專利名稱：三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及三相交流電弧爐電極對地的絕緣檢測技術(shù)，更具體地說是涉及一 種三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置。
背景技術(shù)：
在鋼鐵的冶煉過程中，三相交流電弧爐是常用的設(shè)備之一。三相交流電弧爐三個 電極橫臂固定安裝在三根電極立柱上，如圖1所示，電極橫臂1的一端連接著液壓油管、設(shè) 置在冷卻水管中的水冷電纜2，其另一端安裝電極夾持器，電極3由電極夾持器固定；超大 功率變壓器4 二次側(cè)的電流通過水冷電纜2、電極橫臂1、電極3、廢鋼或鐵水構(gòu)成相與相之 間的回路，形成電極3冶煉時的電弧電流。電極立柱5以及電爐6的外殼都和大地相連，因 此電極橫臂1必須和電極立柱5絕緣，一旦某一相電極橫臂1和電極立柱5之間的絕緣破 壞，電弧電流將對電極立柱5、電爐6外殼等設(shè)備造成侵害，嚴(yán)重時還會造成緊鄰電爐人員 的人身傷害。為了防止電弧電流對設(shè)備的侵害，電極橫臂1和電極立柱5之間采取絕緣板 7隔離，此絕緣板7是電極對地絕緣的主要憑借物。由于電極3對地的絕緣性能對于電爐6 至關(guān)重要，因此必須定期檢測。而三相交流電弧爐的電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有電極接地故障自動保 護功能。其保護原理如下在連接水冷電纜2的變壓器4 二次短網(wǎng)出墻處引三根檢測電纜 8進入一個電壓檢測箱9，此三根檢測電纜8采樣的就是三相電極電壓，通過圖2中T01-T03 的三個檢測變壓器的隔離、變換耦合送至控制系統(tǒng)。再請參見圖3所示，冶煉準(zhǔn)備時，高壓 真空斷路器QO合間后變壓器受電，二次側(cè)有電壓，一旦某一相的對地絕緣損壞，檢測變壓 器采樣到的電壓很小或接近于零，當(dāng)操作工啟動自動模式冶煉時，接地相電極在控制系統(tǒng) 的保護下拒絕下降，在電爐操作臺的儀表上可以看到對應(yīng)于已經(jīng)接地相的電極電壓很小或 接近于零，只要操作工沒有切換至手動冶煉模式并且將接地相的電極強行下降冶煉，設(shè)備 就不會有傷害。由于超大功率三相變壓器的二次側(cè)采用三角形接法，相當(dāng)于一個超大功率 的隔離變壓器，二次側(cè)相線和電爐系統(tǒng)接地點之間沒有任何電氣回路，因此即使某一相電 極對地絕緣損壞，只要該相電極不參與冶煉，電極和電爐系統(tǒng)接地點之間就不會有電流。現(xiàn)有技術(shù)下電極對地的絕緣檢測采用兆歐表檢測法，然而由于電極橫臂的一端連 接著水冷電纜，水冷電纜和電極橫臂中都通著冷卻水，冷卻水是一種導(dǎo)電物，因此無法檢測 絕緣性能，即使將冷卻水閥門關(guān)斷并且將水冷電纜和電極橫臂中剩余的冷卻水放空后用兆 歐表檢測時，兆歐表指針仍然指向零附近(小于0. 1兆歐)，原因是水冷電纜內(nèi)部仍然潮濕 的緣故。并且現(xiàn)有技術(shù)下要真正檢測出電極對地的絕緣性能必須等到電爐停產(chǎn)檢修時，將 電極橫臂一端連接的水冷電纜、冷卻水管、液壓油管拆除，因此一般情況下該種檢測都是在 電爐碰到有重大檢修項目，如更換電極橫臂或者水冷電纜時才實施，平時很難掌控，能夠做 的也僅僅是每次停產(chǎn)檢修時對絕緣板的清潔處理。然而，一旦電極對地絕緣發(fā)生了問題時 就需要花費大量的時間查找故障，如果問題發(fā)生在電極橫臂下面襯著的絕緣板上時，首先 需要搭腳手架，然后分別拆除水冷電纜、冷卻水管、液壓油管和電極橫臂的連接；接著吊走 電極橫臂另一端的電極，最后才能吊起重達幾十噸的電極橫臂，整個過程非常耗時，長達十幾個小時，是一種嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏的重大事故。因此現(xiàn)有技術(shù)有以下主要缺陷現(xiàn)有電極 接地故障檢測只能在高壓真空斷路器合間，電極通電的情況下才能完成。