Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, Магнитогорск, Россия

Г. П. Корнилов, профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий (ЭПП), докт. техн. наук, эл. почта: korn_mgn@mail.ru
А. А. Николаев, заведующий кафедрой автоматизированного электропривода и мехатроники, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: alexniko@inbox.ru
С. А. Тугульбаев, аспирант кафедры ЭПП, эл. почта: trebie@yandex.ru
А. А. Бочкарев, ассистент кафедры ЭПП, эл. почта: analogsynth@mail.ru
А. Н. Емелюшин, профессор кафедры литейных процессов и материаловедения, докт. техн. наук, эл. почта: emelushin@magtu.ru

Рассмотрено влияние состава и состояния основного электрооборудования дуговой сталеплавильной печи (ДСП) на ее производительность и длительность безаварийной работы. Обеспечение заданной производительности и минимальных потерь рабочего времени в цикле плавки являются основными факторами достижения заданной эффективности производства всего агрегата в целом. Показана прямая связь между напряжением, стабильность которого обеспечивает статический тиристорный компенсатор (СТК), и электрической мощностью, вводимой в печь. Электрическая энергия в общем тепловом балансе составляет в среднем не менее 70–85 % в зависимости от состава шихты и существенно влияет на продолжительность плавки. Работа печи без СТК или в неполном его составе заметно снижает мощность и производительность печи. Для обеспечения безаварийной и бесперебойной работы необходимо выявлять слабые места и звенья в технологической цепи выполнения операций, а также в электрическом оборудовании, участвующем в этих операциях. Приведена статистика отказов основных элементов системы электроснабжения ДСП за длительный (15 лет) срок эксплуатации, при этом особое внимание уделено повреждению кабельных линий. Отмечено несоответствие между номинальным и фактическим значениями напряжения кабельных муфт. Рассчитаны и приведены убытки двух категорий: от перерывов электроснабжения в результате повреждения кабельных линий при различных вариантах совместной работы ДСП и СТК, и наиболее значимые прямые потери производительности ДСП при отсутствии или неполном составе компенсирующего устройства.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-19-20026.

