📄 gb 50056-93.html
字号:
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<P><A NAME="A32"></A>附加说明</P>
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<P>本规范主编单位、参加单位和主要起草人名单</P>
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<P>主 编单 位：机械工业部设计研究院</P>
<P>参 加单 位：机械工业部无锡电炉研究院 </P>
<P> 冶金部北京钢铁设计研究院</P>
<P> 机械工业部第一设计研究院</P>
<P>主要起草人：陈祖贤</P>
<P><A NAME="A33"></A>条文说明</P>
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<P> </P>
<P><A NAME="B34"></A>前 言</P>
<P> 中华人民共和国国家标准 </P>
<P> 电热设备电力装置设计规范</P>
<P> GB 50056-93</P>
<P> 条文说明</P>
<P> 前 言</P>
<P> 根据国家计划委员会计综［1986］250号文的要求，由机械电子工业部负责主编，具体由机械工业部设计研究院修订编制的《电热设备电力装置设计规范》GB50056-93，经建设部以建标［1993］513号文批准发布。</P>
<P> 为了便于广大设计、施工等有关单位人员在使用本规范时能够正确理解和执行条文规定，《电热设备电力装置设计规范》修订组根据国家计委关于编制标准、规范条文说明的统一要求，按《电热设备电力装置设计规范》的章、节、条顺序，编制了《电热调和电力装置设计规范条文说明》。供国内各有关部门和单位参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见直接函寄北京市王府井大街277号机械工业部设计研究院，邮政编码：100740。</P>
<P> 本条文说明仅供国内有关部门和单位执行本规范时使用。</P>
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<P><A NAME="B35"></A>第一章 总 则</P>
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<P> 第1.0.1条 本条是制订本规范的目的、要求和指导思想。</P>
<P> 第1.0.2条 本条说明本规范适用范围和包括的内容。</P>
<P> 本条所规定的适用范围是根据目前国内在冶金、化工和机械制造等各部门一般采用的电热装置而确定的。电热装置的种类很多，规格参数和性能亦不相同，主要是：</P>
<P> 一、电弧炉：包括炼钢电弧炉、真空电弧炉(自耗电极和非自耗电极的)和炉外精炼装置等，是直接利用电极与炉料间产生电弧来熔化和精炼炉料的。</P>
<P> 二、综合作用的电弧炉：例如电阻电弧炉，包括各种型式的矿热炉(熔炼铁合金、有色金属和电石等)及电渣炉，是利用电阻和电弧将电能转化为热能。</P>
<P> 三、感应电炉：按频率分为高频、中频和工频；按结构形式分为有芯和无芯；按用途分为熔化、冶炼和加热(包括感应加热器、感应淬火装置等)；为满足频率、结构、用途不同时对其电气的要求亦不相同。</P>
<P> 四、电阻炉：其种类规格最多，有各种各样的加热元件，例如金属的、非金属的(矽碳棒、碳质、盐液等)；又分间接加热和直接加热电阻炉。</P>
<P> 这次规范修订的内容和适用范围主要是条文中列举的电弧炉、矿热炉、感应电炉、感应加热器和电阻炉。</P>
<P> 第1.0.3条 本条明确了本规范和其他规范的关系。</P>
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<P><A NAME="B36"></A>第二章 基 本 规 定 </P>
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<P> 第2.0.1条 本规定的电热装置对供电可靠性的要求是根据电热装置的性质提出的。主电源突然停止供电一般不致引起重大设备损坏和造成人身伤亡的危险；但将造成减产或产生废品。因此宜根据电热装置的种类、用途和容量大小的不同分别列入第二级或第三级负荷。</P>
<P> 对生产性质重要的电炉，如炼钢车间电弧炉和大型矿热炉等，由于国民经济、国防及科学技术发展的需要，优质合金钢、有色金属和化工原料的生产对国民经济有重要作用。这种电炉停产所造成的损失及带来的影响均较重大。</P>
