1tom338

13. ELEKTROTERM1A 678

13.7.5. Urządzenia lukowe w systemie elektroenergetycznym

Eksploatacja urządzeń lukowych bez stosowania środków zaradczych powoduje liczne negatywne skutki w niektórych elementach systemu, pośrednio także w wielu rodzajach odbiorników, nie wyłączając samych pieców łukowych. Skutki te wynikają z konieczności dostarczenia do urządzenia, oprócz mocy czynnej, także mocy biernej, ze spadków i wahań napięcia zasilającego, asymetrii napięć oraz z nieliniowości łuków. Urządzenia łukowe są najczęściej eksploatowane przy cos ę = 0,65—0,80. Jeśli nie stosuje się kompensacji mocy biernej, to jej dostarczenie do urządzenia łukowego powoduje dodatkowe spadki napięć. Względny spadek napięcia przy obciążeniu symetrycznym wynosi wtedy

8+qs8_;

SzB

(13.34)

przy czym: U_A i U_B — moduły napięć na szynach stalowni przy wyłączonym i włączonym urządzeniu łukowym; Q = 31²X — moc bierna urządzenia; Q_s = 31²X_S — moc bierna sieci; S._? — moc zwarciowa sieci na szynach elektrostalowni.

Wartość odchyleń napięcia na szynach stalowni przy braku środków' zaradczych w typowych rozwiązaniach osiąga 10%.

Wahania napięcia w sieci zasilającej, występujące głównie w fazie roztapiania wsadu, określa się ze wzoru

^ niax ^ntiri _n    m i .c\

U    s₂    ^]

przy czym: {/ i U_min — największe i najmniejsze wartości skuteczne połówki okresu 50 Hz w rozważanym czasie monofonicznej zmienności napięcia; U — wartość skuteczna napięcia znamionowego; AQ — oscylacje mocy biernej wywołane pracą w węźle sieci, w którym moc zwarciowa jest równa S_.

Przy dużych AQ, a zwłaszcza małych S. występuje m.in. zjawisko migotania światła, a także zaburzenia w' odbiorze telewizyjnym. Migotanie światła nic jest dostrzegalne, gdy

(13.36)

przy czym: S._u — moc zwarcia urządzenia łukowego lub zastępcza moc zwarcia zespołu n urządzeń o identycznych mocach zwarciowych zasilanych z tego samego w'ęzła sieci; f_e — współczynnik. Przy n = l,/_c = 1; dla n > 1, n^0,25    < n°^So.

Piec łukowy prądu przemiennego generuje ponadto zakłócenia o wszystkich częstotliwościach ponadpodstawowych o wyraźnych maksimach występujących przy krotnościach częstotliwości podstawowej. Pożądane jest więc stosowanie filtrów.

13.7.6. Technologie łukowo-rezystancyjno-elektrodowe i urządzenia do ich realizacji

Wyróżnia się dw'ic kategorie takich technologii. Pierwsza to redukcyjne wytapianie substancji z rud i z produktów przeróbki rud. Do procesów takich zalicza się m.in. wytapianie żalazostopów, żółtego fosforu, karbidu, cynku, surówki.

Druga kategoria — to topienie rud bez prowadzenia reakcji chemicznych. Topienie realizuje się w celu oddzielenia domieszek od metali i związków metali zawartych w rudach. W grupie tej należy wymienić m.in. wytwarzanie kamienia miedzio-wo-niklowego, miedziowego, tlenku magnezu, sublimacji z surowca polimetalicznego tylko jednego pierwiastka np. ołowiu, cynku, cyny.

Urządzenia do realizacji technologii łukowo-rczystancyjno-elektrodowych są oparte na skojarzonej przemianie elektrotermicznej, przy czym wszystkie trzy' metody nagrzewania należy brać pod uwagę jedynie przy ogólnym ujęciu zagadnienia. W znacznej części urządzeń dominuje konwersja energii w ośrodku gazowym i stałym, a przemiana w ośrodku ciekłym (nagrzewanie elektrodowe) nie zawsze jest znacząca lub ma miejsce w niektórych fazach procesu. W takich przypadkach istnieje uzasadnienie dla posługiwania się terminem „urządzenia łukowo-rezystancyjne”.

W skład urządzenia lukowo-rezystancyjno-elektrodowego wchodzą: piec z układem elektrod, mechanizmy ich przesuwu i opuszczania, układy chłodzenia, mechanizmy załadunku i dozowania wsadu, odciągi i urządzenia odpylające, niekiedy mechanizm obrotu wanny, układ zasilania i układy pomiarowo-sterujące. Urządzenia te cechuje wielka różnorodność z uwagi na specyfikę technologii, stan zaawansowania technicznego, duży przedział mocy (0,3 4-120 MV • A).

Piece mają kotły (wanny) o geometrii kołowej, trójkątnej, owalnej oraz czworokątnej, o liczbie elektrod od 1 do 9. Są to konstrukcje otwarte (odkryte) czyli bez sklepienia, półzamknięte (zaopatrzone w kołpak do wychwytywania pyłów i gazów) i zamknięte (hermetyczne).

Elektrody są wykonywane jako ciągłe i samospiekającc (elektrody Soderberga) o przekrojach sięgających 3 x 0,85 m. Są one opuszczane i podnoszone przy użyciu elektromechanicznego lub hydraulicznego układu przemieszczania, co pozwala na regulację mocy pieca.

Obw ód główny układu elektrycznego zawiera odłącznik, wyłącznik, transformator lub transformatory, tor wielkoprądowy oraz elektrody. Obwody pośrednie są związane z układami kompensacji mocy biernej oraz symetryzacji mocy czynnych.

W rozwiązaniach klasycznych, piece o mocy do 15 MV A włącza się do sieci za pośrednictwem transformatora trójfazowego. Przy mocach większych stosuje się bardzo często zasilanie z trzech transformatorów jednofazowych (rys. 13.29). W celu zmniejszenia asymetrii mocy fazowych, piece zasila się m.in. z transformatorów o niezależnej regulacji napięcia w' każdej fazie.

Rys. 13.29. Układy zasilania pieców łukowo-rezystancyjno-elektrodowych: a) z transformatorem trójfazowym i torem bifilarnym zamkniętym w trójkąt na elektrodach; b) z trzema transformatorami symetrycznie rozmieszczonymi wokół pieca i torem bifilarnym; c) z trzema transformatorami jednofazowymi o stałej przekładni symetrycznie rozmieszczonymi wokół pieca i zasilanymi z regulacyjnego transformatora trójfazowego; d) z transformatorem trójfazowym i kompensacją mocy biernej; c) z trzema transformatorami jednofazowymi o regulowanym napięciu i torach wiclkoprądowych bifilamych