矩形电炉的电极绝缘系统测量与分析

矩形电炉的电极绝缘系统测量与分析

梅钢

（中色镍业有限公司）

摘要：矩形电炉的电极根数多，电极绝缘点、绝缘件数以千计，形成复杂的绝缘系统。本文介绍了矩形电炉的电极绝缘系统构成，对绝缘进行测量，分析各部分绝缘能力降低对系统造成的危害。

关键词：矩形电炉  绝缘  电极

1.矩形电炉绝缘系统概况

1.1矩形电炉介绍

电炉是利用电能转化为热能来进行金属冶炼的冶金设备。按照电炉所用电极的相数、根数及布置形式可分为单相一根电极电炉、单相两根电极电炉、三相三根电极圆形电炉、三相六根电极圆形电炉、三相六根电极“一”字形排列的矩形电炉等。三相六根电极矩形电炉，是取其电炉变压器副边三相绕组的六个出线端，连接六根电极；电炉送电时，在六根电极和被熔化的炉料之间形成六组电弧释放热量，形成高温熔池。

1.2.电极系统

电极系统由电极、电极把持器、电极压放装置和电极升降装置组成。其作用是把电炉变压器的电能供给到炉料，可升降电极以得到适当电流，且与外界保持绝缘。

2.电极系统的绝缘

由于电炉变压器的特性，变压器副边具有电压低、电流大、功率高的特点。电极绝缘系统正是为了应对这种特点而存在，即：绝缘的耐压满足要求即可，但是安全性要足够。如果绝缘能力降低、损坏，则会在绝缘故障点持续放电、漏电、打弧甚至发生着火现象，也会造成电能的损失。

2.1.电极绝缘系统的详细构成

电极与上抱闸之间的绝缘由抱闸胶皮构成。以液压抱闸为例，一般为四个油缸，四块抱闸，每块抱闸与电极接触面有一块耐磨胶皮，任一处绝缘胶皮损坏将使上抱闸本体带电。上抱闸底座与大地之间有绝缘材料板，其连接螺栓配备了绝缘套、绝缘垫圈。

电极与下抱闸之间的绝缘与上抱闸相同，由耐磨绝缘胶皮组成。下抱闸与升降小平台相连。升降小平台与两个液压升降油缸之间有绝缘材料板，其连接螺栓配备了绝缘套、绝缘垫圈。升降油缸底座与大地之间有绝缘材料板、螺栓绝缘套、螺丝绝缘垫圈。

液压升降小平台与电极护筒之间有绝缘材料板、螺栓绝缘套、螺栓绝缘垫圈。电极护筒下部连接导电铜瓦，其间有螺栓绝缘套、螺丝绝缘垫圈。

电极把持器与导电铜瓦之间的绝缘材料已被改进为耐磨的环氧树脂材料，其目的是使电极与把持器、电炉操作平台互相绝缘。在电炉操作平台与大地之间有一处不属于电极系统的绝缘，这层绝缘保证工人在操作平台上作业时，不与任何物体形成回路，保证作业人员的安全。

上述各处绝缘材料，根据使用的环境、耐磨要求、耐温要求、强度要求不同而各不相同。主要有橡胶、玻璃纤维板、环氧树脂、陶瓷、耐火砖等。

2.2.绝缘测量方法

绝缘数值的测定工具是兆欧表。根据所在工厂的实际情况，编制了电极绝缘系统的测量方案，测量的绝缘点有：电极壳对上抱闸、上抱闸对地、电极壳对升降平台、升降平台对液压缸、液压缸对地、升降平台对电极护筒、把持器对铜瓦等。对电炉、矿热炉电极绝缘的测量，需要在停电的情况下进行。测量前最好将电极拔离物料面，形成的回路越少，越容易精确判断。

3.电极系统绝缘测量数据及分析

3.1.某次绝缘测量数据表（单位：MΩ）

3.2.数据分析

电极壳对上抱闸的绝缘，由于测量时电极未拔出离开物料面，电极与地连通。考虑到当时上抱闸是新换的，则可判断1、3、5、6#电极的上抱闸的底板支撑螺栓与平台的绝缘损坏，与地连通。

1#电极升降平台经过油缸对地共有0.3MΩ的绝缘。北侧油缸对地无绝缘，若非积灰导致绝缘能力降低，则可判断油缸底座至少一只螺栓绝缘套管、螺母绝缘垫片损坏。5#、6#电极下抱闸与升降平台无绝缘，可见其至少一处绝缘橡胶闸皮已损坏，原因可能是磨损或高温烧损。

2#、6#电极的“升降平台-护筒”无绝缘，当电极发生偏斜时，电极护筒容易与平台电极孔边缘连电打火。

1#电极“把持器-铜瓦”之间无绝缘，可见其至少有一处方螺丝内的绝缘损坏，1#电极把持器在此处若与下料管接触会导电打火，1#电极若与操作平台钢格板接触取决于钢格板下的绝缘是否良好、是否形成回路而导电打火。

4.测量结果应用

因电炉控制系统无法判断电极对物料形成电流还是对非原料放电，所以一旦发生绝缘损坏的对非原料的放电现象，系统无法自动切断电源。所以应对电炉、矿热炉定期停电，进行绝缘测量，有效分析出损坏部位，从而指导进行设备检修。例如：更换抱闸、更换绝缘套、更换绝缘垫等。如未及时检修，易造成的危害有：电极壳被电流烧穿漏糊、水冷铜瓦被打火烧穿漏水、各层平台电极孔周边被电流烧损、操作工人在周边作业无安全保障等。

笔者所在的矩形电炉工厂在投产一段时间后发生了多次电流打火、烧损设备的故障。在规范定期进行绝缘测量、及时安排检修恢复绝缘后，大量减少了类似故障。

参考文献：

[1]周建男 周天时 利用红土镍矿冶炼镍铁合金及不锈钢 化学工业出版社， 2015