<P> 一、电弧炉及矿热炉按目前使用情况可以分两种类型，为供主要生产(或大量生产)的电弧炉，如炼钢车间电弧炉、大型铁合金炉等应列为第二级负荷，根据调查，炼钢电弧炉当供电系统主回路发生故障时应能保持或尽快地恢复供电。如短时间停电(一般10min以内)在熔化期、氧化期影响不大，只增加电耗，而在还原期对钢水成分及出钢温度有影响。如较长时间停电，尤其钢水已熔化后将会产生钢水凝结、损伤炉衬，使大量合金钢报废、停工减产及人力的浪费；因此对设备及生产带来严重影响。对大型的矿热炉，如所调查的××铁合金厂和××铁合金厂的铁合金炉运行经济，如中断供电6～8h，在采取适当措施情况下不致造成重大事故，但由于停电所造成减产的损失很大，如××铁合金厂重大事故，但由于停电所造成减产的损失很大，如××铁合金厂三车间在一次停电事故中减产铁合金83t。</P>
<P> 另一类如修铸用的电弧炉，小型冶炼铁合金矿热炉等应属于第三级负荷。</P>
<P> 二、装在连续生产线上感应炉、电阻炉及加热器应属于第二级负荷。</P>
<P> 三、对于其他的感应炉、电阻炉、各种加热器等应属于第三级负荷。</P>
<P> 以上负荷分级是指单台电热装置、对数台大型电热装置的供电(例如特殊钢厂等)。当突然停电给国民经济带来严重损失者，根据国内冶金、化工、机械等行业工厂的实际情况和目前国内电网的供电水平按第一级负荷考虑。</P>
<P> 对于电热装置的辅助电源(如冷却水泵、炉体传动机械等的电源)等级应根据突然停电引起事故的性质而定，必要时得设置备用电源。</P>
<P> 第2.0.2条</P>
<P> 一、电炉短网的特点是电流大、外形复杂、环境恶劣。××电石厂电石炉的额定电流为88100A，40t炼钢电弧炉的额定电流为27700A。虽然短网长度不大，但是其电阻尤其是电抗对电炉工作好坏有很大影响，在很大程度上决定了电炉的效率和功率因数。因此减小电炉短网的阻抗是提高电炉功率因数和降低电能损耗的关键之一。</P>
<P> 二、××钢厂11号炉(10t炉)提高变压器使短网缩短，一天多出20t钢。××钢厂1号炉将变压器移近电炉放在两个柱子的中心(缩短硬铜母线约2m)并缩短软电缆，改造后三个月每吨钢节约用电36kWh，××砂轮厂将由一台3150kVA变压器供电的5台固定式碳化硅炉改成移动式炉缩短了短网；原来最远一台功率因数为0.7，现在均提高为0.85。</P>
<P> 三、××钢厂50t炼钢电弧炉、××重机厂40t炼钢电弧炉均采用1Cr19Ni9T磁性钢作支撑结构材料，采用石棉水泥块作硬母线夹衬材料。国内很多10t及以下电炉采用油浸木材作为低压母线横担及母夹板。低压母线穿墙夹板一般采用石棉水泥板。</P>
<P> 有的工厂由于母线夹板采用铁螺栓因涡流发热而将母线木夹板燃烧，后改用铜螺栓才解决问题。</P>
<P> 四、××重机厂100t电渣重熔炉低压母线离钢结构太近使钢结构发热，后用钢板制成水套来屏蔽降温。××铁合金厂电炉母线的吊挂结构亦常产生发热现象。××重机厂10t电炉变压器的三角形接线由于离变压器空载调压开关油箱太近使油箱发热、上部钢板鼓起，后将三角形接线改接远离油箱此现象才消失。因此应尽量避免在大电流母线附近有导磁性结构(钢结构支架等)。××钢厂50t炼钢电弧炉变压器室短网出墙3000mm×2500mm、顶板3000mm×02500mm不用导磁钢筋以防发热。</P>
<P> 五、在大电流附近的磁性材料中的能量损耗及发热温度计算参见有关文献或手册。</P>
<P> 第2.0.3条 电热装置的联锁一般可以分为下列三种类型：</P>
<P> 一、保证电炉辅助机械的安全操作和操作顺序正确性的联锁。由于电热装置的结构型式不同，传动方式不同，所采用的联锁关系亦不同。此条仅提出一般的原则上的规定。对炼钢电弧炉来说有炉盖旋转与炉盖提升的联锁；倾炉极限。炉盖提升和旋转极限；倾炉时电极上升到一定位置的联锁等。真空电炉与真空度的联锁。电渣炉的快慢速转动电动机之间的联锁。</P>
<P> 二、操作断路器之间以及操作断路与电炉辅助机械之间的联锁，包括操作断路器与隔离开关的联锁，星-三角转换开关之间的联锁，空载电压切换装置与操作断路器的联锁和操作断路器与炉体传动机械的联锁等。</P>
<P> 三、电压在1000V以上的配电装置及带电体的保护门当电压切除时才允许打开的联锁。</P>
<P> 联锁以少而精为原则尽量不要过多设置，以免造成运行维护检修上的不便。</P>
