(高清版)GB∕T 10066.2-2019 電熱和電磁處理裝置的試驗方法 第2部分：直接電弧爐

ICS25.180.10電熱和電磁處理裝置的試驗方法第2部分：直接電弧爐(IEC60676:2011,Industrialelectroheatingequipment—Testmethodsfor國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011 1 1 1 44.1一般條款 44.2電弧爐的電氣總成 44.3爐子結(jié)構(gòu) 54.4水冷 55試驗類型及其性能的通用試驗條件 55.1一般要求 55.2冷態(tài)和熱態(tài)試驗項目 5 66.1大電流系統(tǒng)的電氣絕緣 66.2冷卻水系統(tǒng) 66.3電極移動速度 66.4短路試驗程序 66.5電弧爐運行期間的主要特性 6.6電極消耗 6.7相序 6.8電弧爐-額定容量 IⅢGB/T10066.2—2019/IEC60676:2011GB/T10066現(xiàn)有12個部分：——GB/T10066.1電熱和電磁處理裝置的試驗方法第1部分：通用部分；——GB/T10066.2電熱和電磁處理裝置的試驗方法第2部分：直接電弧爐；——GB/T10066.3電熱裝置的試驗方法第3部分：有心感應(yīng)爐和無心感應(yīng)爐；——GB/T10066.31電熱和電磁處理裝置的試驗方法第31部分：感應(yīng)透熱裝置；——GB/T10066.4電熱設(shè)備的試驗方法第4部分：間接電阻爐；——GB/T10066.5電熱裝置的試驗方法第5部分：電熱和電化學(xué)用等離子體設(shè)備；——GB/T10066.6電熱和電磁處理裝置的試驗方法第6部分：工業(yè)微波加熱裝置輸出功率的測定方法；——GB/T10066.7電熱裝置的試驗方法第7部分：具有電子槍的電熱裝置；——GB/T10066.8電熱裝置的試驗方法第8部分：電渣重熔爐；——GB/T10066.9電熱裝置的試驗方法第9部分：高頻介質(zhì)加熱裝置輸出功率的測定；——GB/T10066.11電熱裝置的試驗方法第11部分：埋弧爐；——GB/T10066.12電熱裝置的試驗方法第12部分：紅外加熱裝置。本部分為GB/T10066的第2部分。本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本部分代替GB/T10066.10—2005《電熱裝置的試驗方法第10部分：直接電弧爐》,與GB/T10066.10—2005相比主要技術(shù)變化如下：——范圍中對爐型的定義更加清楚；——對規(guī)范性引用文件和術(shù)語進(jìn)行了更新和補充；——增加了第4章“電弧爐系統(tǒng)的特性”,包括一般條款、電弧爐的電氣總成、爐子結(jié)構(gòu)、水冷共——對“技術(shù)試驗”的內(nèi)容進(jìn)行了修改(見第6章，2005年版第5章);——對電阻和電抗測量布線圖進(jìn)行簡化(見圖1,2005年版圖1、圖2和圖3)。本部分使用翻譯法等同采用IEC60676:2011《工業(yè)電熱設(shè)備直接電弧爐的試驗方法》。與本部分中規(guī)范性引用的國際文件有一致性對應(yīng)關(guān)系的我國文件如下：——GB/T5959.1—2019電熱和電磁處理裝置的安全第1部分：通用要求(IEC60519-1:2015,IDT) —GB5959.2—2008電熱裝置的安全第2部分：對電弧爐裝置的特殊要求(IEC60519-4:2006,IDT) —GB/T10066.1—2019電熱和電磁處理裝置的試驗方法第1部分：通用部分(IEC60398:2015,MOD)本部分做了下列編輯性修改：——3.21單位修改為“MVA”;GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011——6.2單位修改為“Pa”。本部分由中國電器工業(yè)協(xié)會提出。