2.7.4.1 Гибкие компенсаторы

Шины короткой сети подсоединяют к выводам трансформатора не непосредственно, а через гибкие компенсаторы, выполненные в виде пакетов гибких медных лент толщиной 0,5 мм. Суммарная площадь сечения пакета компенсатора должна быть равна или больше площади поперечного сечения пакета шин короткой сети. Свободная длина пакета составляет 0,3–0,5 м. На этом участке устраиваются два-три перегиба, обеспечивающих необходимую гибкость пакета. Благодаря наличию гибких компенсаторов можно надежно уплотнить выводы трансформатора и гарантировать герметичность уплотнений при температурных расширениях шин короткой сети, и при вибрации бака трансформатора.

2.7.4.2 Шихтованный пакет шин

Он представляет собой одну из наиболее длинных частей вторичного токопровода, поэтому принимают все меры для уменьшения его индуктивного сопротивления. Это достигается размещением рядом проводников, токи в которых протекают в противоположных направлениях, т. е. путем шихтовки проводников. Чаще всего применяют шихтовку двух видов:

чередование прямого и обратного проводов одной фазы, которое применяют при выполнении короткой сети по схеме «треугольник» на электродах;

чередование проводов трех фаз в трехфазных печах по схеме «звезда» на электродах.

Существо явлений, достигаемых шихтовкой шин, заключается в том, что индуктивность и, следовательно, индуктивное сопротивление проводника, находящегося в шихтованном пакете, определяются его собственной индуктивностью L₁₁ и взаимными индуктивностями от соседних пакетов или шин пакета М_1-2, М_1-3, М _1-4, . . . . М_1-n.

Таким образом:

L₁ = L_1-1 ± М_1-2 ±, М_1-3 ±. . . . ± М_1-n

где L₁ – полная индуктивность первого пакета шин. Знак величины М зависит от направления тока в проводнике. Если токи направлены в противоположные стороны, то величина М вычитается из величины L₁.

Применение шихтовки позволяет свести индуктивное сопротивление шихтованного пакета, составляющего половину длины от всей короткой сети, к (10–15) % от ее общего сопротивления. Величина взаимной индуктивности зависит от расстояния между проводниками, и чем ближе расположены проводники, тем больше величина М. Поэтому целесообразно сближать между собой проводники там, где величина М отрицательна (противоположные направления протекания токов или разные фазы) и увеличивать при положительных значениях М.

Дробление токопровода фазы на ряд параллельных проводников, т.е. шихтовка и расшихтовка проводников при подходе к электроду, приводит к некоторой асимметрии фаз и к различной длине шин фаз, что в свою очередь вызывает активное неодинаковое сопротивление отдельных фаз. В результате разность полного, активного и индуктивного сопротивлений различных фаз при шихтованных пакетах достигает (20–25) %.

Если не применять шихтовки, эта разность может достичь (60–80) %, что обусловит перегрузку током наиболее загруженной «дикой» фазы на (60–80) %.

2.7.4.3 Гибкий токоподвод

Электроды печи передвигаются в вертикальной плоскости, наклоняются при наклоне печи для слива металла и шлака и отворачиваются вместе со сводом для загрузки шихты сверху (на печах ДСП), что вызывает необходимость выполнения гибкого участка короткой сети.

Размеры и конструкция гибкой части зависят от конструкции и характера работы печи и общей ее компоновки. Общая длина гибкой части короткой сети может быть соизмерима, и даже превышать длину шихтованного пакета шин. Она выполняется из гибких специальных медных полых неизолированных многожильных кабелей.

Применение полых кабелей обусловлено поверхностным эффектом. При частоте 50 Гц глубина проникновения тока составляет примерно 10 мм. Внутренняя часть кабелей типа МГЭ имеет джутовую сердцевину. Допустимая нагрузка кабеля типа М1Э-500 (500 мм²) должна быть не более 800 А. В печах большой мощности, где необходимо пропускать токи силой в несколько десятков тысяч ампер, приходится выполнять целые гирлянды параллельных кабелей.

В современных печах гибкую часть короткой сети выполняют из водоохлаждаемых изолированных резиновым шлангом кабелей, что дает возможность сблизить между собой пакеты фаз, а в системах, работающих по схеме «треугольник на электродах», соединять в одну гирлянду провода с прямой и обратной полярностью одной и той же фазы. Это приводит к значительному уменьшению индуктивного сопротивления гибкой части короткой сети. Применение гибких водоохлаждаемых кабелей особенно целесообразно при одновременном применении медных водоохлаждаемых труб токопровода по печи к электродам с водоохлаждаемым электрододержателем, поскольку при этом достигается удобство выполнения цепи водоохлаждения короткой сети и электрододержателей.

Однако водоохлаждаемый токопровод требует более тщательного ухода, частого осмотра и устранения утечки воды в местах соединения. Увеличение массы заполненного водой кабеля требует специальных приспособлений для монтажа и демонтажа кабелей. На заводах, расположенных в зонах с суровыми климатическими условиями, в обычно не отапливаемых электросталеплавильных цехах при остановке печи на ремонт или длительный осмотр, а также при вынужденных остановках печи во избежание замерзания приходится сливать воду из водоохлаждаемых труб и кабелей. Для слива воды с провисающей части водоохлаждаемых кабелей их необходимо отсоединять от пакета шин и опускать на пол. Так как узел крепления кабелей находится на уровне 5–8 м от рабочей площадки и сложен по конструктивному исполнению, то такой демонтаж с последующим монтажом выполнить достаточно трудно.

Элементы конструкции печи, расположенные вблизи токоведущих проводников, оказываются в области переменного магнитного поля. Это приводит к дополнительным потерям энергии на перемагничивание конструкций, составляющим (20–30) % от общих потерь в короткой сети, в связи, с чем близко расположенные к токоведущим элементам металлические конструкции изготовляют из немагнитных материалов.