电炉可控硅整流器应用与故障处理1

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1、电炉可控整流器应用与故障处理电炉可控硅整流器应用与故障处理（廖国斌）2电炉可控硅整流器应用与故障处理2.1直流电弧炉装备特点及冶炼工艺世界上最先发明使用的炼钢电弧炉是直流电弧炉。因受限于电力电子器件容量的制约，制造大容量直流电弧炉整流器很困难，曾一度停顿而走交流电弧炉发展道路。随着大容量整流装置的开发应用和电子计算机技术的发展，通过交直流两种电弧炉的运行比对，发现直流电弧炉比交流电弧炉在吨钢电耗与电极消耗方面具有一定的优势。自1989年起世界上又兴起了大型直流电弧炉建设高峰期，在日本东京制铁一座160吨直流电弧炉于1989年8月投产之后，仅1995至1996

2、两年时间世界上就有近25座大型直流电弧炉投入运用。近阶段，一方面高阻抗交流电弧炉技术的发展缩小了与直流电弧炉在消耗指标上的差距，但同时直流电弧炉整流器与底电极的可靠性也不断提高，因而呈现出交直流大容量电弧炉并存格局。目前国内设计制造超高功率直流电弧炉的能力还相当有限，最高仅达到50吨直流电弧炉，最主要制约因素是大容量电力电子装置的制造技术，所以当前国内运行的大功率直流电弧炉成套设备基本都是引进，如苏钢100吨、兴澄特钢100吨、特钢100吨、杭钢80吨、宝钢150吨等。国外直流电弧炉最有代表性的公司：法国IRSID、德国ABB、MAN/NKK、WoestAl

3、pine、Fuchs、US/CLECIM等。所制造的直流电弧炉均向超大功率发展，其技术和产品各厂商均体现了各自的设计特点，经国内实际运用检验，以稳定性来看，ABB的产品较好，而US/CLECIM公司因无直接生产厂家作技术支持，产品的运行稳定性较差。钢150t超高功率双炉壳直流电弧炉是由法国CLECIM公司整体引进的。图2－１所示为直流电弧炉冶炼电源基本回路组成。电炉的供电电源是由三套整流器装置EB51、EB52和EB53组成，整流器输出的负极连接到炉顶石墨电极，正极经底电极切换开关连接到两个炉底底电极中的一个，冶炼时石墨顶电极和底电极经炉内的废钢或钢水之间产

4、生电弧，形成炉内能量的供给源。三套整流器装置EB51、EB52和EB53，由GE加拿大电气公司于1996年制造。17电炉可控整流器应用与故障处理水冷母排电抗器整流器765V、36KA底电极母排整流变压器隔离开关真空开关接地开关石墨电极导电铜管水冷电缆升降缸底电极切换开关7#炉8＃炉33MVA/33KV/648V整流变图2-1直流电弧炉冶炼电源基本回路直流电弧炉装备具有明显特点：①在大型高功率或超高功率电炉中得到广泛应用。直流电弧炉的比功率多数在700-1000kW/t;变压器的工作容量比额定容量约高20％，具有较大超载能力。②在设备上，直流电弧炉与超高功率交

5、流电弧炉具有许多相同之处，如废钢预热、氧－燃烧嘴、水冷氧枪、水冷炉壁及炉盖、偏心底出钢等功能。其主要不同之处在于单电极（阴极）加底阳极的直流发生装置。③直流电弧炉电源将高压交流电经变压、整流后转变成200－870V直流电，电源与炉子单相短网连接形成主电路供电系统，通过电流控制回路进行调节。与三相交流电炉短网相比，单相短网不存在集肤效应和临近效应，在其上的电损较小，且周边不需要采取非磁性材料。单相石墨电极接在短网末端，可用一根相同容量的交流电弧炉电极来供电，由于没有集肤效应，电极的电流密度比交流电弧炉高得多。④在炉子底部设有底阳极（关键设备），其中有导电炉底型

6、、金属触针型和水冷金属棒型三种型式。宝钢采用导电炉底型底阳极，是通过整个炉底耐火材料和其下部安装的集电铜板导电。⑤起弧方式为起动电极与阳极相连，阴阳极形成回路，起弧后切断通路，使直流电通过阳极，进行正常熔炼。正常冶炼是靠炉内留40吨钢进行电极起弧操作。17电炉可控整流器应用与故障处理直流电弧炉的冶炼工艺与交流电弧炉相似；直流电弧炉采用的单根顶电极结构，能使大功率输入电能集中于炉子中心部位，穿井很快，炉料呈轴对称熔化，极少塌料；为了使泡沬渣能埋住电弧，直流电炉泡沬渣比交流电炉的要高。2.1.1整流电源系统组成宝钢150吨直流电弧炉由引进的三套大容量整流器构成十

7、八脉波的直流电源供电。每套整流器的输入电压AC648V；输入电流AC29394A；电源频率50Hz；输出电压额定电压DC765V；最大空载电压DC870V；额定电流(连续)DC36KA；额定输出功率27540KW；过电流整定值80KA；过电流瞬动值151.8KA；整流器承载电流最大144KA/10秒；整流器共阴极组接顶电极，共阳极组串联150µH电感接底电极。整流器的每一桥臂采用10只2500V，2500A可控硅并联，每个可控硅串接2500A/690V的快速熔断器，整流器运行条件：①允许的最高环境温度为40℃，相对湿度小于90%；②冷却水最高进口水温38.5

8、℃，流量433l/min；③冷却水水质为去离子加5％