Устройство для питания электродуговых печей

";Яф СО 1 ОЗ СОВЕТСКИХСО 1 ГИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСГ 1 УВЛИК сч 15 Н 05 В 7/144 БР ЕЛЬСТ ОРСКОУУ СВ К.Н 05 льство СССР 7/144, 1989. Я ПИТАНИЯ авка металл зобретения й группы ЭЛЕКТ- а в дуго- первич- печных пыГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТ 11 ОЕ ВЕДОМСТВО СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛРОДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ(57) Использование: плвых печах. Сущность иные обмотки одно Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано, например, в металлургической промышленности для электроснабжения трехфазных дуговых сталеплавильных электрических печей.. Известны устройства для питания электродуговых печей, содержащие две группы печных трехфазных трансформаторов с однотипно соединенными вторичными обмотками 1). Задача ограждения питающей сети от вредного влияния электродуговых печей на форму кривой тока и другие показатели качества электроэнергии решаются в этом устройстве использованием тиристорных компенсаторов реактивной мощности вместе с силовыми индуктивно-емкостными резонансными фильтрами.Известно также устройство для питания электродуговых печей, содержащее две группы трехфазных трансформаторов с однотипно соединенными вторичными обмотками, первичные обмотки одной груп н 5 Ц 1797170 А 1 трансформаторов пофазно-последовательно соединены в общую схему треугольника, вершины которого присоединены к выводам питающей сети. Лучи пофазно-последовательного соединения звездой другой группы трансформаторов также присоединены к вь 1 водам питающей сети, а ее нулевая точка соединена с нулевой точкой соединения звездой, подключенной к выводам питающей сети первичной обмотки дополнительного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена треугольником. 1 ил. печных трансформаторов пофазно-последовательно соединены в общую схему треу. гольника, первичные обмотки второй группы трансформаторов соединены в общую схему звезды 21. Это известное устройство принято здесь в качестве прототипа,Переход от аналога 1) к прототипу 2) позволяет:а) существенно уменьшить стоимость установленного оборудования, позволяя достичь того же результата средствами самих совместно работающих электропечей и соединенных с ними печных трансформаторов;б) сделать практически не заметными толчки тока питающей сети из-за эксплуатационных коротких замыканий в отдельных электропечах. Отмеченные положительные качества прототипа достигнуты соединением в общую схему треугольника дополнительных обмоток трансформаторов той же группы, первичные обмотки которой пофазйо-последовательно соединены звездой. Отсюда следует, что половина трансформа 1797170торов прототипа должна быть выполнена специальными, отличаясь от используемых в настоящее время наличием дополнительных обмоток. Такая особенность прототипа обусловливает его относительную сложность и уменьшает возможную область применения.Целью изобретения является упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным трехфазным трансформатором с соединенной треугольником вторичной обмоткой и соединенной звездой первичной обмоткой, нулевая точка соединения которой присоединена к нулевой точке соединения звездой первичных обмоток второй группы трансформаторов.На чертеже изображена принципиальная схема устройства,Устройство содержит трехфазные печ; ные трансформаторы 1 - 4, соединенная треугольником вторичная обмотка 5-8 каждого из которых присоединена к сваей дуговой печи 9 - 12, Первичные обмотки 13 и 14 трансформаторов 1 и 2 пофазно-последовательно соединены в общую схему звезды, свободные выводы лучей которой присоединены к шинам трехфазной питающей сети; Первичные обмотки 15 и 16 первой группы трансформаторов 3 и 4 соединены пофазнопоследовательно в общую схему треугольника, вершины которого присоединены к питающей сети, Устройство имеет также дополнительный трансформатор 17, нулевая точка соединения звездой первичной обмотки 18 которого присоединена к нулевой точке пофазно-последовательного соединения звездой первичных обмоток 13 и 14 второй группы печных трансформаторов 1 и 2, а вторичная обмотка 19 трансформатора 17 соединена треугольником. Может оказаться, что система электроснабжения имеет таким образом соединенный трансформатор 17, к соединенной треугольником вторичной обмотке 19 которого присоединена нагрузка; в этом случае трансформатор 17 выполняет отведенную ему в данном устройстве роль как бы по совместительству и потому не может быть назван дополнительным,Хотя на принципиальной схеме фиг. 1 в каждой группе пофазно-последовательно