第二节 保护、控制、信号和测量

第3.2.1条 电炉变压器应装设故障短路的电流速断保护、变压器过负荷保护和变压器及其有载分接开关的瓦斯保护，并应符合下列规定：

一、故障短路的电流速断保护，其整定值应躲开电炉的最大工作短路电流。

二、变压器过负荷保护，应采用反时限特性的过电流继电器,保护的整定值应考虑电极的提升速度，宜在3倍额定电流时6s左右动作；对矿热炉的整定值应防止长时间不大的过负荷。

矿热炉亦可采用带长延时的定时限过电流保护。三相电炉变压器过负荷保护应为三继电器式。

三、变压器及其有载分接开关的瓦斯保护，重瓦斯动作于电炉变压器一次侧断路器跳闸，轻瓦斯动作于信号。

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第3．2．1条
一、电炉变压器均应装设防止故障短路电流的瞬动保护，保护装置宜装设在向电炉供电的馈电线上。根据各厂的运行经验，电炉的操作断路器由于频繁的通断，操作机构易失灵。尤其在采用多油断路器作为断路器的情况下，经过多次切断大电流，遮断容量大为减低不能切断故障电流而造成越级跳闸，因此电炉变压器的短路保护一般应装在电炉变压器的供电线上为宜。如X钢五厂、XX钢厂、XX钢厂等都采用了这种方式。当采用适合于频繁操作的断路器遮断容量能满足系统的短路容量时，可以将短路故障保护直接装设在电炉变压器高压侧，动作切断操作断路器。这种方式在操作和维修方面都比较方便。对具有平稳负荷的矿热炉，由于操作断路器采用于贫油断路器有足够的遮断容量，且断路器的操作次数很少，故短路保护都装在电炉变压器高压侧。
瞬动过电流保护的正定电流应避开电炉装置最大工作短路电流，以保证动作的选择性。
电炉变压器当使用较低级电压或接入电抗器，在短网故障时，其短路电流较小，短路故障过电流可能拒绝动作，此时可采用带有联锁接点的定时限过电流继电器或经过当电炉变压器调压时相应改换变流比回路的办法。
二、电炉变压器的过负荷保护一般装设在变压器低压侧的电流互感器回路中，动作切断操作断路器；对大容量电炉当低压侧无电流互感器时，过负荷保护可装设在电炉变压器高压侧的电流互感器的回路中，并经过当电炉变压器调压时相应改换变流比的回路，如大型矿热炉上普遍采用，一些电弧炉也有采用的，使用情况良好。
根据调查过负荷，一般采用反比延时继电器，其正定值与电极自动升降调节器作用的电极提升速度有关。
三相电炉具有不对称负荷特性，所以以过负荷保护应为三继电器式。
在炼钢电弧炉变压器标准中有将操作断路器安排在变压器第三线圈的，在操作断路器断开时一次线圈仍带电，所以本条规定重瓦斯动作于电炉变压器一次侧的断路器跳闸。

