Protection of the Short Network of Ore-Thermal Furnaces
Keywords:
relay protection, short circuit, magnetic field, bus tube package
Abstract
Protection against short circuits between buses tubes in short networks of ore-thermal furnaces is provided by means of electrical insulation. Failure of the insulation leads to an arc, and then to the complete destruction of the expensive bus tube package. Disconnection fault in the elements of a short network cause overheating of undamaged elements. Currently, emergency modes of operation of a short network are determined with indirect signs. It is impossible to use current protection for this purpose because of the existing restrictions on the number of current transformers and the place for their placement. The authors developed a current protection of short networks of ore-thermal furnaces from electrical damage on a single magnetic current transformer. The proposed protection is simple in design, it is able to identify breaks in the elements of a short network and protect them from short circuits. The location of the magnetic current transformer relative to the bus tube package is determined based on the simulation of the magnetic field. The article describes a method for simulating the components of the magnetic field of a bus tube package, which allows us to model them in operational and emergency modes with an error of no more than 10%.
References
1. Данцис Я.Б., Кацевич Л.С., Жилов Г.М., Митрофанов Н.Н., Розенберг В.Л., Черенкова И.М. Короткие сети и электрические параметры дуговых электропечей. М.: Металлургия, 1987, 320 с.
2. Данцис Я.Б. Методы электротехнических расчетов руднотермических печей. Л.: Энергия, 1973, 184 с.
3. Смелянский М.Я., Бортничук Н.И. Короткие сети электрических печей. Л.: Госэнергоиздат, 1962, 94 с.
4. Богданов С.П. Расчет руднотермических печей: Метод. указания. СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2011, 38 с.
5. Рожихина И.Д., Нохрина О.И. Конструкции и проектирование дуговых печей: Учебное пос. Новокузнецк: Сибирский государственный индустриальный университет, 2011, 311 с.
6. Семчинов А.М. Токопроводы 6–10 кВ промышленных предприятий. Л.: Энергоиздат, 1981, 88 с.
7. Альтгаузен А.П., Бершицкий М.Д., Смелянский М.Я., Эдемский В.М. и др. Электрооборудование и автоматика электротермических установок. М.: Энергия, 1980, 909с.
8. Засыпкин А.С. Релейная защита трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1989, 240 с.
9. Чернобровов Н.В. Релейная защита. Изд. 5-е. М.: Энергия, 1974, 680 с.
10. Ершов А.М. Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения. Часть 4: Защита электрических сетей и электроустановок напряжением 6–10–110–220 кВ: Учебное пос. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2015, 152 с.
11. Рахимбердинова Д.М., Новожилов А.Н., Новожилов Т.А. Анализ методов определения сопротивлений шинного пакета короткой сети руднотермической печи. – Материалы междунар. науч. конф. «XI Торайгыровские чтения», 2019, т. 4, с. 249–257.
12. Миронова А.Н. Анализ методов определения сопротивлений токоподводов дуговых сталеплавильных печей. – Вестник Чувашского университета, 2017, № 1, с. 137–144.
13. Алиферов А.И., Бикеев Р.А., Горева Л.П., Игнатенко А.Ю. Исследование электрических параметров шихтованных пакетов мощных электротехнологических установок. – Электротехника, электромеханика и электротехнологии. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014, с. 103–110.
14. Новожилов А.Н., Волгина Е.М., Новожилов Т.А., Волгин М.Е., Рахимбердинова Д.М. Метод моделирования магнитного поля шины с током. – Вестник ПГУ. Серия Энергетическая, 2020, №1, с. 319–326.
15. Новожилов А.Н., Новожилов Т.А., Рахимбердинова Д.М. Моделирование токов при электрических повреждениях в обмотках печного однофазного трансформатора с расщепленной вторичной обмоткой. – Электротехника, 2020, №6, с. 58–63.
16. Волгина Е.М., Новожилов А.Н., Волгин М.Е. Устройство максимальной токовой защиты на магнитном трансформаторе тока с реле типа РЗТВ-1. – Научный обозреватель, 2020, №3(111), с. 33–37.
17. Какуевицкий Л.И., Смирнова Т.В. Справочник реле защиты и автоматики. М.: Энергия, 1972, 344 с.
