【国家标准(GB)】 直接电弧炉的试验方法

1引言
中华人民共和国国家标准
直接电弧炉的试验方法
Test methods For dlrect arc furaacesUdC 621.365.2
GB 8642--B录
1.1本标准适用于额定容量等于或大于0.5t的工业用三相直接电孤炉。这类炉子既适用于固态炉料，也适用于液态炉料，1.作时炉内气压等于或接近于大气压。本标准中除了特别指明是三相电弧炉的条款之外，其他条款也适用扩一个或多个电极的电弧炉。这些电炉用来熔炼黑色金属（钢、铸铁）秤有色金属（铜）也可作为保温炉供凝态炉料在浇铸前的过热和保温用。
注：所有电气试验都要据游无功功率补偿和（或）电压髓定装置的影响。如果在试验期间不能关断这些获置，刚本标准中有关主电路的冬亲仍燃适用，只题应指出无功功率补偿装置和（或）电正税定装置也同时投人工作，并须补充说明适用的供电网和这类装置的影响。1.2本标准的目的是使电弧炉的试验条件以及测定电弧炉的主要参数和工作特性的方法标准化。本标准不包括在对电弧炉进行技术经济鉴定时可能做的所有试验的试验方法。1.3本标准等效采用国际标准IEC676《直接电弧炉的试验方法》（1980年，第一版）（在本标准中简称1EC676）。
2名词术语
除下列名词术语的定义外，本标准中所采用的其他电工和电弧炉方面名词术语的定义可参见GE2900《电工名词术语》各篇，特别是其中的GB2900,23-83《电工名调术语工业电热设备》篇。2.1电弧炉
本标准中的“电弧炉”是指*电弧炉设备”+后者的定义见GB2900.23一83第1.1.5款。2.2直接电弧炉
电弧炉保持在炉料与·+根或多根电极间的电弧炉。2.3电弧护变压器
按电弧炉运行的特殊要求而制造的变压器，用以从高压电网向电弧炉供电，并提供适合了电弧炉运行的电压。
2.4电弧炉电抗器
为了限制短路电流和确保电弧稳定，有时需串联在电弧炉变压器一次侧电路中的电感线圈。2.5电弧炉的主电路
由高压装置（当用电抗器时，包括电抗器，但补偿装置不包括在内），电弧炉变压器，大电流线路、电弧和炉料所组成的电路。2.6一次侧阻抗不平衡系数，%
包括电弧炉变压器和大电流线路在内的相阻抗的最大值与最小值的差与三相平均值之比的百分数：Zmx-Zmi-.10%
式中：Zm-最大相阻抗，Q;
Zain最小相阻抗，;
国家标准周1986-07-01发布
..com（1）
1987-07-01实施
GB6542—86
三相阻抗的算术平均值，2。
不平衡系数的计算值是相应于电额炉额定电流下计算得到的。不平衡系数的实际測量是按照三相短路试验的要求进行的。三相短路试验的电流要尽可能接近电弧炉的额定电流。注，按制造厂和用户的协议，可用粗抗（Z）的分盘（R和X），更详细地测卧不半衡系数。Kas
式中，Rmar最大相电阻，品；
最小相电阻，Q，
Rmay - Rnit
Rm——二相电阻的算半均值，2,Xmr—-最人相电抗，
Xni——最小相电抗，a，
Xm——三相电抗的算术均位，。2.7电弧炉尘电路的有功功率，kw电弧炉主电路的三相总有功功率。100%
注，①有功功率的瞬时值，可在低一时刻间时对三相选行测最后求待。(1A)
②在某-段时间内（例姚，在熔化期内）有功功来的平均值可山所消耗的电能除以通电时间求得。2.熔化电耗，kWh/t
电弧炉把规定的炉料宪全熔化，对每一吨液态金属，电弧炉主电路所消耗的电能。2.9熔化率，t/h
熔化金属的总质最与净熔化时间之比。2.10净熔化时间（tm），h
净熔化时间是指装料后开始送电到炉料全部熔化的时间减去添加炉料，换装电极、倾炉和紧急停电等断电的时间。
2.11‘电弧炉上电路的功率因数（cosΦ）功率因数的近似值按下式确定：cose
式中P有功功率，kW,
Q——无功功率，kvar。
让，由叫能存在谎落分虽，功率因数的测最不：建准。②，功率因数的瞬时值可由间时测作-时刻的有功功率和无功功率而得。③某时期（例如，熔化期）的平哟功以数可由下式求得：cosa
