专利名称：三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及三相交流电弧炉电极对地的绝缘检测技术，更具体地说是涉及一 种三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置。
背景技术：
在钢铁的冶炼过程中，三相交流电弧炉是常用的设备之一。三相交流电弧炉三个 电极横臂固定安装在三根电极立柱上，如图1所示，电极横臂1的一端连接着液压油管、设 置在冷却水管中的水冷电缆2，其另一端安装电极夹持器，电极3由电极夹持器固定；超大 功率变压器4 二次侧的电流通过水冷电缆2、电极横臂1、电极3、废钢或铁水构成相与相之 间的回路，形成电极3冶炼时的电弧电流。电极立柱5以及电炉6的外壳都和大地相连，因 此电极横臂1必须和电极立柱5绝缘，一旦某一相电极横臂1和电极立柱5之间的绝缘破 坏，电弧电流将对电极立柱5、电炉6外壳等设备造成侵害，严重时还会造成紧邻电炉人员 的人身伤害。为了防止电弧电流对设备的侵害，电极横臂1和电极立柱5之间采取绝缘板 7隔离，此绝缘板7是电极对地绝缘的主要凭借物。由于电极3对地的绝缘性能对于电炉6 至关重要，因此必须定期检测。而三相交流电弧炉的电极调节系统，有电极接地故障自动保 护功能。其保护原理如下在连接水冷电缆2的变压器4 二次短网出墙处引三根检测电缆 8进入一个电压检测箱9，此三根检测电缆8采样的就是三相电极电压，通过图2中T01-T03 的三个检测变压器的隔离、变换耦合送至控制系统。再请参见图3所示，冶炼准备时，高压 真空断路器QO合间后变压器受电，二次侧有电压，一旦某一相的对地绝缘损坏，检测变压 器采样到的电压很小或接近于零，当操作工启动自动模式冶炼时，接地相电极在控制系统 的保护下拒绝下降，在电炉操作台的仪表上可以看到对应于已经接地相的电极电压很小或 接近于零，只要操作工没有切换至手动冶炼模式并且将接地相的电极强行下降冶炼，设备 就不会有伤害。由于超大功率三相变压器的二次侧采用三角形接法，相当于一个超大功率 的隔离变压器，二次侧相线和电炉系统接地点之间没有任何电气回路，因此即使某一相电 极对地绝缘损坏，只要该相电极不参与冶炼，电极和电炉系统接地点之间就不会有电流。现有技术下电极对地的绝缘检测采用兆欧表检测法，然而由于电极横臂的一端连 接着水冷电缆，水冷电缆和电极横臂中都通着冷却水，冷却水是一种导电物，因此无法检测 绝缘性能，即使将冷却水阀门关断并且将水冷电缆和电极横臂中剩余的冷却水放空后用兆 欧表检测时，兆欧表指针仍然指向零附近(小于0. 1兆欧)，原因是水冷电缆内部仍然潮湿 的缘故。并且现有技术下要真正检测出电极对地的绝缘性能必须等到电炉停产检修时，将 电极横臂一端连接的水冷电缆、冷却水管、液压油管拆除，因此一般情况下该种检测都是在 电炉碰到有重大检修项目，如更换电极横臂或者水冷电缆时才实施，平时很难掌控，能够做 的也仅仅是每次停产检修时对绝缘板的清洁处理。然而，一旦电极对地绝缘发生了问题时 就需要花费大量的时间查找故障，如果问题发生在电极横臂下面衬着的绝缘板上时，首先 需要搭脚手架，然后分别拆除水冷电缆、冷却水管、液压油管和电极横臂的连接；接着吊走 电极横臂另一端的电极，最后才能吊起重达几十吨的电极横臂，整个过程非�：氖保ご锸父鲂∈保且恢盅现赜跋焐谧嗟闹卮笫鹿�。因此现有技术有以下主要缺陷现有电极 接地故障检测只能在高压真空断路器合间，电极通电的情况下才能完成。并且现有检测技 术是一种事后检测，其并不能在平常停产检修或者电炉停止冶炼的间隙进行，而只能在电 炉通电冶炼时才能检测，而且即使检测到有电极发生了接地故障，也于事无补，因为电极接 地故障要处理很长时间，以电极横臂下绝缘板损坏为例，处理时要搭脚手架、拆除电极横臂 的各种连接、行车吊运，花费大量的人力物力。其次，现有检测技术依靠接地漏电流检测，如 果某一相电极接地，接地漏电流通过检测电缆和电炉系统接地点构成回路，接地漏电流流 过接地点、T01-T03的检测变压器以及R01-R03的限流电阻，由于存在限流电阻和检测变压 器感抗，因此即使接地点完全接地，接地漏电流也不会超过F01-F03的熔丝的额定电流6. 3 安培，是一种没有大电流流过被测器件的检测，只有比较严重的接地故障才能被检测出来。 再者，现有检测技术是一种在电极通电情况下的笼统的绝缘检测技术，当有电极发生了接 地故障后，系统仅仅是不让电极下降而并不能检测出何处有故障(如绝缘板损坏或者水冷 电缆漏水引起接地故障等等)。最后，如果有两相电极对地都发生了绝缘故障，一旦高压真 空断路器合闸，电炉设备就会受到毁灭性的损害。