18. Алексеев В.С., Варганов Б.И., Панфилов Б.И., Розенблюм Р.З. Реле защиты. Л.: Энергия, 1976, 464 с.
19. Басс Э.И., Жданов Л.С. Катушки реле защиты и автоматики. М.: Энергия, 1974, 78с.
#
1. Dantsis Ya.B., Katsevich L.S., Zhilov G.M., Mitrofanov N.N., Rosenberg V.L., Cherenkova I.M. Korotkiye seti i elektricheskiye parametry dugovykh elektropechey (Short networks and electrical parameters of electric arc furnaces). М.: Metallurgiya, 1987, 320 p.
2. Dantsis Ya.B. Metody elektrotekhnicheskikh raschetov rudnotermicheskikh pechey (Methods of ore-thermal furnaces electrical calculations). L.: Energiya, 1973, 184 p.
3. Smelyansky M.Ya., Bortnichuk N.I. Korotkiye seti elektricheskikh pechey (Short networks of electric furnaces). L.: Gosenergoizdat, 1962, 94 p.
4. Bogdanov S.P. Raschet rudnotermicheskikh pechey: Metod. ukazaniya (Calculation of ore-thermal furnaces: Guidelines). SPb.: SPbGTI(TU), 2011, 38 p.
5. Rozhikhina I.D., Nokhrina O.I. Konstruktsii i proyektirovaniye dugovykh pechey: уchebnoye pos. (Structures and design of arc furnaces: a tutorial). Novokuznetsk: Sibirskiy gosudarstvennyy industrial’nyy universitet, 2011, 311 p.
6. Semchinov A.M. Tokoprovody 6–10 kV promyshlennykh predpriyatiy (6–10 kV current distributors of industrial enterprises). L.: Energoizdat, 1981, 88 p.
7. Altgauzen A.P., Bershitsky M.D., Smelyansky M.Ya., Edemsky V.M., etc. Elektrooborudovaniye i avtomatika elektrotermicheskikh ustanovok (Electrical equipment and automation of electrothermal installations). М.: Energiya, 1980, 909 p.
8. Zasypkin A.S. Releynaya zashchita transformatorov (Relay protection of transformers). М.: Energoatomizdat, 1989, 240 p.
9. Chernobrovov N.V. Releynaya zashchita. Izd. 5-ye (Relay protection. 5th Ed.) М.: Energiya, 1974, 680 p.
10. Yershov A.M. Releynaya zashchita i avtomatika v sistemakh elektrosnabzheniya. Ch. 4: Zashchita elektricheskikh setey i elektroustanovok napryazheniyem 6–10–110–220 kV: uchebnoye pos. (Relay protection and automation in power supply systems. Part 4: Protection of electrical networks and electrical installations with a voltage of 6–10–110–220 kV: a tutorial). Chelyabinsk: Izdatel’skiy tsentr YuUrGU, 2015, 152 p.
11. Rakhimberdinova D.M., Novozhilov A.N., Novozhilov T.A. Materialy mezhdunar. nauch. konf. «XI Toraygyrovskiye chteniya» – in Russ. (Proceedings of the international scientific conference «XI To-raigyrov Readings»), 2019, vol. 4, pp. 249–257.
12. Mironova A.N. Vestnik Chuvashskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Chuvash University), 2017, No. 1, pp. 137–144.
13. Aliferov A.I., Bikeev R.A., Goreva L.P., Ignatenko A.Yu. Elektrotekhnika, elektromekhanika i elektrotekhnologii – in Russ. (Electrical engineering, electromechanics and electrical technologies). Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2014, pp. 103–110.
14. Novozhilov A.N., Volgina E.M., Novozhilov T.A., Volgin M.E., Rakhimberdinova D.M. Vestnik PGU. Energeticheskaya Seriya – in Russ. (Bulletin of PSU. Energy Series), 2020, No. 1, pp. 319–326.
15. Novozhilov A.N., Novozhilov T.A., Rakhimberdinova D.M. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2020, No. 6, pp. 58–63.
16. Volgina E.M., Novozhilov A.N., Volgin M.E. Nauchnyy obozrevatel’ – in Russ. (Scientific reviewer), 2020, №3 (111), pp. 33–37.