1. Корнилов Г. П., Абдулвелеев И. Р., Газизова О. В., Копцев Л. А. Особенности электроснабжения металлургического комбината и возможные перспективы его развития // Металлург. 2021. № 7. С. 81–89.
2. Николаев А. А., Анохин В. В. Анализ качества электроэнергии при стабилизации активной мощности дуговой сталеплавильной печи с помощью статического тиристорного компенсатора // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия Энергетика. 2019. Т. 19. № 3. С. 51–64.
3. ГОСТ 32144–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — Введ. 01.07.2014.
4. Корнилов Г. П., Абдулвелеев И. Р., Коваленко А. Ю. Повышение надежности электроснабжения металлургических агрегатов за счет схемотехнических решений // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия Энергетика. 2019. № 12. С. 21–25.
5. Николаев А. А., Корнилов Г. П., Тулупов П. Г. Повышение эффективности электродуговых печей за счет усовершенствованных алгоритмов управления электрическими режимами // Черные металлы. 2020. № 12. С. 10–16.
6. Корнилов Г. П., Николаев А. А., Шеметов А. Н. Анализ режимов работы статического тиристорного компенсатора реактивной мощности дуговой сталеплавильной печи // Главный энергетик. 2011. № 3. С. 30–34.
7. Львова Э. Л., Миронова А. Н. Экспериментальные исследования влияния группы дуговых печей на питающее напряжение // Вестник Чувашского университета. 2018. № 3. С. 67–78.
8. Глухов А. В., Мехряков Д. В., Воронов Г. В. и др. Энергосбережение в современной дуговой сталеплавильной печи ДСП-120 // Сталь. 2020. № 5. С. 21–23.
9. Гирилович В. Ю. Реконструкция ДСП-№1 с целью увеличения производительности печи в условиях ОАО «БМЗ — управляющая компания холдинга «БМК» // Литье и металлургия. 2015. № 2 (79). С. 70–73.
10. Tristiu I., Eremia M., Bulac C., Toma L. Multi-criteria reconfiguration of distribution electrical networks for minimization of power losses and da mage cost due to power supply interruption // 2007 IEEE Lausanne Power Tech, Lausanne. 2007. P. 385–390. DOI: 10.1109/PCT.2007.4538348
11. Кручинин А. М. Нелинейные свойства коэффициентов передачи по напряжению и току дуговых сталеплавильных печей // Электротехника. 2016. № 3. С. 44–50.
12. Карандаев А. С., Евдокимов С. А., Храмшин В. Р., Леднов Р. А. Диагностические функции системы непрерывного контроля технического состояния трансформаторов дуговых сталеплавильных печей // Металлург. 2014. № 8. С. 53–59.
13. Shishimirov M. V., Rabinovich V. L., Aleksandrov A. V. et al. Optimization of the energy-technological steelmaking conditions in modern mediumcapacity electric arc furnaces // Russ. Metall. 2021. P. 709–712. DOI: 10.1134/S0036029521060227
14. Wei G., Zhu R. Innovations of injection metallurgy in EAF steelmaking // Electric arc furnace steelmaking with submerged mixed injection. — Singapore : Springer, 2024. DOI: 10.1007/978-981-99-4602-0_7
15. Lvov A., Priedite-Razgale I., Rozenkrons J., Kreslins V. Assessment of different power line types’ life-time costs in distribution network from reliability point of view // 2012 Electric Power Quality and Supply Reliability. 2012. P. 1–8. DOI: 10.1109/PQ.2012.6256220
16. Hernández J. D., Onofri L., Engell S. Chapter 4 — Integrated modeling and energetic optimization of the steelmaking process in electric arc furnaces // An Industrial Application. Simulation and Optimization in Process Engineering. Elsevier, 2022. P. 77–100. DOI: 10.1016/B978-0-323-85043-8.00009-X
17. Liu Y., Wei G., Tian B. Analysis and optimisation on the energy consumption of electric arc furnace steelmaking // Ironmaking & Steelmaking. 2023. Vol. 50, Iss. 8. P. 999–1013. DOI: 10.1080/03019233.2023.2172826
18. Olczykowski Z. Arc voltage distortion as a source of higher harmonics generated by electric arc furnaces // Energies. 2022. Vol. 15. 3628. DOI: 10.3390/en15103628
19. Макаров А. Н. Расчет и анализ энергетических параметров плавок в дуговых сталеплавильных печах обычной конструкции и Consteel // Металлург. 2018. № 10. С. 13–15.
20. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Приказ Минэнерго от 12 августа 2022 г. № 811. — URL: https://normativ.kontur.ru/document?moduleId=1&documentId=433499 (дата обращения: 17.09.2024).
21. Бортник И. М., Буряк С. Ф., Ольшванг М. В., Таратута И. П. Статические тиристорные компенсаторы для энергосистем и сетей электроснабжения // Электричество. 1985. № 2. С. 13–19.
22. Коровин А. И., Нечаев О. П., Таратута И. П. Расчет воздействий на элементы статического тиристорного компенсатора в режиме включения электропечного трансформатора на холостой ход // Электротехника. 1989. № 7. С. 32–35.
23. Кочкин В. И., Нечаев О. П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. — М. : Изд-во ЭНАС, 2002. — 248 c.
24. Юлдашева А. И., Малафеев А. В. Учет показателей надежности при планировании режима промышленной системы электроснабжения с собственными электростанциями // Электротехнические системы и комплексы. 2015. № 3(28). С. 36–40.
25. Шарыгин М. В. Разработка универсальной модели оценки последствий отказов электроснабжения потребителей // Электричество. 2015. № 3. С. 4–12.
26. Барыбин Ю. Г. Справочник по проектированию электроснабжения. — М. : Энергоатомиздат, 1990. — 576 с.