实用新型内容针对现有技术中存在的不能实时、准确的判断三相交流电弧炉的电极对地绝缘的 问题，本实用新型的目的是提供一种三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置，可以快速地实 施电极对地绝缘的检测。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置，包括交流变压器，所述交流变压器的二次侧分别设有测试绕组与控制绕组；测试单元，与测试绕组串联，测试单元的输入端分别与电极横臂以及接地部件连 接；控制单元，与控制绕组串联，控制单元的输入端与测试单元的输出端连接，以接收 检测信号；控制单元的输出端分别与交流变压器的一次侧以及测试单元连接，以输出控制信号。所述测试单元包括测试夹、限流电抗器、接触器、升压变压器以及二极管，测试夹、 限流电抗器、接触器、升压变压器与电极横臂、接地部件、测试绕组构成回路，升压变压器的 二次侧与二极管的输入端连接。所述控制单元包括整流电路、晶闸管以及继电器，整流电路的输出端、晶闸管、继 电器以及控制绕组构成回路，晶闸管的门极与二极管的输出端连接。所述继电器的两端并接一指示灯。与现有技术相比，本实用新型的三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置，具有以下 优点1)在一般的电炉停产检修或断电停止冶炼间隙，能够快速地实施电极对地绝缘的 检测。2)能够在不关断水冷电缆冷却水阀门的情况下，也就是在水冷电缆通水的状态下 检测。[0016]3)利用大电流流过被测器件接地点的手段检测出接地故障。如果某一相的电极对 地绝缘出现了问题，使用本发明的方法，接地点将流过大电流，从而发现接地点。4)如果刚开始找不到接地点，可以采取对重点怀疑对象单独测试的分段测试方 法，从而确定具体的接地部位。
图1是现有三相交流电弧炉的结构示意图；图2是图1中电压检测箱的电路图；图3是现有三相交流电弧炉的高压系统配电图；图4是本实用新型三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置的原理框图；图5是图4的绝缘检测装置的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。请参阅图4、图5所示的一种三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置，包括交流变压 器Tl，所述交流变压器Tl的二次侧分别设有测试绕组与控制绕组；测试单元11，与测试绕 组串联，测试单元11的输入端分别与电极横臂以及接地部件连接，接地部件可以是电炉接 地线或金属水管。控制单元12，与控制绕组串联，控制单元12的输入端与测试单元11的 输出端连接，以接收检测信号；控制单元的输出端分别与交流变压器Tl的一次侧以及测试 单元11连接，以输出控制信号。测试单元11包括测试夹J、限流电抗器Li、接触器KM1、升 压变压器T2以及二极管VDl，测试夹J、限流电抗器Li、接触器KMl、升压变压器T2与电极 横臂、电炉接地线或金属水管、测试绕组构成回路，升压变压器T2的二次侧与二极管VDl的 输入端连接。控制单元12包括整流电路U、晶闸管VTl以及继电器K1，整流电路U的输出 端、晶闸管VT1、继电器Kl以及控制绕组构成回路，晶闸管VTl的门极与二极管VDl的输出 端连接。继电器Kl的两端并接一指示灯HLl。本实用新型的工作原理如下，装置内交流变压器Tl的二次侧有两个绕组，其中一 个绕组提供测试电流，另一个绕组的交流电压通过桥式整流器的整流电路U后用于控制功 能的实现。电抗器Ll为限制过大测试电流的限流电抗器。将一测试夹J夹在电炉任意一根 接地线或金属水管上，另一个测试夹J夹在预先安装在图1所示的电极横臂上的固定螺栓 10处。断路器Ql合闸，钥匙选择开关Sl切换到“测试”后，如果电极对地绝缘损坏，两个测 试夹J间会流过很大的电流，升压变压器T2的二次侧会得到一个感应电压，此感应电压使 得二极管VDl导通并且晶闸管VTl被触发导通，由于晶闸管导通后具有当阳阴极施加反压 或者阳阴极流过的电流衰减至小于维持电流时，晶闸管才关断的特点，接地故障指示灯HLl 被一直点亮，同时，继电器Kl线圈得电，Kl常闭触点断开了主接触器KMl线圈的回路，主接 触器KMl线圈断电，KMl的主触点切断了测试电流。钥匙选择开关Sl切换到“断开”后，Kl 线圈、KMl线圈都失电，晶闸管VTl关断，接地故障指示灯HLl灭，为下一次测试做好了准备。本实用新型的实施步骤如下1)切断图3中高压真空断路器QO。2)切断高压下隔离开关Q9、合上下接地开关Q8，以确保电极已没有剩余电荷；[0029]3)拔出图2电压检测箱内的三个熔丝F01-F03，这个是本发明检测的关键点，从图 2中可以看出，三相电极通过熔丝F01-F03、电阻R01-R03、变压器T01-T03和电极调节系统 的接地点相连，切断熔丝也就是切断了电极和系统接地点的连接。