17. Kakuyevitsky L.I., Smirnova T.V. Spravochnik rele zashchity i avtomatiki (Directory of protection and automation relays). М.: Energiya, 1972, 344p.
18. Alekseev V.S., Varganov B.I., Panfilov B.I., Rosenblum R.Z. Rele zashchity (Protection relay). L.: Energiya, 1976, 464с.
19. Bass E.I., Zhdanov L.S. Katushki rele zashchity i avtomatiki (Protection and automation relay coils). М.: Energiya, 1974, 78p.
2. Данцис Я.Б. Методы электротехнических расчетов руднотермических печей. Л.: Энергия, 1973, 184 с.
3. Смелянский М.Я., Бортничук Н.И. Короткие сети электрических печей. Л.: Госэнергоиздат, 1962, 94 с.
4. Богданов С.П. Расчет руднотермических печей: Метод. указания. СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2011, 38 с.
5. Рожихина И.Д., Нохрина О.И. Конструкции и проектирование дуговых печей: Учебное пос. Новокузнецк: Сибирский государственный индустриальный университет, 2011, 311 с.
6. Семчинов А.М. Токопроводы 6–10 кВ промышленных предприятий. Л.: Энергоиздат, 1981, 88 с.
7. Альтгаузен А.П., Бершицкий М.Д., Смелянский М.Я., Эдемский В.М. и др. Электрооборудование и автоматика электротермических установок. М.: Энергия, 1980, 909с.
8. Засыпкин А.С. Релейная защита трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1989, 240 с.
9. Чернобровов Н.В. Релейная защита. Изд. 5-е. М.: Энергия, 1974, 680 с.
10. Ершов А.М. Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения. Часть 4: Защита электрических сетей и электроустановок напряжением 6–10–110–220 кВ: Учебное пос. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2015, 152 с.
11. Рахимбердинова Д.М., Новожилов А.Н., Новожилов Т.А. Анализ методов определения сопротивлений шинного пакета короткой сети руднотермической печи. – Материалы междунар. науч. конф. «XI Торайгыровские чтения», 2019, т. 4, с. 249–257.
12. Миронова А.Н. Анализ методов определения сопротивлений токоподводов дуговых сталеплавильных печей. – Вестник Чувашского университета, 2017, № 1, с. 137–144.
13. Алиферов А.И., Бикеев Р.А., Горева Л.П., Игнатенко А.Ю. Исследование электрических параметров шихтованных пакетов мощных электротехнологических установок. – Электротехника, электромеханика и электротехнологии. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014, с. 103–110.
14. Новожилов А.Н., Волгина Е.М., Новожилов Т.А., Волгин М.Е., Рахимбердинова Д.М. Метод моделирования магнитного поля шины с током. – Вестник ПГУ. Серия Энергетическая, 2020, №1, с. 319–326.
15. Новожилов А.Н., Новожилов Т.А., Рахимбердинова Д.М. Моделирование токов при электрических повреждениях в обмотках печного однофазного трансформатора с расщепленной вторичной обмоткой. – Электротехника, 2020, №6, с. 58–63.
16. Волгина Е.М., Новожилов А.Н., Волгин М.Е. Устройство максимальной токовой защиты на магнитном трансформаторе тока с реле типа РЗТВ-1. – Научный обозреватель, 2020, №3(111), с. 33–37.
17. Какуевицкий Л.И., Смирнова Т.В. Справочник реле защиты и автоматики. М.: Энергия, 1972, 344 с.
18. Алексеев В.С., Варганов Б.И., Панфилов Б.И., Розенблюм Р.З. Реле защиты. Л.: Энергия, 1976, 464 с.
19. Басс Э.И., Жданов Л.С. Катушки реле защиты и автоматики. М.: Энергия, 1974, 78с.
#
1. Dantsis Ya.B., Katsevich L.S., Zhilov G.M., Mitrofanov N.N., Rosenberg V.L., Cherenkova I.M. Korotkiye seti i elektricheskiye parametry dugovykh elektropechey (Short networks and electrical parameters of electric arc furnaces). М.: Metallurgiya, 1987, 320 p.
