Короткая сеть руднотермической печи

Короткой сетью рудотермической печи называют систему проводников, осуществляющую подвод тока от выводов трансформатора к электрододержателю [22]. Короткая сеть является частью печного электрического контура на его вторичной стороне. Параметры короткой сети оказывают большое влияние на технико-экономические показатели работы печи: на коэффициент мощности, симметрию нагрузки фаз, удельный расход электроэнергии, электрический коэффициент полезного действия и т.д. При конструировании короткой сети стремятся снизить ее активное и индуктивное сопротивления за счет уменьшения длины, сближения проводников с прямым и обратным токами (бифилирования), изменения сечения и материала проводников и т.д. Одна из удачных конструкций короткой сети применялась на одноэлектродной однофазной печи Миге и описана в [2].

Вторичные токоподводы руднотермических печей требуют специального рассмотрения, так как речь идет о подводе больших током от печного трансформатора до ванны печи, достигающих, а в некоторых случаях и превосходящих 100 кА. Для малых печей высокая индуктивность токоподводов является полезной, так как ограничивает значения токов эксплуатационных коротких замыканий и повышает устойчивость горения дуг. В этих печах обычно оказывается необходимым вводить в цепь установки дополнительную индуктивность - реактор. В крупных же печах индуктивность токоподводов является чрезмерной и лишь снижающей коэффициент мощности установки, поэтому основная задача конструирования вторичных токоподводов мощных дуговых печей - возможное снижение их индуктивности. Второй задачей является снижение несимметрии токоподводов. Основная часть вторичного токоподвода расположена в горизонтальной плоскости, при этом влияния отдельных фаз друг на друга не являются однозначными. В связи с большими токами вокруг каждой фазы возникают сильные электромагнитные поля, влияющие на соседние фазы и наводящие в них э.д.с. Это влияние крайних фаз друг на друга и взаимовлияние крайних фаз со средней не будет одинаковым, наводимые в фазах э.д.с. будут геометрически складываться с напряжением фаз, в одной из крайних фаз при этом абсолютное значение фазного напряжения увеличится, в другой - уменьшится. В результате этого и мощности дуг будут не одинаковы, мощность «дикой» фазы может на 15 - 20% быть больше мощности средней, а другой, крайней «мертвой» фазы на 15 - 20% меньше. Такая несимметрия нагрузки по фазам является крайне нежелательной для питающей энергосистемы, с другой стороны она вызывает неравномерность выделения энергии в ванне печи и разъедание из-за этого участка футеровки, который расположен около «дикой» фазы. аконец, в целях уменьшения стоимости эксплуатации вторичного токоподвода необходимо свести в нем до минимума электрические потери.

Схемы выполнения токоподводов электрических печей показаны на рис. 1.5 - 1.8. На этих схемах: 1 - печной трансформатор; 2 - шины от трансформатора к неподвижным башмакам; 3 - гибкие кабели; 4 - трубошины на печи; 5 - электроды. Простейшими являются схемы: звезда (рис. 1.5), треугольник (рис. 1.6) на выводах низшего напряжения печного трансформатора. Часто соединения трансформатора в звезду или треугольник осуществляются внутри бака. Эти схемы конструктивно более простые, но имеют наибольшую индуктивность и поэтому применяются на малых печах. На печах емкостью 25 т и выше распространена схема на рис. 1.7 - несимметричный треугольник на электродах. Преимуществом этой схемы является меньшая индуктивность токоподвода благодаря тому, что проводники двух ее фаз расположены бифилярно. Еще большее снижение индуктивности вторичного токоподвода можно получить, используя симметричный треугольник на электродах (рис. 1.8). Однако эта схема не получила распространения, так как требуется четвертая стойка, движущаяся синхронно с первой.

Основная длина в короткой сети приходится на шинный пакет, выполненный перешихтованным; его индуктивность мала. В зонте печи делают специальные карманы «тамбуры», в которые входят гибкие части токоподвода, что позволяет сделать короче ведущие к электрододержателю трубы, снизив их индуктивность. В результате общую индуктивность токоподвода удается уменьшить почти на 20%. В трехэлектродных печах с тремя однофазными трансформаторами токоподводы выполняются аналогичными.

В шестиэлектродных печах каждый однофазный трансформатор связан с двумя электродами, это позволяет применить токоподвод в виде бифиляра, имеющий меньшую индуктивность. Трансформаторы не связаны друг с другом, каждый работает практически самостоятельно.

Из выше сказанного можно сделать вывод, что установки руднотермических печей обладают значительным реактивным сопротивлением, индуктивного характера. Поэтому необходимо вводить установки компенсации реактивной мощности. Кроме того, для печных установок характерно ассиметричное по фазам распределение реактивной мощности. Таким образом, необходимо предпринимать ряд мер для ликвидации ассиметричного по фазам распределения реактивной мощности.

Рис. 1.5. Короткая сеть звезда на электродах