本部分由全國工業(yè)電熱設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC121)歸口?！狦B/T6542—1986; GB/T10066.10—2005。1GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011電熱和電磁處理裝置的試驗方法第2部分：直接電弧爐GB/T10066的本部分規(guī)定了電弧爐(EAF)的試驗程序、條件和方法，根據(jù)這些內(nèi)容確定了容量在500kg/爐以上的交流電弧爐(EAFac)或直流電弧爐(EAFdc)的主要參數(shù)和主要運行特性。電弧爐技術(shù)同樣適用于這類爐子，即爐內(nèi)液態(tài)金屬保持高溫或過熱至澆注溫度[如使用交流的鋼包爐(LF)]。某些特殊設(shè)備的試驗方法，如直流電弧爐可控整流器，在IEC60146-1-1中規(guī)定。埋弧爐(SAF)的試驗方法在IEC60683中規(guī)定。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。IEC60398:1999工業(yè)電熱裝置通用試驗方法(Industrialelectroheatinginstallations—Generaltestmethods)IEC60519-1電熱裝置的安全第1部分：通用要求(Safetyinelectroheatinginstallations—Part1:Generalrequirements)lations—Part4:Particularrequirementsforarcfurnaceinstallations)3術(shù)語和定義IEC60519-1:2010界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。有功功率activepowerP瞬時功率p(kW)在周期狀態(tài)下的周期時間T(h)內(nèi)的平均值。注：有功功率瞬時值(均方根值)可在任意時刻測量，包括所有相。[IEC60050-131:2002,131-11-42,修改]視在功率apparentpowerS為電弧爐供電的變壓器的額定功率(MVA)。S=√3UI2GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011K注：鋼包爐(LF)在相同的條件下運行。3.10注：在直流電弧爐中，底電極(陽極)為金屬或?qū)щ姴牧?，位于電弧爐底部，在爐料與頂部石墨電極(陰極)之間形成3.113GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011出料量heat在一個程序之后，從電弧爐倒入鋼包的液體材料的質(zhì)量(t)。大電流線路high-currentline在變壓器二次側(cè)套管與電弧爐電極之間傳導(dǎo)大電流的組件。(電弧爐的)熱態(tài)hotstate(ofEAF)電弧爐各部件及爐料溫度在600℃以上且各部件達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫度時的熱狀態(tài)。中/高壓開關(guān)設(shè)備medium/high-voltageswitchgear在帶負(fù)荷條件下，接通/切斷電弧爐變壓器與電源的連接的中/高壓開關(guān)設(shè)備。運行短路operationalshortcircuit交流電弧爐至少2根電極與爐料/液態(tài)材料直接接觸引起的短路。注：在直流電弧爐中，如果頂電極與爐料/液態(tài)材料接觸，就形成短路。相序phaserotation電磁場的相順序(從爐子頂部逆時針看)。功率因數(shù)powerfactor有功功率與變壓器一次側(cè)測得的視在功率之比。P——有功功率，單位為兆瓦(MW);S——視在功率，單位為兆瓦(MW)。通電時間power-ontime(p-on時間)首次起弧與出鋼之間的時間(min),電極在此期間通電。