式，Ep——在-是时间内渊得的有功电能，kwh：Eq一-在间时測得的功电能，kvarh。2.12水耗，m2/h
总的水耗通常包括以下几部分：（2)
GB6542-86
。电弧炉本体包括二次母线系统的冷却水消耗b。电弧炉变压器的冷却水消耗，℃.电磁搅拌装置的冷却水消耗（当使用该装置时）：，属于电弧炉的，包括排烟除尘装置在内的其他装置的冷却水消耗。2.18三相短路
在电弧炉炉料熔化以后，人为地将三相电极插人到液态金属炉料内形成的短路状态。2.14电弧炉的冷态
当电孤炉所有零件的温度都等于环境温度时的状态。2.15电弧炉的热态
电弧炉设备正常连续运行48h后达到的热状态。3试验项目和通用试验条件
8.1试验项目
为检验电恐炉的运行情说，建设依款作下列试验a，大电流线路电气绝缘性能的测量；b。 电极移动调节系统特性的测量电弧炉额定容量的测量；
d、三相短路试验，
熔化期主要运行特性的测量；
f.水耗的测。
注：需要进行的试验项目在电邺炉基本技术条件中或产品标准中规定。3.2通用试验条件
各项试验应按照GB4001一83《工业电热设备通用试验条件》的规定进行。*电弧炉应按照使用说明书和安全操作要求，在用户的现场准备试验和投人运行。在试验期间，电弧炉设备供电电网的各相电压应衡。变压器一次他电网电压应保持在电弧炉变压器一次侧额定电压士5%之内。根据制造！和用户的协议，可以允许在超过上述界限的电压下进行试验。但在任何情说下，试验结果应折算到基准额电压值上。
4 技术试验的要求
4.1大电流线路电气绝缘性能的测量试验时电弧炉不装料、不通电，且电极已通过炉顶孔完全装好。按下列顺序试验两次。在电弧炉冷态，不通水的情况下，b．在电孤炉热态，通水的情况下。4.1.1大电流线路冷态绝缘电阻的测量本试验是在电弧炉冷态时用直流10U心V的兆欧表米进行测星的。。电弧炉不接软电缆，试验时分别测量各个相与接地的炉子钢结构之间的绝緣电阻。b，电弧炉接软电缆，试验时测量电气上连接在一起的三个相与接地的电孤炉金属体之间的绝缘电阻。
4.1.2大电流线路热态绝缘电阻近似值的测量电驱护热态时，大电流线路绝缘电阻的近巡值可用电阻电矫或其他等效的测量仪器测量，*相应于1FC676第4.2案，但原文是：“各项试验应按脏[EC，39g《1业电热设备通别试验条件》的规定进行。”GB4001与IEC398是等效的。
4.2水耗的测量
GB 6542—86
本试验的目的是检查电弧炉正常运行时各冷却支路冷却水的消耗量是否与制造厂预定的相符。本试验应在炉子处于熔化末期并在热态下进行。冷却水的压力、温度和性质应符合制造厂技术文件的要求，出水温度用0～100℃量程的温度计测量，每隔15min测量一次。水耗由下式确楚：
式中，g——水耗，m/h;
一测量到的分别流过各冷却支路的水量，m\，冷却支路流过水量Q的时间，h。·（3)
在试验中，最好测出冷却水的性质（硬度、悬浮物的多少等）并把它们与制造的要求相比较。4.3电极移动调节系统特性的测量4.3.1电极移动速率的测量
在电弧炉电极系统开环控制的情况下，对每--相分别进行，见图1。测量时用秒表计时，并记下电极臂相对于固定部分的移动距离，两者的商即为速率。4.3.1.1用电信号控制的电极最大移动速率的测量在调节器上加相应于运行短路的电流信号（一般为额定电流信号的2.5~3.5倍）和电压信号（二般为40～80V）。电极移动速率稳定后所测得上升均速率即为最人上升速率。在调节器上加相应于电弧断开状态的电流信号（等于零）和电压信号（额定电压信号）。电极移动速率稳定后，所测得的下降平均速率即为最人下降速率。4.3.1.2用手动控制的电极移动速率的测量用手动信号控制电极升降来测量其速率。先分别对各个电极，然后对三个电极一起进行。4.3.2电极调节器不灵敏区（死区）的测量在电弧炉运行时，要确切地测定电极调节器的不灵敏区是不可能的。本试验在电弧炉主电路断电和电极系统开环控制情况下进行。0
