[发明专利]由可控电流馈电的直接电弧炉及对直接电弧炉供给可控电流的方法

说明书

本发明涉及供以可控电流的三相直接电弧电炉。也涉及将可控电流供给三相直接电弧电炉的方法。

本发明被用于为熔炼金属，特别是铁及其合金的三相电弧炉。

直接电弧炉目前主要被用于熔炼和精炼钢，并且差不多全是三相电炉。

在近二十年中，单炉功率得到极大的提高，设备功率从16MW和20MVA增到大于85MW和120MVA。

这样大的功率给供电电网带来电压扰动(波动)，以及由于电感性负载所导致的相当大的相位移等大问题。

为校正由此电感性负载造成的相位差和减少电压波动，现代补偿技术使用了各种带有可控二极管一起运行的无功率补偿器。

调节原理示于图1且如下所述：

三个电感器和三相中压线并联布置，该线作为强电感负载的电炉供电处；这些电感器通过晶闸管T被供电，其导电角根据装置SI检测的电流来控制。

此调节系统保持炉子需用的总无功功率恒定并在零处平衡，电感器L1和L2和多组功率因数校正电容器CR都联到中压电源线上。

多组功率因数校正电容器CR加上适当的电感器也可实现滤除由电炉及补偿系统产生的谐波的功能。

借助于适当的液压装置GI改变电极高度，努力保持电弧的电阻为常数，借此来调节电炉电弧的有功功率。

为了克服这种间接调节吸取的电流的型式带来的困难和缺点，近来生产出了直接电弧电炉，这种型式有一个单电极，电流的返回靠电炉的外壳。

电弧的供电电流，由可控二极管或晶闸管组成的整流装置提供。这个系统有两个重大缺点。一方面它难于获得电流的返回路径，同时另一方面整流系统产生很强的的奇次谐波。

为了消除这两种电弧炉的这些严重缺点，本申请人设计、试验并实施了本发明，它以预定目的作为其目标。

本发明提供了一种供以可控电流的三相直接电弧电炉，包括：电极；用于调节电极高度以便控制所产生的电弧长度的装置；一个主电源，它包括一个电力供电网络，为电炉供电的至少一条中压线和一个电炉变压器，所述主电源的一个部分，它连接所述中压线和所述电炉变压器并包括串联于所述中压线和所述电炉变压器之间的一个饱和电抗器以及测量被电弧吸取的电流强度的装置；其特征在于：一个根据电弧吸取电流的强度，控制所述饱和电抗器电抗的装置。

将可控电流供给用于熔炼金属，以及虽属有利但并非只用于熔炼基合金的三相直接电弧电炉的方法，其特征在于：一个控制装置直接作用于电炉的电弧电流并使等效串联电抗整体值改变。

根据本发明，控制机构直接作用于电炉的电弧电流，以决定运行点并减少扰动，这与现有技术不同，现有技术让电炉内电流自由地生成，且只用调节电弧长度的液压系统来控制，而下边的抗波动控制系统则试图调节主电源侧的状态。

另一方面现在的三相电弧炉通常连接到独立工作的和电炉并联的补偿系统，根据本发明的电炉的三个电弧，按照其解决办法的一种构思通过给每一电弧施加一由第一电感器L₁限制的第一基本电流来供电。第二电流由第二电感器L₂叠加到第一电流上，第二电流借助于晶闸管T，按照分析第一基本电流的值和/或其初始斜率或趋势来考虑电弧运行状态的传递函数来操作和调节。

根据另一种方案，除了分析其值和/或初始斜率外，还要分析设备各处，特别是变压器有载抽头变换器处需要讨论的电量的状态。

根据解决办法的构思的又一方案，饱和电抗器RS可以适当地用来代替电感器L₁和L₂和晶闸管T。

根据本发明，功率因数校正电容器还用作吸收由电炉对电网产生的谐波的滤波器，以和现有技术完全类似的方式安置成并联在中压汇流排上，但电容量数值要小得多。

参考作为非限制性例子提供的附图，图1表示现有技术。

图2表示本发明，并使发明和现有技术的区别得以了解。图3和4表示解决办法构思的各种方案。

现在来详细看看现有技术和发明的内容。

本发明与现有技术不同处在中压线和电炉变压器之间的部分。

图1中，电感器L₁具有这样的作用，根据可用的传递功率，电弧长度和辐射指数，通过精选其值使电炉的运行点优化并更为灵活。

电感器L₁的选定靠确定工作点来实现，该工作点要权衡以下相反的要求：既保证适当的转换功率和对熔炼过程工艺要求来说有足够高的电弧电流，同时又要限制在电极短路时的峰值电流。