第3.2.2条 当采用三绕组的电炉变压器（带串联调压绕组）时，可在第三绕组装设电流互感器代替二次侧大电流互感器。但应换算变流比，其相位应一致。

第3.2.3条 电炉装置应接地，接地电阻不应大于4Ω；在高土壤电阻率地区不宜大于10Ω。

第3.2.4条 三相电弧炉应设电极自动调节器。矿热炉宜设电极自动调节器，但小型矿热炉可采用手动操作。

电极自动调节器应具有由自动操作转为手动操作的功能。

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第3．2．4条
一、根据电炉的工作特性和工艺操作的要求，必须在整个冶炼时期按工艺规定的用电制度保持一定的功率输入。对炼钢电弧炉一般都是调节电极的升降，对矿热炉一般可调节电极的升降或电炉变压器的二次电压来达到。
由于炼钢电弧炉在冶炼过程中炉况剧烈地改变，需要进行快速和频繁地调节以保持电流或功率的稳定，由于电弧特性的非线性和炉内条件不规则变化经常产生工作短路，冲击电流或断弧，因此电弧炉应具有灵敏度高、不灵敏区小、调节时间短、调节动特性好的自动调节系统。
二、根据调查过去有些电弧炉采用手动调节方式有以下缺点：
1．操作人员劳动强度大(在熔化期差不多要每秒操作一次)。
2．由于操作水平不同影响生产指标。XX钢厂采用手动时电耗为800～900kWh／t，而改为晶闸管系统后电耗降至低于600kWh／t。
3．电流冲击频繁，过电流跳闸次数多，XX机器厂有3t、5t电弧炉各一台，手动调节时—般跳闸5—6次／炉，最多11次／炉；改为晶闸管系统后下降为1—2次／炉。
大电流冲击使功率因数降低，手动改为自动控制后平均功率因数提高。
4．经常发生折断电极事故，XX钢厂131炉次统计平均每两炉折断一次电极，在装有特性较好的自动调节器后折断电极的事故很少发生。
此外采用手动一般需两人专门进行操作，在自动调节时只需一人，因此从生产的经济效果和减轻劳动强度节约人力方面考虑，炼钢电弧炉应有电极自动调节器。
三、矿热炉属于电阻电弧炉，主要特点是电极埋在炉料内，所以一般说来炉内工况比较稳定，没有经常产生工作短路冲击电流的特性。但在冶炼过程中炉况不断变化仍需要经常进行调节，根据对国内50多台矿热电炉的调查，一般都采用手动调节，如果从减轻操作工人劳动强度和提高调节效果也可以采用电极自动调节器。
四、电弧炉电极升降自动调节器国内外有下列两大类：
1．电机式：其中晶闸管——交流电动机式较先进，国内已有生产。
2．液压随动阀：有一次随动阀和二次随动阀之分，国内都能生产。
这两类电弧炉电极升降自动调节器均能满足电弧炉生产要求。
我国国家标准GB4002．2规定电极移动调节系统指标不应低于表22要求。
五、电炉自动功率调节器的信号回路一般取自电弧电流和电弧电压；而电弧电压值系自电炉短网和炉底间取得。因此除应设法尽量减小炉底电阻外，还应尽量采取措施减少电压信号回路中性点和炉底间的电压降。据XX机器厂的运行经验，如中性点连接线的螺栓未旋紧会使电极串动频繁，自动功率调节器的工作不正常。

六、对新炉衬和热炉衬的电阻测定如下：
1．新砌镁砂沥青炉底0．5～1．OMΩ；
2．刚换下的热炉壳的炉底≈0Ω；
3．刚换下的热炉壳的炉底冷却18h后0．4～0．8Ω；
4．用过的冷炉壳100Ω。
至于如何减小炉底电阻有的工厂(如XX机器厂、XX农具厂)在砌炉底时将数根φ20接底棒砌入镁砂层，另一端焊在炉壁上；这样减小炉底电阻后调节器灵敏度有显著提高，断电极和跳闸事故明显减少。有的工厂在新砌炉壳时用钢钎使炉料与炉壳相联接及用导电料堆在炉门处，使炉料与炉壳相接触来降低炉底电阻，因目前做法不一暂不作规定。
七、各厂运行经验证明：炼钢电弧炉在熔化初期炉况变化剧烈，得用手动操作，尤其在熔炼开始时三相有时不易平衡需用手动平衡。所以自动调节系统均应有迅速转为手动操作的可能性。

第3.2.5条 在电弧炉炉底与电压信号变压器间应装设防止电弧炉电极自动调节器的电压信号变压器烧损的隔直电容器。

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第3．2．5条国内不少工厂反映炼钢电弧炉电极自动调节的电压信号变压器易烧损，后经实测电弧炉炉底至电压信号变压器的接线中有直流分量。国外引进的50t电弧炉在炉底与电压信号变压器间装有隔直电容器运行良好。国内一些炼钢电弧炉在这部分装有隔直电容器的从未发生信号变压器烧损事故，所以为防止炼钢电弧炉电极自动调节器的电压信号变压器的烧损，应在电压信号变压器与炉底间装设隔直电容器。