соединенных первичных обмоток печных трансформаторов показано только два входящих в нее трансформатора, их число может быть существенно увеличено; на такую возможность указывает, в частности, использование пунктирных линий как способа начертания соединения большого числа не показанных обмоток соответствующейгруппы,Кроме того, предполагается, что каждаяиз фаэ первичной обмотки печного транс 5 форматора может быть зашунтирована контактами своего контактора, Такая мерапредусматривается на тот случай, если потребуется на определенное время вывестииз совместной работы одну иэ печей вместе"0 со своим трансформатором,При описании работы предлагаемогоустройства приходится учитывать, что наэлектромагнитные процессы в нем оказываютт решающее влияние такие факторы;15 а) однотипный характер соединениятреугольником вторичных обмоток 5-8 печных трансформаторов 1-4, нагруженныхкаждая своей трехфазной дуговой печью 912;20 б) параллельное подсоединение к общей питающей сети двух групп печныхтрансформаторов 9-12;в) пофазно-последовательное соединение одной группы первичных обмоток 13 и25 14 в общую схему звезды, а другой группыпервичных обмоток 15 и 16 - в общую схемутреугольника;г) присоединение к той же сети соединенной звездой первичной обмотки 18 до 30 полнительного трансформатора 17, нулеваяточка которой соединена с нулевой точкойгруппового пофаэно-последовательного соединения первичных обмоток 13 и 14 трансформаторов 1 и 2;35 д) соединение треугольником вторичной обмотки 19 дополнительного трансформатора 17.Особенности работы данного устройства связаны с неравномерностью нагрузки в40 цепи трехфаэной вторичной обмотки какого-либо печного трансформатора, При анализе электромагнитных процессов впитающей сети и присоединенных к нейтрехфазных печных трансформаторах будем45 полагать системулинейных напряжений источника - питающей сети - симметричной, аега внутреннее сопротивление равным нулю, В этих условиях будет иметь место;а) несимметрия системы напряжений во50 вторичной обмотке трансформатора с неравномерной нагрузкой;б) несимметрия системы напряжений напервичных обмотках того же трансформатора;55 в) несимметрия систем напряженийпервичных. обмоток других печных трансформаторов общей для них группы с пофазна-последовательным соединениемпервичных обмоток, обусловленйая как симметрией системы их суммарного напряжения, так и неравномерностью нагрузки вторичной обмотки одного из этих трехфазных трансформаторов;г) вызванная этим несимметрия систем напряжений на вторичных обмотках трансформаторов одной группы, следовательно, пофазная неравномерность нагрузки хотя бы одного печного трансформатора, обусловливает несимметрию напряжений вторичной обмотки даже трансформатора с равномерной нагрузкой вследствие отмеченной выше несимметрии напряжений на его первичной обмотке. Нарушение симметрии системы напряжений на соединенной треугольником вторичной обмотке печного трансформатора, обусловленное неуравновешенным режимом расплавления питаемой дуговой печи, приведет:а) к нарушению симметрии системы напряжений на вторичных обмотках других печных трансформаторов одной их группы;б) к неодновременности прохождения через нулевые или максимальные значения третьих гармоник тока в отдельных фазах вторичной обмотки печного трансформатора;в) к появлению возможности замыкаться магнитному потоку от тока третьей гармоники в фазе вторичной обмотки,расположенной на одном из стержней магнитопровода трансформатора, через соседний стержень этого магнитопровода;г) к наведению составляющих ЭДС впервичной обмотке трансформатора составляющими потока от третьих и кратных им высших гармоник тока во вторичной обмотке трансформатора;д) к невоЗможности рассматривать в этих условиях соединение треугольником вторичной обмотки как достаточное средство ограждения цепи первичных обмоток печных трансформаторов от различного рода неприятностей, связанных с этими высшими гармониками;е) к передаче в цепь первичных обмоток третьей и кратных ей гармоник напрякения и тока. Потому простой переход на пофазно-последовательное соединение первичных обмоток печных трансформаторов может привести к неработоспособности соответствующего устройства. В данном устройстве предусмотрены средства, способные устранить этот недостаток. Известно, что система напряжений или токов утроенной (и кратной ей) частоты образует нулевую последовательность фаз, если соответствующая система основной частоты образует прямую последовательность фаз, 35 метить:а) одинаковое направление суммарногонапряжения третьей гармоники на каждом из лучей звезды из последовательного соединения первичных обмоток 