生產(chǎn)率productionrate倒出的金屬總量(t)除以出鋼周期(h)。無功功率reactivepowerQ在變壓器一次側(cè)測得的系統(tǒng)使用的總的無功電功率(MVA)。4GB/T10066.2—2019/IEC60676:20113.22直流整流器rectifierfordirectcurrent將交流轉(zhuǎn)化為直流供給直流電弧爐的裝置。3.233.24由鋼制成并有爐頂覆蓋的電弧爐的爐體。3.25平滑扼流器(分路電抗器)smoothingchoke(shuntreactor)將電弧條件改變引起的直流工藝中的高頻波動進(jìn)行平滑處理的感應(yīng)器。3.26熔化和過熱期間消耗的電能(kWh)與規(guī)定溫度下倒出的金屬(t)之比。[IEC60050-841:2004,841-22-72,修改]3.27前一爐次傾爐結(jié)束與當(dāng)前爐次傾爐結(jié)束間的時間(min)。4電弧爐系統(tǒng)的特性電弧爐可處理黑色金屬(如鋼或鐵水)或有色金屬(如銅、鎳)或剛玉等。電弧爐內(nèi)可加入固態(tài)或液態(tài)爐料?！駸o功補償(如果有的話);●交流串聯(lián)電抗器(如果有的話);●大電流母線系統(tǒng)；5GB/T10066.2—2019/IEC60676:20114.3爐子結(jié)構(gòu)電弧爐含有一個由爐頂覆蓋的爐膛，可在加料或維修時打開。電弧爐爐殼按其標(biāo)稱容量用鋼材制成。爐底襯以耐火材料，用來盛裝液態(tài)金屬和爐渣。底部以上的側(cè)墻襯以耐火材料或使用水冷側(cè)墻板。爐頂完全由耐火材料覆蓋，或在電極附近使用耐熱中心件水冷。電弧爐容量：按照爐底的凈容積和電弧爐內(nèi)熔煉的不同材料的比重計算。爐膛：位于水平位置，金屬表面位于規(guī)定的基準(zhǔn)線以下，此時在液態(tài)爐料頂部允許出現(xiàn)最少量的爐渣。根據(jù)設(shè)計規(guī)定砌筑爐襯。電弧爐的電氣部件在特定情況下應(yīng)進(jìn)行水冷。應(yīng)將下列電氣設(shè)備的冷卻水路進(jìn)行區(qū)分：a)用油冷卻的變壓器由水間接冷卻；b)包括電纜在內(nèi)的大電流母線系統(tǒng)；d)用經(jīng)過特殊處理的水冷卻的半導(dǎo)體器件由水間接冷卻。5試驗類型及其性能的通用試驗條件應(yīng)按照IEC60398中的規(guī)定進(jìn)行試驗。試驗過程中應(yīng)考慮IEC60519-1和IEC60519-4。試驗應(yīng)在與SVC(靜態(tài)無功補償)設(shè)備的狀態(tài)無關(guān)時進(jìn)行。電源波動宜最低且三相對稱性應(yīng)最大。所有的測量點由供應(yīng)商與用戶協(xié)商一致。測量設(shè)備的類型以及測量點的布局和安排應(yīng)列入實驗報告。5.2冷態(tài)和熱態(tài)試驗項目有關(guān)電氣設(shè)備的下列試驗應(yīng)在電弧爐準(zhǔn)備運行之前進(jìn)行并定期進(jìn)行，或者在修理和改造之后進(jìn)行：a)高/中壓設(shè)備及大電流線路電氣絕緣驗證(見6.1.2);b)變壓器和大電流系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)(見6.2);c)電極系統(tǒng)的速度和動作(見6.3);d)相序試驗(見6.7);e)所有安全裝置及聯(lián)鎖的檢查。下列試驗應(yīng)在電弧爐熱態(tài)時進(jìn)行：a)運行中的短路試驗(見6.4);c)單位電耗(見6.5);d)單位生產(chǎn)率(見6.5);e)凈通電時間(見6.5.2);6GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011f)功率因數(shù)(見6.5.2);g)單位電極消耗(見6.6)。注：制造商提供的試車和操作手冊中可包括附加試驗。