2. Dantsis Ya.B. Metody elektrotekhnicheskikh raschetov rudnotermicheskikh pechey (Methods of ore-thermal furnaces electrical calculations). L.: Energiya, 1973, 184 p.
3. Smelyansky M.Ya., Bortnichuk N.I. Korotkiye seti elektricheskikh pechey (Short networks of electric furnaces). L.: Gosenergoizdat, 1962, 94 p.
4. Bogdanov S.P. Raschet rudnotermicheskikh pechey: Metod. ukazaniya (Calculation of ore-thermal furnaces: Guidelines). SPb.: SPbGTI(TU), 2011, 38 p.
5. Rozhikhina I.D., Nokhrina O.I. Konstruktsii i proyektirovaniye dugovykh pechey: уchebnoye pos. (Structures and design of arc furnaces: a tutorial). Novokuznetsk: Sibirskiy gosudarstvennyy industrial’nyy universitet, 2011, 311 p.
6. Semchinov A.M. Tokoprovody 6–10 kV promyshlennykh predpriyatiy (6–10 kV current distributors of industrial enterprises). L.: Energoizdat, 1981, 88 p.
7. Altgauzen A.P., Bershitsky M.D., Smelyansky M.Ya., Edemsky V.M., etc. Elektrooborudovaniye i avtomatika elektrotermicheskikh ustanovok (Electrical equipment and automation of electrothermal installations). М.: Energiya, 1980, 909 p.
8. Zasypkin A.S. Releynaya zashchita transformatorov (Relay protection of transformers). М.: Energoatomizdat, 1989, 240 p.
9. Chernobrovov N.V. Releynaya zashchita. Izd. 5-ye (Relay protection. 5th Ed.) М.: Energiya, 1974, 680 p.
10. Yershov A.M. Releynaya zashchita i avtomatika v sistemakh elektrosnabzheniya. Ch. 4: Zashchita elektricheskikh setey i elektroustanovok napryazheniyem 6–10–110–220 kV: uchebnoye pos. (Relay protection and automation in power supply systems. Part 4: Protection of electrical networks and electrical installations with a voltage of 6–10–110–220 kV: a tutorial). Chelyabinsk: Izdatel’skiy tsentr YuUrGU, 2015, 152 p.
11. Rakhimberdinova D.M., Novozhilov A.N., Novozhilov T.A. Materialy mezhdunar. nauch. konf. «XI Toraygyrovskiye chteniya» – in Russ. (Proceedings of the international scientific conference «XI To-raigyrov Readings»), 2019, vol. 4, pp. 249–257.
12. Mironova A.N. Vestnik Chuvashskogo universiteta – in Russ. (Bulletin of the Chuvash University), 2017, No. 1, pp. 137–144.
13. Aliferov A.I., Bikeev R.A., Goreva L.P., Ignatenko A.Yu. Elektrotekhnika, elektromekhanika i elektrotekhnologii – in Russ. (Electrical engineering, electromechanics and electrical technologies). Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2014, pp. 103–110.
14. Novozhilov A.N., Volgina E.M., Novozhilov T.A., Volgin M.E., Rakhimberdinova D.M. Vestnik PGU. Energeticheskaya Seriya – in Russ. (Bulletin of PSU. Energy Series), 2020, No. 1, pp. 319–326.
15. Novozhilov A.N., Novozhilov T.A., Rakhimberdinova D.M. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2020, No. 6, pp. 58–63.
16. Volgina E.M., Novozhilov A.N., Volgin M.E. Nauchnyy obozrevatel’ – in Russ. (Scientific reviewer), 2020, №3 (111), pp. 33–37.
17. Kakuyevitsky L.I., Smirnova T.V. Spravochnik rele zashchity i avtomatiki (Directory of protection and automation relays). М.: Energiya, 1972, 344p.
18. Alekseev V.S., Varganov B.I., Panfilov B.I., Rosenblum R.Z. Rele zashchity (Protection relay). L.: Energiya, 1976, 464с.
19. Bass E.I., Zhdanov L.S. Katushki rele zashchity i avtomatiki (Protection and automation relay coils). М.: Energiya, 1974, 78p.