13 и 14 по от 40 45 50 5 10 15 20 25 30 Пофазно-последовательному соединению первичных обмоток 15 и 16 первой группы печных трансформаторов 3-4 в треугольник соответствует симметрия системы суммарных напряжений основной частоты на сторонах треугольника. Такое соединение для третьих гармоник напряжения, возбуждаемых в цепи первичных обмоток трансформаторов одной группы теми же гармониками тока во вторичных обмотках трансформаторов, следует рассматривать как короткозамкнутый контур, который:а) создает условия для размагничиваю- щего действия потокосцеплений отдельных фаз первичной обмотки каждого трансформатора по отношению к рождаемым третьими (и кратными им) гармониками тока во вторичных обмотках составляющим потока;б) позволяет поэтому считать каждый из печных трансформаторов находящимся в режиме короткого замыкания для третьей и кратной ей высших гармоник тока в обмот-ках такого трансформатора;в) исключает условия возникновения перенапряжений в обмотках 15 и 16 этой группы трансформаторов 3 и 4.Также симметричной является система напряжений, прилокенных к каждому лучу звезды пофазно-последовательного соединения первичных обмоток 13 и 14 второй группы трансформаторов 1 и 2,Если вначале условно не принимать во внимание дополнительный трансформатор 17 предлагаемого устройства, то можно отношению к нулевой точке этого соединения; б) взаимную компенсацию напряжений на последовательном соединении этих лучей звезды от потоков третьей гармонической, создаваемых цепями вторичных обмоток печных трансфорл атаров при изолированной нулевой точке соединения первичных обмоток 13 и 14 звездой;в) обусловленный этим режим холостого хода каждого из трансформаторов 1 и 2 для третьей или кратной ей высшей гармоники тока во вторичных обмотках 6 и 5 печных трансформаторов;г) недопустимо большие перенапряжения на первичных обмотках 13 и 14 трансформаторов, определяемые произведением конечной величины тока (вторичная цепь является именно источником тока, а не напряжения) третьей гармоники на очень большое индуктизное сопротивление холостого хода трансформатора. Опасность та1797170 кой аварийной ситуации для изоляции обмоток 13 и 14 трансформаторов 1 и 2 исчезает благодаря введению дополнительного трансформатора 17, нулевая точка соединенной звездой первичной обмотки 18 кото рого соединена с нулевой точкой последовательного соединения звездой первичных обмоток 13 и 14.Система токов нулевого следования фаз третьей и кратных ей гармоник будет в этом 10 случае замыкаться через нейтральный провод, соединяющий упомянутые нулевые точки, а также через лучи звезды соединения первичных обмоток 13 и 14 трансформаторов 1 и 2, а так же обмотки первичной об мотки 18 дополнительного трансформатора 17. Протекание этих токов нулевой последовательности через лучи звезды первичной обмотки 18 обусловит наведение ЭДС тех же частот во вторичной обмотке 19 дополни тельного трансформатора 17. Соединение Формула изобретения Чстройство для питания электродуговых печей, содержащее две группы печных трехфазных трансформаторов с однотипно соединенными вторичными обмотками, первичные обмотки одной группы печных трансформаторов пофазно последовательно соединены в общую схему треугольника, первичные обмотки второй группы трансформаторов соединены в общую схему звезтреугольником обмотки 19 создает короткозамкнутый контур для токов нулевой последовательности, соответствующих третьейи кратным ей гармоникам; для этих гармоник трансформатор 17 оказывается потому в режиме короткого замыкания. Вследствие этого падение напряжения на каждой из обмоток 13 и 14 печных трансформаторов для этих гармоник оказывается практически равным нулю, а потому сами печные трансформаторы 1 и 2 для третьей или кратных ей высших гармоник тока оказываются также в режиме короткого замыкания, что создает благоприятные условия для работы печных трансформаторов. Поэтому исключается возможность возникновения перенапряжений на обмотках 13 и 14 второй группы трансформаторов 1 и 2, т,е. данное решение имеет свойства, выходящие за пределы простой суммы свойств известныхх устройств. ды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно снабжено дополнительным трехфазным трансформатором с соединенными треугольником вторичными обмотками и соединенными звездой первичными обмотками, нулевая точка соединения которых присоединена к нулевой точке соединения звездой первичных обмоток второй группы трансформаторов,1797170 17 С, Патруш орр знец едакто Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ С35, Раушская наб., 4/5 ательский ком инат "Патен изводственноЗаказ 656 ВНИИПИ Государстве 11