6.1大電流系統(tǒng)的電氣絕緣6.1.1一般要求應(yīng)對系統(tǒng)中沒有任何冷卻水(斷開供水軟管)且電極未就位，冷態(tài)時的空電弧爐進(jìn)行電氣絕緣試驗。直流電弧爐：變壓器(可控整流器)和二次側(cè)的測量系統(tǒng)應(yīng)與大電流系統(tǒng)斷開。應(yīng)按照IEC60398:1999中7.1.2和7.1.3使用兆歐表進(jìn)行絕緣試驗。應(yīng)按以下要求進(jìn)行試驗：——將電弧爐變壓器(交流電弧爐)或整流器(直流電弧爐)與大電流系統(tǒng)斷開；——測量每一相與電弧爐結(jié)構(gòu)(接地)之間的電阻。最小值應(yīng)為1kΩ/V額定電壓。底電極的絕緣試驗應(yīng)按供應(yīng)商提供的試車和操作手冊進(jìn)行。6.2冷卻水系統(tǒng)應(yīng)在電弧爐正常運行且處于熱態(tài)時進(jìn)行試驗。冷卻水的下述特定信息對試驗很有必要：——進(jìn)出口壓力(Pa); 最高入口和出口溫度(℃):——品質(zhì)(如硬度、導(dǎo)電性等)。冷卻水的成分、特性、壓力和入口溫度應(yīng)符合供應(yīng)商的推薦值。冷卻水流量應(yīng)按式(1)計算：…………q——冷卻水流量，單位為立方米每小時(m3/h);Qm——測得的冷卻水量，單位為立方米(m3);t——試驗需要的時間，單位為小時(h)。6.3電極移動速度電極移動使用秒表在兩個方向(向上和向下)對規(guī)定的距離進(jìn)行測量。每個電極臂隨石墨電極的運行長度單獨運動，交流電弧爐三根電極同時移動。注：測量盡可能使用電信號控制。6.4短路試驗程序大電流系統(tǒng)的電阻[R]和電抗[X]通過測量變壓器一次側(cè)短路時的系統(tǒng)電流和電壓來測定。根據(jù)7GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011變壓比和矢量群將測得的數(shù)值轉(zhuǎn)化到變壓器二次側(cè)的大電流系統(tǒng)。對矢量組不同于Dd0的變壓器(△/無相移的△),應(yīng)允許使用相關(guān)儀器(例如羅氏線圈或電流互感器)對二次電流進(jìn)行測量。直流電弧爐應(yīng)進(jìn)行短路試驗，以測定變壓器和整流器的額定和最大電流，評估大電流系統(tǒng)的損失。6.4.2大電流系統(tǒng)：交流電弧爐的電阻和電抗大電流系統(tǒng)的電阻(R)和電抗(X)值通過平熔池條件(溫度高于熔點)下正常運行時的三相短路條件(例如在三根電極同時浸入液態(tài)金屬時的電壓和電流測量)方式來測定。如果因某些先決條件使上述方法不可行時，應(yīng)由制造商和用戶協(xié)商，采用合適的替代方法。6.4.3試驗程序在試驗前，電弧爐變壓器應(yīng)切換至適當(dāng)?shù)偷某轭^(如果安裝了電抗器，將其接入),以確保三相運行短路條件下的爐子電流盡可能接近電弧爐變壓器額定二次電流。應(yīng)在接近額定電流的條件下進(jìn)行試驗，但應(yīng)避免對涉及的設(shè)備(如電極、變壓器等)造成損壞。在試驗前，應(yīng)將三根電極調(diào)整到在電極臂下的長度相同，以保證三個電極臂在試驗中處于相同位置。在試驗中，電極應(yīng)浸入液態(tài)金屬中以達(dá)到安全的短路條件(使波動條件穩(wěn)定且功率因數(shù)達(dá)到短路值<0.25感應(yīng))。所有的試驗應(yīng)至少經(jīng)過兩次試驗驗證。計算所有試驗的阻抗和不對稱值，算術(shù)平均值就是短路阻抗。其中，測量大電流系統(tǒng)電參數(shù)以測定電阻和電抗值的布線如圖1所示。一次側(cè)的測量：I?A,I?B,I?cU?A,U?p,U?cU?AB,U?Ac,U?BcP?A,P1p,P?cP1AB,P1Ac,P1Bc一次側(cè)值計算：8GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011W3MW、MVA、MWh、MVAh和接地開關(guān)串聯(lián)電抗器(可選)圖1測量大電流系統(tǒng)電參數(shù)以測定電阻和電抗值的布線圖電極B和電極C浸入時的短路試驗：X?AB=√Z2AB-R2^B……(3)電極A和電極C浸入時的短路試驗：X?Ac=√Z2Ac-R2Ac……(5)計算。