4)因为电炉三相变压器二次侧线圈电气上相通且阻值非常�。识匀嗟缂缘� 绝缘作总测试。利用此方法，我们仅需测试某一相就能知道整个电极系统的绝缘情况。5)如果总测试时发现有电极存在接地故障并且一时没有找到接地点，可以采取分 段测试方法，对重点怀疑对象进行分段测试。本实用新型的三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置与现有技术相比的主要区别 如下A)检测方式不同现有检测技术是在电炉通电冶炼情况下利用检测电路进行的一种事后检测，即使 检测到有电极发生了接地故障也为时已晚，因为一般情况下排除电极接地故障需要非常长 的时间，因此一般将电炉正常生产后所发生的接地故障定义为接地事故。本发明技术能充 分利用电炉停产检修的时机，对电极对地绝缘情况进行事先检测，一旦发现电极存在接地 故障后有足够的时间处理接地故障，不会将接地故障演变为接地事故。B)检测手段不同现有检测技术依靠接地漏电流检测，如果某一相电极接地，接地故障点通过检测 电缆和电炉系统接地点构成回路，流过接地故障点的接地漏电流被限制在较小的数量级， 是一种没有大电流流过被测器件的小电流检测手段，只有比较严重的接地故障才能被检测 出来。本发明技术利用一个检测装置，其本质是添加了一个能检测接地故障的电气回路，利 用一个外接电源(装置内变压器二次侧电压)将接地相的电极、大地强行构成电气回路，从 而使接地故障点流过大电流，因此本发明的检测结果比通电后自动检测结果更准确有效; 另外，有大电流流过的接地故障点一般会发出电弧光，因此在检测中容易发现接地故障点， 非常直观。C)检测方法不同现有检测技术是一种在电极通电情况下的笼统的绝缘检测技术，当有电极发生了 接地故障后，系统并不能检测出接地故障点发生在何处，仍然需要人工在后面的停电检修 中详细检查。相比较而言本发明技术明显灵活、方便，在具体的测试过程中可以对整个三相 电极做一次总测试，如果测试下来有问题而且一时找不到接地故障点可以采取对重点怀疑 对象单独测试的分段测试方法，从而寻找到具体的接地故障点。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新 型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述 实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。
权利要求一种三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置，其特征在于，包括交流变压器，所述交流变压器的二次侧分别设有测试绕组与控制绕组；测试单元，与测试绕组串联，测试单元的输入端分别与电极横臂以及接地部件连接；控制单元，与控制绕组串联，控制单元的输入端与测试单元的输出端连接，以接收检测信号；控制单元的输出端分别与交流变压器的一次侧以及测试单元连接，以输出控制信号。
2.如权利要求1所述的绝缘检测装置，其特征在于，所述测试单元包括测试夹、限流电抗器、接触器、升压变压器以及二极管，测试夹、限流 电抗器、接触器、升压变压器与电极横臂、接地部件、测试绕组构成回路，升压变压器的二次 侧与二极管的输入端连接。
3.如权利要求2所述的绝缘检测装置，其特征在于，所述控制单元包括整流电路、晶闸管以及继电器，整流电路的输出端、晶闸管、继电器 以及控制绕组构成回路，晶闸管的门极与二极管的输出端连接。
4.如权利要求3所述的绝缘检测装置，其特征在于， 所述继电器的两端并接一指示灯。
专利摘要本实用新型公开了一种三相交流电弧炉的电极绝缘检测装置，包括交流变压器，所述交流变压器的二次侧分别设有测试绕组与控制绕组；测试单元，与测试绕组串联，测试单元的输入端分别与电极横臂以及接地部件连接；控制单元，与控制绕组串联，控制单元的输入端与测试单元的输出端连接，以接收检测信号；控制单元的输出端分别与交流变压器的一次侧以及测试单元连接，以输出控制信号。这样在电炉停产检修或断电停止冶炼间隙，能够快速地实施电极对地绝缘的检测。并且能够在不关断水冷电缆冷却水阀门的情况下，也就是在水冷电缆通水的状态下检测。利用大电流流过被测器件接地点的手段检测出接地故障。
文档编号G01R31/02GK201666933SQ20102016591
公开日2010年12月8日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者冯斌, 张海山, 徐庆东, 方杰, 江浩杰 申请人:宝山钢铁股份有限公司
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