УДК 621.365.2 (075.8)

Влияние исходного напряжения на электрические и рабочие характеристики ДСП при номинальном токе дуги

А.В. Салтыков, О.В. Самолина

Самарский государственный университет

Тольяттинский государственный университет

Россия

 

Дуговые сталеплавильные печи (ДСП), являясь мощной резкопеременной нагрузкой для системы электроснабжения предприятия, влияют  как электрические характеристики самой системы электроснабжения, так и изменяют собственные характеристики нагрузки печи.

Основным, задаваемым сталеваром, параметром режима плавки дуговой сталеплавильной печи (ДСП) является ток дуги, устанавливаемым в соответствии с паспортными данными ДСП I2, как правило, на уровне номинального значения I2н.

         Расчет электрических и рабочих характеристик дуговых сталеплавильных печей (ДСП) представляет собой комплексную задачу, так как их значения зависят от параметров системы электроснабжения (СЭС), выбранной ступени печного трансформатора (ПТ), сопротивления печного контура (ПК) с учетом сопротивления печного трансформатора, сопротивления печной установки (ПУ) до шин ГПП и заданной уставки рабочего тока ДСП [1].

Для нахождения электрических и рабочих характеристик ДСП целесообразно воспользоваться выражением, определяющим напряжение на вторичной обмотке печного трансформатора:

                                             = var,                                                (1)

         Причем, если задан ток дуги ДСП , то по его значению рассчитывается полное сопротивление  печного контура ДСП по выражению:

.                                    (2)

где Z – полное сопротивление печной установки ДСП; b – коэффициент потерь мощности в питающей ДСП СЭС [1];  – мощность короткого замыкания (КЗ) на шинах питания ДСП от ГПП (в общем случае переменна и зависит от уровня напряжения UИСХ); ХС  – предвключенное сопротивление СЭС до шин подключения ДСП к ГПП;  – коэффициент трансформации печного трансформатора; U1,НОМ, U2,НОМ – номинальные напряжения на первичной и вторичной сторонах печного трансформатора;  – номинальный ток дуги ДСП, определяемый уставкой регулятора мощности ДСП.

Тогда электрические и рабочие характеристики ДСП для всех ступеней печного трансформатора с учетом заданного номинального рабочего тока дуги ДСП  , кА, для всех ступеней печного трансформатора определяются по известным выражениям:

; ;

;

; ;                          (3)

; ; ; ; ;  ;                        

где: S, Q, P – полная, реактивная, активная мощности ДСП; I2 – ток дуги ДСП; Z, X, R – полное, реактивное, активное печного контура ДСП; Rд – сопротивление дуги ДСП; PЭЛ  – мощность электрических потерь мощности ДСП; PТП  – мощность тепловых потерь ДСП; cosj  – коэффициент мощности; hЭЛ – электрический коэффициент полезного действия (КПД) ДСП; G – производительность печи; T – время расплавления 1 тонны металла; WУД – удельный расход электроэнергии для расплавления 1 тонны металла; WУД.Т  – удельный теоретический расход электроэнергии для расплавления 1 тонны металла; hДСП – полный коэффициент полезного действия (КПД) ДСП.

С позиции энергоэффективности особый интерес для исследований представляет максимальная ступень (1р – с реактором, 1 – без реактора) режима расплавления металла в ДСП, которая характеризуется наибольшими значениями мощности, напряжения, производительности и т.д.

         В качестве примера в табл. 1 приведены результаты оценки влияния уровня исходного напряжения , кВ, на шинах питания ДСП-40 от системы электроснабжения автомобильного завода на характер изменения основных электрических и рабочих характеристик ДСП-40 при поддержании номинального вторичного тока дуги ДСП-40: . при работе ДСП-40 на максимальной ступени ПТ (1р – с реактором, 1 – без реактора).

 

Таблица 1.

Значения электрических и рабочих характеристик ДСП-40 при поддержании номинального вторичного тока дуги ДСП-40: .

на максимальной ступени ПТ (1р – с реактором, 1 – без реактора)

№

ступе

ни

Uисх

кВ

I2= Iном,

кА

U1

кВ

U2,Л,

В

Pд

МВт

Р1

МВт

Q1

Мвар

S1

МВА

G,

т/ч

Wуд

кВт.ч/т

1р

11

24.8

10,59

316

11,05

12,42

10,11

16,02

28

445

10,9

24,8

10,5

312

10,88

12,26

10,09

15,88

27

447

10,8

24,8

10,4

308

10,72

12,09

10,06

15,73

26

449

10,7

24,8

10,31

305

10,55

11,93

10,04

15,59

26

451

10,6

24,8

10,21

301

10,38

11,76

10,01

15,44

26

453

10,5

24,8

10,11

298

10,22

11,59

9,98

15,3

25

455

10,4

24,8

10,02

294

10,05

11,42

9,96

15,16

25

457

10,3

24,8

9,92

290

9,88

11,26

9,93

15,01

24

460

10,2

24,8

9,83

287

9,71

11,09

9,9

14,87

24

462

10,1

24,8

9,73

283

9,54

10,92

9,88

14,72

23

465

10

24,8

9,64

279

9,37

10,75

9,85

14,58

23

468

1

11

24,8

10,7

363

12,95

14,32

7,52

16,18

33

427

10,9

24,8

10,6

360

12,79

14,17

7,51

16,03

33

429

10,8

24,8

10,5

206

12,63

14,01

7,49

15,42

32

430

10,7

24,8

10,41

353

12,48

13,85

7,47

15,74

32

431

10,6

24,8

10,31

202

12,32

13,7

7,45

15,59

31

432

10,5

24,8

10,21

346

12,16

13,54

7,43

15,45

31

434

10,4

24,8

10,12

342

12,01

13,38

7,42

15,3

31

435

10,3

24,8

10,02

339

11,85

13,22

7,4

15,16

30

437

10,2

24,8

9,92

335

11,69

13,07

7,38

15,01

30

438

10,1

24,8

9,83

332

11,54

12,91

7,36

14,86

29

440

10

24,8

9,73

329

11,38

12,75

7,34

14,72

29

441

 

Приведенные в табл. 1 результаты расчетов позволяют определить значения электрических и рабочих характеристик ДСП-40 при установленном уровне исходного напряжения питающей системы электроснабжения , кВ, и заданном номинальном рабочем токе дуги ДСП  . и, одновременно, ограничить уровень исходного напряжения питающей системы электроснабжения , кВ, с позиции допустимой нагрузки ПТ, составляющей, в частности, для ДСП-40: ., отмеченные в табл. 1 жирным шрифтом.

Аналогичные результаты могут быть получены для любых ступеней ПТ и для любых типов дуговых сталеплавильных печей.

Литература.

1.В.Салтыков, О. Салтыкова, А. Салтыков. Электромагнитная совместимость дуговых сталеплавильных печей с системой электроснабжения. – Saarbruken. LAP  LAMBERT Akademic Publishing GmbH & Co. KG, - Germany, 2011. -180 с. – ISBN: 978-3-8465-2908-9.