并且現(xiàn)有檢測技 術(shù)是一種事后檢測，其并不能在平常停產(chǎn)檢修或者電爐停止冶煉的間隙進行，而只能在電 爐通電冶煉時才能檢測，而且即使檢測到有電極發(fā)生了接地故障，也于事無補，因為電極接 地故障要處理很長時間，以電極橫臂下絕緣板損壞為例，處理時要搭腳手架、拆除電極橫臂 的各種連接、行車吊運，花費大量的人力物力。其次，現(xiàn)有檢測技術(shù)依靠接地漏電流檢測，如 果某一相電極接地，接地漏電流通過檢測電纜和電爐系統(tǒng)接地點構(gòu)成回路，接地漏電流流 過接地點、T01-T03的檢測變壓器以及R01-R03的限流電阻，由于存在限流電阻和檢測變壓 器感抗，因此即使接地點完全接地，接地漏電流也不會超過F01-F03的熔絲的額定電流6. 3 安培，是一種沒有大電流流過被測器件的檢測，只有比較嚴(yán)重的接地故障才能被檢測出來。 再者，現(xiàn)有檢測技術(shù)是一種在電極通電情況下的籠統(tǒng)的絕緣檢測技術(shù)，當(dāng)有電極發(fā)生了接 地故障后，系統(tǒng)僅僅是不讓電極下降而并不能檢測出何處有故障(如絕緣板損壞或者水冷 電纜漏水引起接地故障等等)。最后，如果有兩相電極對地都發(fā)生了絕緣故障，一旦高壓真 空斷路器合閘，電爐設(shè)備就會受到毀滅性的損害。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能實時、準(zhǔn)確的判斷三相交流電弧爐的電極對地絕緣的 問題，本實用新型的目的是提供一種三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置，可以快速地實 施電極對地絕緣的檢測。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置，包括交流變壓器，所述交流變壓器的二次側(cè)分別設(shè)有測試?yán)@組與控制繞組；測試單元，與測試?yán)@組串聯(lián)，測試單元的輸入端分別與電極橫臂以及接地部件連 接；控制單元，與控制繞組串聯(lián)，控制單元的輸入端與測試單元的輸出端連接，以接收 檢測信號；控制單元的輸出端分別與交流變壓器的一次側(cè)以及測試單元連接，以輸出控制信號。所述測試單元包括測試夾、限流電抗器、接觸器、升壓變壓器以及二極管，測試夾、 限流電抗器、接觸器、升壓變壓器與電極橫臂、接地部件、測試?yán)@組構(gòu)成回路，升壓變壓器的 二次側(cè)與二極管的輸入端連接。所述控制單元包括整流電路、晶閘管以及繼電器，整流電路的輸出端、晶閘管、繼 電器以及控制繞組構(gòu)成回路，晶閘管的門極與二極管的輸出端連接。所述繼電器的兩端并接一指示燈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置，具有以下 優(yōu)點1)在一般的電爐停產(chǎn)檢修或斷電停止冶煉間隙，能夠快速地實施電極對地絕緣的 檢測。2)能夠在不關(guān)斷水冷電纜冷卻水閥門的情況下，也就是在水冷電纜通水的狀態(tài)下 檢測。[0016]3)利用大電流流過被測器件接地點的手段檢測出接地故障。如果某一相的電極對 地絕緣出現(xiàn)了問題，使用本發(fā)明的方法，接地點將流過大電流，從而發(fā)現(xiàn)接地點。4)如果剛開始找不到接地點，可以采取對重點懷疑對象單獨測試的分段測試方 法，從而確定具體的接地部位。

圖1是現(xiàn)有三相交流電弧爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中電壓檢測箱的電路圖；圖3是現(xiàn)有三相交流電弧爐的高壓系統(tǒng)配電圖；圖4是本實用新型三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置的原理框圖；圖5是圖4的絕緣檢測裝置的電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。