律变换为100V的二次电压，这样就可以使得测量仪表及继电器电压线圈的制造标准化，简化了制造工艺并降低了成本，因此电压互感器在电力系统中应用广泛，几乎任何一套高压供电系统都有电压互感器。

8）电流互感器（CT）

电流互感器也是仪用互感器的一种，它是一种电流变换装置，也是一种特殊用途的变压器，它的主要功能是将高电压电流或低电压大电流变换为低电压小电流，供给测量仪表和继电器保护装置，并将测量仪表和继电器保护装置与高电压电路隔离开来。电流互感器的二次电流一般为5A，也有1A的。这使得在二次回路上的工作更为安全和方便，同时使得仪表及继电器的制造标准化，简化了制造工艺并降低了成本，在高压供电系统中应用广泛，一般都采用。

9）电炉变压器

变压器是靠电磁感应原理，把某种频率的电压变换成同频率的另一种或多种数值不等电压的功率传输装置。

电弧炉变压器是一种特殊的变压器，它是电弧炉高压供电系统中最重要的电气设备。功能是将高电压变换成适用电弧炉冶炼的各种电压及电流。其特点是低电压、高电流。

不同的钢种和不同的冶炼时期，所需要电炉变压器输出的电压和电流是不同的，因此就要求电炉变压器能够经常变换电压和电流，电炉变压器上所安装的有载调压开关设备就是满足以上功能的。

10）继电保护系统：

继电保护系统是电弧炉高压供电系统中的重要组成部分，它的主要作用是：通过预防事故的发生和发展或缩小事故的影响和范围，最大限度地确保安全供电。

继电保护系统有两个基本任务：

⑴当供电系统中发生故障或电炉冶炼发生重大异常时，继电保护系统应能自动地、迅速地、有选择性地作用于真空断路器并使之跳闸，以将故障设备从系统中切除，进而保证非故障设备继续运行。

⑵当供电系统中出现异常运行状态或电炉冶炼发生一般异常时，继电保护系统应能自动地、及时地、准确地发出信号，通知值班人员尽快作出判断处理。

另外，电炉变压器还有一些自身保护，如瓦斯保护；油流量、水流量保护；油位保护；油温、线圈温度保护；防爆保护；防泄漏保护等。

4.2.2.2 电极控制系统

电弧炉炼钢，其炉子的容量及其熔化能力已经在近几年的钢铁生产中有了很大程度地提高，在不允许超过最大负荷而获得最佳的效益这样一整套的设备则需要高性能的控制设备。新型SIMELT 电极控制系统就是为满足这些要求而设计制造的。

SIMELT调节系统原理框图见图4.20。