[发明专利]一种基于电熔镁炉的变压器有载调压构建方法

说明书

本发明一种基于电熔镁炉的变压器有载调压构建方法，步骤为：分析以电极位置和电压值为自变量的功率需求；根据上述功率需求，以最小单位能耗和皮砂率建立优化目标；求解优化问题，确定各填料阶段电压值及作用时间；根据各填料阶段电压值及作用时间制定有载调压方案；分析以电极位置和电压值为自变量的功率需求为：取电弧热作为电熔镁炉温度场模型的内热源，建立内热源电弧与气体空腔导电区模型；分别对氧化镁比热容c和密度ρ对温度的关系进行数据拟合，得到各阶段电压、电压作用时间以及电极提升高度和温度变化的作用关系。本发明方法可使电熔镁砂单位能耗和熔坨皮砂率这两项指标上均优于现有恒电流控制策略，对电熔镁炉生产过程具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及一种故障检测与诊断技术，具体地说是一种基于电熔镁炉的基于电熔镁炉的变压器有载调压构建方法。

背景技术

镁是自然界广泛分布的轻金属元素之一，是具有重要使用价值的自然金属，每个国家都十分重视对镁资源的开发和利用。是极为重要的战略资源，在现代工业中占据举足轻重的地位。中国的菱镁矿储量非常大，但是分布地区范围比较小，主要集中在山东，辽宁等省份，辽宁菱镁矿资源十分丰富，根据地质勘查的矿区有10多个，储量25亿吨，约占全国总储量的85％，约占世界总储量的20％。辽宁的菱镁矿杂质相对较少，品位高，利用价值非常大。辽宁省菱镁矿资源集中，矿床巨大，如海城一大石桥菱镁矿带比较大，埋藏比较浅，非常适合露天大规模机械化开采，交通运输业相对方便。这些电熔镁砂又称电熔氧化镁，熔点2852℃，沸点3600℃，是一种晶格化了的氧化镁。电熔镁砂具有NaCl型结晶格子，其晶体为面心立方结构，具有硬度高、脆性大等特点。由于电熔镁砂具有熔点高、抗金属或熔渣的侵蚀性强、抗渣性强、热稳定性、抗氧化、结构完整、组织致密、耐磨损等优良特性，在冶金行业中被广泛用于碱性耐火材料中。同时在化工、航天及光学仪器等领域也被广泛使用作为绝缘材料和导热材料。电熔镁砂的使用价值和性能与其含有的氧化镁纯度相关，一般采用氧化镁质量分数来衡量电熔镁砂的性能。氧化镁质量分数越高，表示电熔镁砂中的晶体越大，使用价值就越大。如何在实际电熔镁砂冶炼中提升熔毕的电熔镁砂熔坨中氧化镁品位，降低能耗，提高产量是研究者的研究热点和努力方向。

据统计近20年来，我国在110～500kV变压器事故或故障中，有载分接开关的事故和故障分别占变压器事故和故障的19％和18.5％；500kV变压器的89次故障中，有载分接开关约占30％。因此在电力系统中会广泛采用有载调压技术减少电力系统事故的一种供电和调压方案。

其基本原理是通过一次绕组或二次绕组的加匝或减匝实现变压器电压比的变化。为了供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流，均需对变压器进行电压调节，变压器调压的方法是在其某一侧绕组上设置分接，切除或增加一部分绕组的线匝，以改变绕组的匝数，从而达到改变电压比的有极调压方法，这种绕组抽出分接以供调压的电路叫做调压电路。

变压器的调压方式包括有载调压和无载调压，其主要区别在于调压变压器有无调压分接头，利用有载分接开关的调压方式为有载调压。利用有载分接开关，在保证不切断负载电流的情况下，变换高压绕组分接头，来改变高压匝数进行调压。

可见没有分接开关的无载调压变压器在负载变化时需要停电进行调压，而带有分接开关的有载调压变压器，可在不停电的情况下随负载变化做到有载调压。

现阶段电熔镁砂生产过程存在自动化水平很低，耗能严重，产品品味难以控制，炉内物料化学成分复杂，化学变化难以掌控，机理模型难以创建等诸多问题。

电熔镁炉中物料的不断加入相当于在当前电压下负载发生了变化，此时如果随着调料次数的增加适当的调节电压，可以在能耗相对较低的情况下提高电熔镁结晶质量，降低皮砂率。

发明内容

针对现有技术中电熔镁砂生产过程存在自动化水平低、耗能严重等不足，本发明要解决的问题是提供一种可使电熔镁砂单位能耗和熔坨皮砂率这两项指标上均优于现有恒电流控制策略的基于电熔镁炉的基于电熔镁炉的变压器有载调压构建方法。