淺談無(wú)錫四方電爐弧流信號(hào)的采集

摘 要：文章介紹了電弧爐控制系統(tǒng)中弧流信號(hào)采的集3種方式，對(duì)每一種采樣方式作了比較，同時(shí)指出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。另外也簡(jiǎn)單敘述了電爐變壓器有dy11、dd02種接聯(lián)方式。

關(guān)鍵詞：電弧爐；弧流；弧壓

無(wú)錫四方電爐設(shè)備有限公司是專業(yè)生產(chǎn)電弧爐、精煉爐、礦熱爐的專業(yè)生產(chǎn)商，電弧爐煉鋼是靠電極與爐料間放電產(chǎn)生電弧，使得電能在弧光中轉(zhuǎn)化為熱能，加快爐料爐渣的熔化，并根據(jù)需要加不同的合金，冶煉出各種成分的鋼。為了冶煉自動(dòng)控制的正常運(yùn)行，PLC系統(tǒng)必須正確的采集冶煉電弧電流（弧流）及電弧電壓（弧壓），其中復(fù)雜的是弧流信號(hào)的采集；目前弧流的采集通常有3種：

（1）采用大電流互感器（數(shù)萬(wàn)安比五）。

（2）采用電流變換器。

（3）采集高壓側(cè)電流互感器信號(hào)作為弧流信號(hào)，這類方式較少見(jiàn)。

大電流互感器是用來(lái)套在變壓器輸出端橫臂上的電流互感器；大電流互感器點(diǎn)是測(cè)量計(jì)算簡(jiǎn)單，類似于普通的電流互感器；在采樣到電流信號(hào)時(shí)，只要乘以互感器比值就可得到實(shí)際電流值，如電流互感器為30000/5，電流信號(hào)為I2，則實(shí)際電流為I1=6000×I2。缺點(diǎn)是安裝麻煩，精度差，價(jià)格昂貴，需要單獨(dú)訂貨，最致命的缺點(diǎn)是容易燒壞；大電流互感器是套裝在橫臂上的，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，必須拆開(kāi)電流互感器的一邊或者拆卸橫臂，套上后再恢復(fù)設(shè)備，費(fèi)時(shí)耗力，絕對(duì)不是輕松的工作。這類電流互感器所用材料多，價(jià)格昂貴（9000元左右），大部分用戶為節(jié)約開(kāi)支降低成本，只能降低電流互感器的要求，帶來(lái)的后果之一就是精度差，大電流互感器的標(biāo)稱精度通常是0.5級(jí)；大電流互感器是套裝橫臂靠近墻體上，冶煉中，橫臂通過(guò)的電流要達(dá)到數(shù)萬(wàn)安培電流，由于設(shè)備材料自身的問(wèn)題或者安裝不合理，大電流通過(guò)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生渦流，處于渦流之中的大電流互感器就可能被燒毀。

變換器的輸入電流信號(hào)來(lái)自電爐變壓器高壓側(cè)自帶電流互感器，添加變換器后，將高壓側(cè)的電流互感器模擬轉(zhuǎn)換為低壓側(cè)的大電流互感器。

電流變換器每相為2組變壓器組成，根據(jù)電爐變壓器輸入輸出之間的電流關(guān)系，定制的多個(gè)輸出抽頭變壓器。使用中按照電爐變壓器調(diào)壓開(kāi)關(guān)檔位信號(hào)，接通變換器中相應(yīng)抽頭，使得電爐變壓器在不同檔位及不同的接聯(lián)法（DY11或DD0）時(shí)，使變換器輸出的電流信號(hào)與低壓端的電流聯(lián)系起來(lái)，相當(dāng)于大電流互感器；電流變換器的優(yōu)點(diǎn)同樣是檢測(cè)計(jì)算電流簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是精度差，線路復(fù)雜，出現(xiàn)故障不易排除。電流變換器輸入的電流信號(hào)來(lái)自高壓電流互感器，電流互感器的精度通常為0.2級(jí)，而經(jīng)過(guò)變換器中變壓器后，總體精度根本達(dá)不到0.5級(jí)。變換器硬件上要依據(jù)電爐變壓器的調(diào)壓檔位切換，進(jìn)出線多，一旦一根線接錯(cuò)，變比就不正確，則信號(hào)采集就完全錯(cuò)誤；但是信號(hào)差別小，即使有錯(cuò)也難以判斷，另外發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤需要糾錯(cuò)也是個(gè)繁雜的工作；這類故障在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試遇到有時(shí)難以避免。

由于冶煉電氣控制采用PLC作中樞設(shè)備，現(xiàn)在的PLC的智能性、靈活性完全能滿足工業(yè)自動(dòng)化的各種需求；電爐變壓器前端的高壓柜電流互感器通常有2組抽頭，一組為計(jì)量電流，精度一般為0.2級(jí)，另一組為保護(hù)（標(biāo)記為10P或15P等）。可以將計(jì)量電流作為弧流采集到系統(tǒng)中，根據(jù)電爐變壓器的接線方式與檔位，高低壓側(cè)額定電壓值來(lái)計(jì)算出橫臂上的冶煉弧流。但是這種方式用的非常少，由需要根據(jù)變壓器不同的接聯(lián)方式（DY11或DD0）來(lái)連接電流互感器的輸出線，如果遇到DY11和DD0都有的，必須要用2組接觸器連接，在DY11時(shí)為三角形輸出，在DD0時(shí)為星形輸出；這是此類采集正確與否的問(wèn)題關(guān)鍵，同樣是難點(diǎn)。在處理信號(hào)時(shí)，PLC管理器中可以插入一個(gè)數(shù)據(jù)塊處理采集的檔位電流（互感器比×高壓側(cè)Ue÷低壓側(cè)Ue÷1.732為DY11變壓器，互感器比×低壓側(cè)Ie÷高壓側(cè)Ie為DD0變壓器），由相應(yīng)的檔位信號(hào)自動(dòng)調(diào)用對(duì)應(yīng)的電流比值。

如下為電爐變壓器高低壓側(cè)的電流電壓參數(shù)（DD0變壓器）（見(jiàn)表1）：

如高壓控制柜電流互感器為200/5A，互感器比值為40，在PLC管理器中組態(tài)一個(gè)數(shù)據(jù)塊為DB1；按照這些參數(shù)DB1中的數(shù)據(jù)如表2：

這樣采集來(lái)的大電流信號(hào)精度比較高，復(fù)雜性在電氣與程序上，一旦出現(xiàn)電流上的故障，可以監(jiān)控程序來(lái)調(diào)試系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中已得到多次驗(yàn)證，這種電流采集方式同樣能適應(yīng)不同類型的電爐變壓器。這種方式需要電氣工程師來(lái)考慮變壓器不同接聯(lián)方式之間的許多問(wèn)題。對(duì)于變換器而言，變壓器不同接聯(lián)方式，是變壓器生產(chǎn)商考慮的問(wèn)題，這類問(wèn)題對(duì)變壓器工程師來(lái)說(shuō)更專業(yè)。所以直接采用高壓側(cè)的電流信號(hào)作為弧流信號(hào)，大多數(shù)電氣工程師盡力避免，只在無(wú)可奈何的情況下才這么做。由于專業(yè)知識(shí)方面的局限性，對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題，可能根本無(wú)法解決。