第3.2.6条 三相电弧炉的电极自动调节器宜采取防止当电极触及不导电炉料时折断电极的措施。

第3.2.7条 在大型矿热炉的操作平台处宜装设事故断电开关。

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第3．2．7条大型矿热炉平台面积较大，在控制室的操作人员有看不到之处。故在操作平台处宜装设事故断电开关。以便在加料系统出故障或电极焙烧质量不好掉在炉内时操作人员可立即在平台上停电。

第3.2.8条 采用钥匙控制电炉的通电时，钥匙应仅在分断位置时才可能取下。

第3.2.9条 应在电炉操作区域内操作人员能看清的地方装设通电及断电的指示灯。

第3.2.10条 当电炉向浇注场地倾动时，应设使在浇注场地的人员能听到见到的声、光信号。

第3.2.11条 电炉装置应装设下列信号：

一、电炉高压通电及断电的信号；

二、调压装置在四级及以上时，指示电压等级的信号；

三、反映三相电弧炉每相电弧电压的信号；

四、油循环系统故障的信号；

五、水或风冷却系统故障的信号；

六、操作电源失压的信号；

七、根据工艺要求的其他信号。

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第3.2．11条
一、在铁合金炉操作平台墙上装设三相电流表及表示低压侧电压的3个指示灯，供炉前操作人员掌握冶炼情况，并且可以根据炉况适当填加电阻大小不同的原料来帮助调节冶炼时的各相电流。炼钢电弧炉在低压侧装3个指示灯，帮助冶炼工人掌握电弧电压大小并使在无载换压时避免误操作。
二、调压装置在四级及以上时从电压表上不易区分是哪一级电压，故一般设有指示电压等级的光字牌或信号灯以供调压时和冶炼过程中监视。
三、操作人员常以电弧电压信号来估计输入炉内的功率。
四、电炉变压器冷却系统发生故障直接影响输入炉内的功率和工艺。所以电炉变压器油水冷却系统或风冷系统的故障要发信号以便及时采取措施。

第3.2.12条 电炉装置应装设有功电度表、无功电度表、电流表和电压表。10t及以上的电弧炉宜装设三相有功功率表。上述仪表应装设在电炉变压器高压侧；5t及以下电弧炉的仪表可装设在配电所。

电炉装置应装设显示电极电流、电压值的电流表和电压表。当采用电极自动调节器时，应装设监视调节器工作的仪表。

电弧炉的电流表，应有过负荷量程。

电弧炉应装设带有最大电力需量的有功电度表。

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第3．2．12条此条装设仪表的原则是便于监视电炉的工作状况，便于调节工艺过程和经日济核算。
一、为了了解供电电压，在高压侧装设电压表；在电炉变电所中装设高压电压互感器不仅用以接电压表，而且供电炉计量每吨钢所耗的有功电度和无功电度的电度表之用。由于一些电炉变电所中没装高压电压互感器在低压侧进行测量电度是不合适的，因为未包括电炉变压器和一部分短网的电能损耗。电弧炉炼钢的核算指标中每吨钢的耗电量是包括电炉变压器的电能损耗的。但在5t及以下的电弧炉和小容量的矿热炉则可装在馈电配电所内。
二、为了便于调节电炉的电压和电流，特别是三相电炉一般都具有不对称的负荷特性，所以在低压侧应装设电流表及电压表。当低压侧无电流互感器时，电流表可以装在高压侧的电流互感器回路中，经过当调压时改变变比的回路或装在电炉变压器第三线圈的电流互感器回路中，这样在任何情况下都能正确反映低压侧的每相电流。
三、由于电炉车间烟尘较大，固定装设较精密的仪表(如自动记录仪表)一般是不合适的。如需用时可临时接用，在较大型电炉宜留出接用该类仪表的电压及电流端子。
四、炼钢电弧炉的电流经常有冲击电流，所以其电流表应有过负荷量程。炼钢电弧炉装设带有最大需量的有功电度表是为了监视电弧的最大输入功率。带有最大需量的有功电度表国内早有生产。