测量电极移动调节系统特性的电路图图1
对每--相分别测定其不灵敏区。GB6542--86
测品1：在调节器上加电压信号，其值为相应于变压器稳定运行时的二次额定电压的值：向谢节器的电流输人端供给电流信号，其值为相应于额定电弧电流的值。增加或减少这个电流，直到电极开始移动。
测量2：把调节器输人信号设定在炉子的最低电压和相应的.1.作电流上。这两值都近似地预先给定。改变电流值，直至电极开始移动。上面规楚的两种测量，其不灵敏区都由下式确定：11-12
一不灵敏区（死区），%，
I-电极开始提升时的电流值，A，I2—电极开始下降时的电流值，A1n——相应于调节器设定值的额定电流，A。本试验对检查各相的不灵嫩区是否相等和它们是否在允许的范|乱内是必不可少的。（4）
注，在变压器二次额定下作电压下测定，可确定额定就是否在半均值：而在变压器二次最低电账下测定，呼确定也被浸人烯泌的可能性，
4.3.3电极移动调节系统响应时间的测量电极移动调节系统响应时间，对于起动，是从加人信号起电极加速到稳定值的90%所需的时间；对于制动，是从加人信时起电极减速到上述稳定值的10%所需的时间。用示波器分别拍摄出四个速率过渡过程曲线：a，上升起动：可加测量最人上升速率时相应的信号，使电极上升。b，上升制动：将“上升起动”信号断开，使电极制动。C，下降起动：可加测量最大下降速率时相应的信号，使电极下降。d．“下降制动：将“下降起动”信号断元，使电极制动。根据拍摄结果测量出响应时间。4.4电弧炉额定容量的测量
按制造厂的要求砌好炉衬，并装炉料，其量由制造厂与用广商定，以能获得等于电弧炉额定穿量的液态金属显为准。炉料按制造厂与用户商定的程序熔化，精炼和造渣。熔渣的休私应符合要求，在电弧炉完全倒空后，所倒出的液态金属总量应不小于电孤炉的额定容员。4.5三相短路试验
4.5.1概述
为得到大电流线路的电阻值和电抗值，以及次侧阻抗不平衡系数。在变压器的次侧进行测量，然后把测量结果折算成所需要的值。4.5.2人电流线路电阳阻和电抗的測量，测量条件
在三相短路的条件下进行测量。试验时电弧炉变压器的次电压应不受其他设备的影响，而H其波形为正弦波。试验电路见图2。经制造厂和用户协商也可采用其他合适的方祛。注：①短路试验用的仪表接在电流互感器电路中，当电流互感器超载过，可把其中原来接的仪表和电器的电流线圈在试验前加以短路。在试监中三个电极夹头应在同一高度工，越低越好：所用仪表的准确度不得低于业5级（功率表必须在低功率固数下较准）。②三相不平衡系数K：>1%时，所测得的三相的各个位能用来价定每次试验的兰相阻抗的近似平均值。测三包括三相不平衡系数Ks川不情况在内的各相阻抗正问值的量杀件尚在考虑之中。b，试验程序
GB 6542-86
图2测基大电流线路的电阻和电抗的电路图试验前，先把电弧炉变压器的二次电法换接到适当的低档上（有电抗器时应接人电抗器），以保证三相短略时的电极电流尽可能接近其额定二次电流。然后把电极降下，使电极端头逻人到液态金属中，达到能完全短路的深度《通常为电极直径的1/2或2/3）。最后把电极固定。读数应在测仪表的指针停止摆动后进行。试验垒少做两次，人电流线路各相的电阻和电抗按下列各式让算：在-次侧测得：IIA,IiB,IIc,UrA,UiB，Uic,PiA,PB,Pic。二次侧各相的电阻、阻抗和电抗为：R,A.=
电弧炉变压器的变压比
GB 6642—86
R21AR2TBRztcR2Tm
X2TAX2Tb w X2tC ~X2Tm
100·Sr
大电流线路各相的电阻、电抗和阻抗RA
)2-RTm
ZA=VR +X : Ze-VR +
在上述各式中
I,A, IiB, Iic
Ua. Uie+ Uic
PiA+ PiB, Pic
RA, RB+ Ric
XIA,XIB,XIC
ZiA, Zib+ Zic
ReTA,RztB,Retc
X2Ta, X2tb, X2ic
RA! Re+ Rc-
XA, Xb, Xc
