直接加热式电弧冶金炉短网输电效率计算研究.pdf

第 4 2卷 第 3期 2 01 d 6月 现 代 冶金 M od e r n M e t a l l ur g y VO1 ． 42 NO． 3 Jt i n． 201 d 直接加热式电弧冶金炉短网输电效率计算研究 邹明，李本劫 镇 江市节能技术服务 中心 ，江苏 镇江 2 1 2 0 0 1 摘要 介绍了直接 加热式 电弧 j 台 金炉及短 网的工作特点 ，对某冶金厂的短 网输 电效率进行 了计算研 究。 关键词 输电效率 ；短 网；电弧冶金 炉；计算 中图分类号T F 7 4 8 引 言 电弧 炉 能直接 加 热被 加 热 对 象 ，广泛 应用 在 冶 金 、化T 及机 械加 T 领 域 ，具 有操 控 简单 、使 用 快捷 的特 点 。电弧 直 接 加热 的基本 原理 是 两 个 电位 不 同 的 电极 问产 生 电弧 ，形 成 电弧放 电电 流 通 过 介 质 或 由 于 电 弧 的热 辐 射 介 质 地 就 会 被 加 热 电 弧发生 在专用 电极 棒 和被 熔炼 的炉料 之 间 ， 炉 料 直 接受 到 电弧热 ， 电弧 电 流越 大产 生 的热 量 越 大 一 般 直 接 加 热 式 电 弧 炉 的 电 弧 温 度 叮达 3 0 0 0 ℃ 以上 ，故 而其 产 生 电 弧需 要 的 电流非 常 之 大 ，电路 巾 的电能损耗 随 之 增大 。 1 短 网工作特点 1丁 电弧 炉T作 电流 的 特殊 要 求 ，其 供 电 方 式 为 高压 电 网接专用 变压 器 后 降压供 电 。 短 网 即 是 专 用 变 压器 二次 侧 引 ⋯端 到 电 极载 体 的电路 部 分 其 T 作 电 流较大 ，从几 干安 培 到几 万安 培 ，而 T 作 电压 一 般不超过 4 0 0 V。短 网由专 用变压 器 引 线 、母排 、电缆 、导 电钢 管 、电极 夹头 、电极 等 零 部 件 组 成 ，导 体 载 面积 大 ，形状 复杂 ，旱分 段 组 成结 构 且材料 不一 。 短 网虽 总 电阻 虽然 较小 ，但其 工作 电流极 大 ， 短 网 的 电能损 耗也 占到 了总 损耗 的4 ． 5 ％～9 ． 5 ％。 冈 此 ．非 常 有必 要对 短 网 的输 电效 率进 行计 算 评 价 ， 采取 有效措 施进 行节 能 减排 工作 。 收稿 日期 2 O l 4 0 2 一 l 8 作者 简介 邹明 1 9 6 3 ． 男 ，高级_ L 程 帅 电话 1 3 7 0 5 2 8 2 2 28 2 计算方法 基于 工作 实 际 提 出 了直接加 热 式 电 弧冶 金 炉 短 网输 电效 率 的计 算 方法 。直 接加 热 式 电 弧炉 短 网功 率损耗 △ 的理论 计算 公式 △ 3 1 2 2 1 0 1 式 巾 J 『 2 为 变 压 器 次级 电流 ； 为 短 网 每 相 电 阻 。 短 网每相 电 阻计 算公式 如式 2所示 Rt h K、 K2 R R Rb l 21 式 巾 l 、 K2 分 别 为集 肤效 应 系数 和邻 近效 应 系数 ， 一般 取 l 1 ． 1 0～i ． I 5 ，K2 O ． 9 5～I ． 1 5； R 为特定 温度下 导 体 的直流 电阻 ； R， 为 接头 接 触电 阻 ； 为 附加 电 阻 。 2 ． 1 有效 电 阻 R 直 流 电阻 R b 的计 算公式 R 一 耋 ∑ ㈩ 式 中 n 为 并联 导 体数 。 x L i s 4 式 中 为 导 体 在 工 作 温 度 下 的 电 14率 ； 0 ． 0 2 1 3 铜 的工 作温 度取7 5 ℃ ； r ， I 2 ． 0 第 3期 邹 明， 等 直 接J j 【 l 热式 电弧冶金炉短 网输 电效 率计算研究 电 级 的工 作温 度取 1 0 0 0 C ；L 为 导体长 ；s 为 导 体 截 面积 。 2 ． 2 接触 电 阻 JR ， 接 触 电阻R ， 的计箅 公式 R i c | 5 式 中 c为与材 料和接 触 面状 态有关 的系数 ； P D 为 接 触 面 上部 压力 把 持 器处 P D 可 取4 倍把 持 电 极 重 量 产生 的压力 ；m为 与接 触面有关 的指数 ， 一 般 取 0 ． 5～1 ． 0 。 2 ． 3 附加 电阻 o ． 2 ～ o ． 