對三個單相短路試驗的一般分析：Z?A=√R2A+X2AZ?B=√Ri+X2Z?c=√R2c+X2c (8) (9) (10) 對具有矢量組Dd0或Yy0的電弧爐變壓器，大電流線路(二次電壓):9GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011 (12) (13)ZA=√R2+XλZs=√R2+XZc=√R2+X? (14)按圖1的3個單相短路試驗的分析用于計算阻抗和電抗的平均值： (15) (16)Z1,mcm=√R?.m+X?,m (17)三相短路試驗的分析用于計算阻抗和電抗的平均值： (18) (19)X?,mcan=√Zí,men-Ri,mean……(20)在這些公式中：試驗條件：(1)一次側(cè)；(2)二次側(cè)；(A、B、C)三相；krI2TU2TXA、Xp、Xc每一相的電流每一相的電壓每一相的功率每一相的電阻每一相的電抗每一相的阻抗用于試驗的抽頭的變壓器電壓比額定容量下的變壓器負(fù)荷損耗額定二次變壓器電流額定二次變壓器電壓變壓器額定視在功率變壓器額定百分阻抗電壓變壓器二次相電阻變壓器平均二次相電阻變壓器二次相電抗變壓器平均二次相電抗每一相的電阻每一相的電抗每一相的阻抗注2:與電弧爐變壓器有關(guān)的數(shù)據(jù)可能包括電抗器。需特別注意試驗中電抗器飽和的情況。注3:在計算非短路試驗中用到的抽頭特性時，要考慮每個抽頭上的變壓器電抗值是不同的。采用的大電流線路的相電阻/電抗是在2次或更多試驗中測定的電阻/電抗的是算術(shù)平均值。不對稱系數(shù)(K)(%)根據(jù)每相阻抗Z?A、Z?p、Z?c的值按式(21)計算：GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011式中：Zmx——每一相的最大阻抗；Zmin——每一相的最小阻抗；…………Zm——所有三相阻抗的算術(shù)平均值。阻抗應(yīng)在盡可能接近額定二次電流的短路試驗中測量，該電流與變壓器一次側(cè)額定功率相對應(yīng)。因電極尺寸和材料的較大影響引起的電阻(R)值不予考慮?！瓋纱螠y量最小值的算術(shù)平均值為試驗結(jié)果。6.5電弧爐運行期間的主要特性6.5.1一般要求應(yīng)測量和/或計算以下特性：——單位電耗(kWh/t);——生產(chǎn)率(t/h);——功率因數(shù)(cosφ);——通電時間(min);——出鋼時間(min)。6.5.2試驗程序試驗應(yīng)在正常運行(如果有排煙和清潔系統(tǒng)，使其運行)條件下的連續(xù)5個爐次時進(jìn)行。每個試驗值的算術(shù)平均值為試驗結(jié)果。爐料的堆積密度和主要特性應(yīng)有供應(yīng)商和用戶商定。測量和/或計算以下值：a)單位電耗(kWh/t):每一爐消耗的電能除以在規(guī)定溫度下倒出的液態(tài)金屬的質(zhì)量(t):式中：…………E——傾爐之后的電能讀數(shù)，單位為千瓦時(kWh);E?——試驗前的電能讀數(shù)，單位為千瓦時(kWh);G——倒出的液態(tài)金屬的質(zhì)量，單位為噸(t)。b)tm時間內(nèi)的單位生產(chǎn)率p(t/h):…………)GB/T10066.2—2019/IEC60676:2011式中：G——倒出的液態(tài)金屬的質(zhì)量，單位為噸(t);c)工序約定時間內(nèi)的功率因數(shù)cosφ:式中：EQt——試驗結(jié)束后的無功電能，單位為千伏安時(kVAh);EQ——試驗前的無功電能，單位為千伏安時(kVAh)。d)通電時間：在電極通電條件下測得的時間。e)冶煉周期：在特定條件下測得的運行時間。6.6電極消耗液態(tài)金屬單位質(zhì)量(kg/t