請參閱圖4、圖5所示的一種三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置，包括交流變壓 器Tl，所述交流變壓器Tl的二次側(cè)分別設(shè)有測試?yán)@組與控制繞組；測試單元11，與測試?yán)@ 組串聯(lián)，測試單元11的輸入端分別與電極橫臂以及接地部件連接，接地部件可以是電爐接 地線或金屬水管?？刂茊卧?2，與控制繞組串聯(lián)，控制單元12的輸入端與測試單元11的 輸出端連接，以接收檢測信號；控制單元的輸出端分別與交流變壓器Tl的一次側(cè)以及測試 單元11連接，以輸出控制信號。測試單元11包括測試夾J、限流電抗器Li、接觸器KM1、升 壓變壓器T2以及二極管VDl，測試夾J、限流電抗器Li、接觸器KMl、升壓變壓器T2與電極 橫臂、電爐接地線或金屬水管、測試?yán)@組構(gòu)成回路，升壓變壓器T2的二次側(cè)與二極管VDl的 輸入端連接?？刂茊卧?2包括整流電路U、晶閘管VTl以及繼電器K1，整流電路U的輸出 端、晶閘管VT1、繼電器Kl以及控制繞組構(gòu)成回路，晶閘管VTl的門極與二極管VDl的輸出 端連接。繼電器Kl的兩端并接一指示燈HLl。本實用新型的工作原理如下，裝置內(nèi)交流變壓器Tl的二次側(cè)有兩個繞組，其中一 個繞組提供測試電流，另一個繞組的交流電壓通過橋式整流器的整流電路U后用于控制功 能的實現(xiàn)。電抗器Ll為限制過大測試電流的限流電抗器。將一測試夾J夾在電爐任意一根 接地線或金屬水管上，另一個測試夾J夾在預(yù)先安裝在圖1所示的電極橫臂上的固定螺栓 10處。斷路器Ql合閘，鑰匙選擇開關(guān)Sl切換到“測試”后，如果電極對地絕緣損壞，兩個測 試夾J間會流過很大的電流，升壓變壓器T2的二次側(cè)會得到一個感應(yīng)電壓，此感應(yīng)電壓使 得二極管VDl導(dǎo)通并且晶閘管VTl被觸發(fā)導(dǎo)通，由于晶閘管導(dǎo)通后具有當(dāng)陽陰極施加反壓 或者陽陰極流過的電流衰減至小于維持電流時，晶閘管才關(guān)斷的特點，接地故障指示燈HLl 被一直點亮，同時，繼電器Kl線圈得電，Kl常閉觸點斷開了主接觸器KMl線圈的回路，主接 觸器KMl線圈斷電，KMl的主觸點切斷了測試電流。鑰匙選擇開關(guān)Sl切換到“斷開”后，Kl 線圈、KMl線圈都失電，晶閘管VTl關(guān)斷，接地故障指示燈HLl滅，為下一次測試做好了準(zhǔn)備。本實用新型的實施步驟如下1)切斷圖3中高壓真空斷路器QO。2)切斷高壓下隔離開關(guān)Q9、合上下接地開關(guān)Q8，以確保電極已沒有剩余電荷；[0029]3)拔出圖2電壓檢測箱內(nèi)的三個熔絲F01-F03，這個是本發(fā)明檢測的關(guān)鍵點，從圖 2中可以看出，三相電極通過熔絲F01-F03、電阻R01-R03、變壓器T01-T03和電極調(diào)節(jié)系統(tǒng) 的接地點相連，切斷熔絲也就是切斷了電極和系統(tǒng)接地點的連接。4)因為電爐三相變壓器二次側(cè)線圈電氣上相通且阻值非常小，故對三相電極對地 絕緣作總測試。利用此方法，我們僅需測試某一相就能知道整個電極系統(tǒng)的絕緣情況。5)如果總測試時發(fā)現(xiàn)有電極存在接地故障并且一時沒有找到接地點，可以采取分 段測試方法，對重點懷疑對象進行分段測試。本實用新型的三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比的主要區(qū)別 如下A)檢測方式不同現(xiàn)有檢測技術(shù)是在電爐通電冶煉情況下利用檢測電路進行的一種事后檢測，即使 檢測到有電極發(fā)生了接地故障也為時已晚，因為一般情況下排除電極接地故障需要非常長 的時間，因此一般將電爐正常生產(chǎn)后所發(fā)生的接地故障定義為接地事故。本發(fā)明技術(shù)能充 分利用電爐停產(chǎn)檢修的時機，對電極對地絕緣情況進行事先檢測，一旦發(fā)現(xiàn)電極存在接地 故障后有足夠的時間處理接地故障，不會將接地故障演變?yōu)榻拥厥鹿?。B)檢測手段不同現(xiàn)有檢測技術(shù)依靠接地漏電流檢測，如果某一相電極接地，接地故障點通過檢測 電纜和電爐系統(tǒng)接地點構(gòu)成回路，流過接地故障點的接地漏電流被限制在較小的數(shù)量級， 是一種沒有大電流流過被測器件的小電流檢測手段，只有比較嚴(yán)重的接地故障才能被檢測 出來。