3 6 l_t 1 于 软 电缆 、导 电铜 管等 两端 附 属物较 多 ， 完全 采 用理 论计算 方法 ，与实 际情 况有一 定偏差 。 所 以 ，这 部 分可 采用 实 测 电 压 降法来 较准确 地 推 算 f } 铜 母排 接触端 与把 持 器接 触 端的功率损 耗 。 2 ． 4 短 网输 电效率 T 1 短 网总能耗 A P ， 的计 算 公 式 h 3 I 2 R th X 1 0 ． 3 U | U| x P 、 式 巾 u为变压 器次级 端 出 口线 电压 。 A U 1 ／ 3 A U o △ △ ， △ ， △ ， △Uc 分 别 为 每 相 在N i i t 周 期 内 的 铜母 排 Ⅲ 口到 电极 把 持 器 端 的平均 电压 降 ，即 软 电缆 接 头两 端压降 。 短 网的 电阻 计算 公式 R 8 式 巾 l 为变压器 “ff l 铜 排 电阻 ；Rz 2 为 炉盖 以 上 电极 电阻 。 网输 电效 率 7 7 的计 算 公式 ， 7 1 - A ／ JP x 1 0 0 ％ 9 式 中P 为 测试周期 内变压 器 输 出平 均功率 。 3应 用实践 以某 冶金 厂 电弧炉 生 成 实 际 为基 础 ，该 电弧 炉 由2 2 0 0 k V A变 压器 供 电，变 压器 次端 出 u由电 度 表 进 行 计 量 变 压 器 出 口 铜 母 排 截 面 为 2 0 0 0 mm ，长 度 2 ． 1 8 m；短 网软 导线 每 相 南4 股 组 成 ，每 股 1 O 根 ，截 面 为 l l 0 ra m ／ 根 ，长 7 m； 电极 直 径3 0 0 mm，重 1 7 0 k g 。测试 周期T 3 ． 5 h；周 期 内 供 给 电量 Wa g 5 2 0 0 k Wh ；周期 内 加 权 平 均 电 流 I 4 4 9 9 A；铜 母 排 接 触 端 与把 持 器接 触 端 压 降 为 △ ，经实 测 △U 6 ． 0 7 V。 由于 实 测压 降时 不包 括铜母 排 、把 持器 、电 极 实测 困难 ，所 以这部分 损耗 采 用 理论 计 算 日 充 。 3 ． 1 有效 电 阻 铜排 电 阻 ， 厶 o ．0 2 1 3 x 2 ． 1 8 ／ 2 0 0 0 2 ．3 2 x 1 0 - s f 2 铜母 排 电阻 率 取 0 ． 0 2 1 3 fl- mm ／ m。 电 极 电 阻 炉 盖以 上 ， ／ ， 其 中 为 电 极 在 工 作 T 作 下 的 电 阻 率 墩 1 2 Qm m ／ m 。 R R _ - lR_ -31 0 ． 8 1 xl O 一 Q 。 3 ． 2接触 电阻 把 持器 与 电极 接触 电阻 C ／ 8 0 l O ／ 4 1 7 0 0 3 0 -6 8 1 o Q 其 中 ，C 取 8 0 1 0 ，m 取 O ． 5 。 3 ． 3 附 加 电 阻 R 附加 电阻 是 足 0 。 3 x l 1 5 x l ， 1 5 1 O ．8 1 x l 0 - ． 4 29 1 0 - s Q 3 ． 4 短 网 电 阻 R Rt h K、 K 2 Rz Rj Rb 1 ． 1 5 x 1 ． 1 5x 1 0 ． 8 1 x l 3 0 ． 6 8 1 4 ． N x t 0 - 嚣 1 c r 。 除软导 线 和 导线两 端接头 外 5 O 现代冶金 第 4 2卷 3 ． 5短 网损耗 功 率 A P 输 人 平 均 功 率 P wa g ／ T 5 2 0 O ／ 3 ． 5 1 4 8 5 ． 7 1 k W 3 1 2 R d w x 1 0 - 3 a u ／ v ／ 3 o ． 5 尸 3 x M9 9 2 x 4 9 ． xl O 41 6 ．0 7 ／ t 2 2 啦O u 5 } x 1 4 8 5 ／ 7 1 l 0 0 ． 9 2 太 订 其 中 ， l 为在 测 试周 期 内电流 的加 权 平 均值 A。 3 ． 6 短 网输 电效率 T 1 譬 l 1 一 ／ x l O 0 ％ i I - 1 0 0 ． l 辖 _ 1 } l o o 9 3 台 4 结束语 本 文 基 于工 作 实践 对直 接 加 热 式 电弧 冶金 炉 短 网输 电效 率 进行 了计 算 ，计 算 结 果 表 明某冶 金 厂的短 网输 电效率仅 为9 3 ％，节能 空 问较大 ， 减 小 把 持器 与 电极 接触 电 阻可 以 大 幅提 高 短 网输 电效 率 。