<P> 第2.0.4条 本条规定对工作环境较恶劣的炼钢电弧炉和矿热炉更有必要，如×钢二厂炼钢电弧炉、××钢厂三炼钢分厂炼钢电弧炉仪表和控制电器装在炉前的控制屏上，受到钢液的喷溅，使多数表计失灵，同时炉前温度高达40～50℃操作工人无法在屏前操作；××钢厂三炼钢分厂将控制屏改变有并加了一个铁皮棚，但不能彻底解决问题，又如×钢五厂的炼钢电弧炉炉体传动机械的控制器直接装在电炉旁，经常受到吊车吊挂钢锭的撞击而损坏。由于电炉车间的烟尘侵蚀使电炉的电度表、记录表计及自动控制系统中的元件失灵和特性恶化现象很多。所以电热装置的继电保护设备、测量仪表、控制电器及导线的装设应能便于进行操作、监视及维修，并应避免使其受辐射热、受潮、受电磁感应、受撞击及积聚灰尘。</P>
<P> 第2.0.5条</P>
<P> 一、三根直径为d的铜管，中心距为α，水平排列则其边相电抗为：</P>
<P> <IMG SRC=".\Images\F-4-16-1.Bmp"></P>
<P> 中间相电抗为：</P>
<P> <IMG SRC=".\Images\F-4-16-2.Bmp"></P>
<P>式中<IMG SRC=".\Images\F-4-16-13.Bmp">--- 频率(Hz)；</P>
<P> <IMG SRC=".\Images\F-4-16-12.Bmp">---铜管长度(m)；</P>
<P> <IMG SRC=".\Images\F-4-16-11.Bmp">---常数,<IMG SRC=".\Images\F-4-16-6.Bmp">。</P>
<P> 中间相抗较边相电抗小。</P>
<P> <IMG SRC=".\Images\F-4-16-3.Bmp"></P>
<P> 若<IMG SRC=".\Images\F-4-16-12.Bmp">＝15m.<IMG SRC=".\Images\F-4-16-13.Bmp">＝50Hz.d＝0.4m,a＝1.3m(上述参数相应于炉壳内径 4300电弧炉办电缆及电极臂上导体)代入上式得到：</P>
<P> <IMG SRC=".\Images\F-4-16-4.Bmp"></P>
<P> 从上述计算中可以看出同平面布置的平行三相导体中间相的电抗小，这造成炉内功率转移，使短网电抗小的电极电弧电压高而导致炉衬损蚀快。为了减少内功率转移提高炉衬寿命，多相短网的配置应尽量使各相阻抗相等。</P>
<P> 二、××挖掘机厂5t电弧炉和××机车厂10t电弧炉硬母线采用三角形排列使各相电抗尽量平衡。国外(美国、日本等)很多采用硬母线，水冷电缆和电极握持器上水冷铜管均为三角形排列的布置，这样可使电弧炉的三相不平衡率为最小。</P>
<P> 三、在一款中若中间相铜管，则电抗为：</P>
<P> <IMG SRC=".\Images\F-4-16-5.Bmp"></P>
<P> 则<IMG SRC=".\Images\F-4-16-7.Bmp">。</P>
<P> 从上式中可以看出同相导体尽量分裂以减小电抗值(d值大，X值小)，异相导体尽量靠近(a值小，X值小)，这是短网配置的重要原则之一。××钢厂50t电弧炉水冷电缆中间两根电缆速靠得很近而边相的三根电缆束固定得较远，用减小边相电抗加大中间相电抗的办法来使三相电抗平衡。</P>
<P> 四、若在设计中对短网不采取平衡措施，在运行中例导致炉内功率转移，炉衬寿命短。例如××钢厂20t电弧炉炉内功率转移，炉衬耗蚀不均，中间相炉壁损蚀快，后采取加大中间电流运行才解决问题。原苏联80t电弧炉也曾在运行时发现中间电抗小，后来不得不将电流按： <IMG SRC=".\Images\F-4-16-8.Bmp">=0.9:1.0:0.9运行来解决。</P>
<P> 五、为减少集肤效应，母线束应尽可能增加周边长，增加母线的高度与厚度之比。一般矩形母线厚度不超过10～12mm，并且宽度与厚度之比约为20：1，母线间距宜为10～20mm。</P>
<P> 为减少集肤效应大电流母线可采用铜管，例如截面与矩形铜母线200×10相同的?0/62铜管其K<IMG SRC=".\Images\F-4-16-14.Bmp">=1.047(而矩形铜母线200×10的K<IMG SRC=".\Images\F-4-16-14.Bmp">＝1.35)，即有效电阻仅为矩形母线的0.775。</P>
<P> 六、为减小短网电抗，短网排列一般采取以下措施：</P>
<P> 1.在变压器只有三个出线端子时，使各相母线尽量靠近。</P>
<P> 2.当采用多根母线时，应尽可能将不同相母线敷设成对称排列。</P>
<P> 3.当大型电弧炉变压器低压出线较多时，可采用同相往返电流排列。</P>
<P> 4.在电极上接成三角形使同相往返电流靠近减小阻抗。</P>
<P> 国内40t电弧炉短网采用这种在电极上接成三角形的接线方式。</P>
<P> 5.高功率和超高功率电弧炉的短网则要全部三角形布置或如三款所述修正平面布置。</P>
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