R2 +X2
试验中用电流表AA，AB，Ac在.-次侧测得的电流，A，试验中电压表VA，VB，Vc在一次侧测得的相电压，V试验中用功率表Wa，W，Wc在一次侧测得的相功率，kW;试验中一次侧求得的电弧炉主电路的相电阻，α;试验一次侧求得的电弧炉主电路的相电抗，S，试验中一次侧求得的电弧炉主电路的相阻抗，，试验时变压器对应于所用抽头的变压比，试验时变压器对应于所用抽头的功率损耗，kW，试验时变压器对应F所用抽头的额定二次电流，A，试验时变压器对应十所用抽头的额定二次电压，V试验时变压器对应于所用抽头的额定视在功率，kVA：试验时变压器对应于所用抽头的额定相对电压，%，试验时变压器对应于所用抽头的二次侧相电阻，，*试验时变压器对应于所用抽头的一次侧均相电阻，试验时变压器对应十所用抽头的二次侧相电抗，S2，试验时变压器对应于所用抽头的二次侧半均相电抗，2；大电流线路的相电阻，2，
大电流线路的相电抗，2，
GB6542—86
ZA：ZB，Z—一大电流线路的相阻抗，α。注：有电抗器时，有关电鼎炉变压器的数据也包括电抗器。试验时要特别注意，不要使电抗器饱和。在计算对应于短路试验所用抽头之外的其他抽头的参数时,应考虑到对应于每个抽头的变压器电抗值是不同的。
所求大电流线路的相电阻（相电抗）等于两次或两次以上试验测得的电阻值（电抗值）的算术平均值。
4,5. a一次侧阻抗不平衡系数的测量次侧阻抗不平衡系数可由相阻抗Z.，Z1B，Zic从式（1）求得。注：按制造）和用户协议，更详细的数据可由式（1A）或（1B）求得。由两次以上测量求得的不平衡系数的算术平均值作为本试验的结果。式（1）给出当Kas10%时的三相不平衡电弧炉的实际结果，从本试验可显示设计上的不平衡。测定包括Kas10%情况的不平衡系数的试验方法，还在考虑中。4.6熔化期主要运行特性的测量
4.6.1概述
试验中要测量下列特性：
雍。熔化电耗；
b、熔化率，
c。熔化期的平均功率因数：
d．净熔化时间。
4.6.2试验条件bzxz.net
这些试验应在正常熔炼条件下进行（如有排烟除尘系统，则应投入运行），连续熔化五炉。金属炉料的体积密度由制造厂和用户商定。在每炉熔化试验中，测定下列参数：a.熔化电耗（ep），kwh/t
等于有功电能消耗量与液态金属质量之比：tp:
Epr-Epa
式中Ept熔化终了时有功电度表的读数，kWh;Epn
一熔化开始时有功电度表的读数，kWhG——液态金属料质量，t。
注：如熔化电耗按所装金属炉料的质单筑，树应得到制造」和用户双方同想。烯化率（p），t/h
式中：t-
净熔化时间，h。
c熔化期的平均功率因数
Epi-Epa
/(Epr-Epo)2+(Eql-Eqe)?
式中：Eet—熔化终了时无功电度表的读数，kvarh，Eo.熔化开始时无功电度表的读数，kvarh。有功电能量和无功电能量用合适的而且经过校验的三相电度表测量。d。净熔化时间（fm），h
净熔化时间是用记时器按定义2.10条测量的。4.6.3试验结果
（15)
运行参数：
GB6542—86
分别用连续五炉熔化试验所求得的epm，Pm，cosΦm，tm的算术平均值作为本试验的结果。1.电极消耗率的测量
电极消耗率在熔化试验时测量。试验中用的电极由制造厂和用户商定。电极的消耗量G。用连续五次熔化试验所消耗的电极质量减去试验中折断的而不用的各段电极的质量而得。
电极消耗率9。为电极消耗量G！（折损的不计在内）与五次熔化试验中被熔化的液态金属的总质量G的商。
式中：9el-电极消耗率，kg/t
Ge—电极消耗量，kg。
注：如电极消耗率9。按所装金属料的量让算则应得到制造！和用户双方间意。谢加说明：
本标准由中华人民共和国机械业部提出。本标准由机械工业部西安电炉研究所归口。本标准由机械工业部西安电炉研究所负责起草。本标准主要起草人潘彬云、胡叔良。
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