本發(fā)明技術(shù)利用一個檢測裝置，其本質(zhì)是添加了一個能檢測接地故障的電氣回路，利 用一個外接電源(裝置內(nèi)變壓器二次側(cè)電壓)將接地相的電極、大地強行構(gòu)成電氣回路，從 而使接地故障點流過大電流，因此本發(fā)明的檢測結(jié)果比通電后自動檢測結(jié)果更準(zhǔn)確有效; 另外，有大電流流過的接地故障點一般會發(fā)出電弧光，因此在檢測中容易發(fā)現(xiàn)接地故障點， 非常直觀。C)檢測方法不同現(xiàn)有檢測技術(shù)是一種在電極通電情況下的籠統(tǒng)的絕緣檢測技術(shù)，當(dāng)有電極發(fā)生了 接地故障后，系統(tǒng)并不能檢測出接地故障點發(fā)生在何處，仍然需要人工在后面的停電檢修 中詳細檢查。相比較而言本發(fā)明技術(shù)明顯靈活、方便，在具體的測試過程中可以對整個三相 電極做一次總測試，如果測試下來有問題而且一時找不到接地故障點可以采取對重點懷疑 對象單獨測試的分段測試方法，從而尋找到具體的接地故障點。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新 型的目的，而并非用作對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)，對以上所述 實施例的變化、變型都將落在本實用新型的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置，其特征在于，包括交流變壓器，所述交流變壓器的二次側(cè)分別設(shè)有測試?yán)@組與控制繞組；測試單元，與測試?yán)@組串聯(lián)，測試單元的輸入端分別與電極橫臂以及接地部件連接；控制單元，與控制繞組串聯(lián)，控制單元的輸入端與測試單元的輸出端連接，以接收檢測信號；控制單元的輸出端分別與交流變壓器的一次側(cè)以及測試單元連接，以輸出控制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的絕緣檢測裝置，其特征在于，所述測試單元包括測試夾、限流電抗器、接觸器、升壓變壓器以及二極管，測試夾、限流 電抗器、接觸器、升壓變壓器與電極橫臂、接地部件、測試?yán)@組構(gòu)成回路，升壓變壓器的二次 側(cè)與二極管的輸入端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的絕緣檢測裝置，其特征在于，所述控制單元包括整流電路、晶閘管以及繼電器，整流電路的輸出端、晶閘管、繼電器 以及控制繞組構(gòu)成回路，晶閘管的門極與二極管的輸出端連接。
4.如權(quán)利要求3所述的絕緣檢測裝置，其特征在于， 所述繼電器的兩端并接一指示燈。
專利摘要本實用新型公開了一種三相交流電弧爐的電極絕緣檢測裝置，包括交流變壓器，所述交流變壓器的二次側(cè)分別設(shè)有測試?yán)@組與控制繞組；測試單元，與測試?yán)@組串聯(lián)，測試單元的輸入端分別與電極橫臂以及接地部件連接；控制單元，與控制繞組串聯(lián)，控制單元的輸入端與測試單元的輸出端連接，以接收檢測信號；控制單元的輸出端分別與交流變壓器的一次側(cè)以及測試單元連接，以輸出控制信號。這樣在電爐停產(chǎn)檢修或斷電停止冶煉間隙，能夠快速地實施電極對地絕緣的檢測。并且能夠在不關(guān)斷水冷電纜冷卻水閥門的情況下，也就是在水冷電纜通水的狀態(tài)下檢測。利用大電流流過被測器件接地點的手段檢測出接地故障。
文檔編號G01R31/02GK201666933SQ20102016591
公開日2010年12月8日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者馮斌, 張海山, 徐慶東, 方杰, 江浩杰 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司