大连华锐重工集团股份有限公司工程技术设计院辽宁省大连市116013
摘要：本文简要分析了短网的组成，短网的基本要求、短网对于电炉使用以及电力运行的重要性，简要阐述了短网的布置方式以及布置方式对于电炉运行的影响。
关键词：电炉；短网；布置方式；节能
1引言
近几年来随着电石以及铁合金市场的有力前景，电石以及铁合金冶炼也越来越多，对于高耗能的行业来说，如何提高电力运行指标，节省有色金属的使用更是至关重要。
我国是工业大国，更是能源消耗比较高的国家，虽然用电基本普及，但是在耗电峰期，电力供应不上的情况还是时有发生，所以对于提高电力运行指标节省用电量意义非凡。
2短网的组成
短网是指从电炉变压器的二次侧引出线至电炉电极的大电流全部传导装置。如图1所示为电炉短网示意图，可分为下列四部分：
图1短网线路示意图
1-补偿器；2-母线排；3-上导电连接板；
4-软母线；5-下导线连接板；6-导电铜管；
7-铜瓦；8-电极
（1）穿墙硬母线段：包括由紫铜皮组成的温度补偿器、紫铜排或铜管组成的硬母线，以穿过墙壁，连接变压器与电炉。
（2）U型软母线段：由紫铜软线或铜皮组成，也称可挠母线，以便于电极升降。其两端分别通过上、下导电连接板（或称集电环）与两端固定的硬母线连接。
（3）炉上硬母线段：由铜管组成，在炉面上方把电流送至铜瓦。由于炉面温度很高，这段铜管必须通水冷却。
（4）铜瓦和电极：是把电流输入炉内的特殊传导装置。
3对短网的基本要求
短网的主要作用是传输大电流，故短网中的电抗和电阻在整个线路中占很大比重，足以决定整个设备的电气特性，因此必须满足下面几个基本要求。
3.1有足够的载流能力
实质上就是要保证导体有足够的有效截面积。首先要按照适当的截面平均电流密度确定导体的截面积，常用的电流密度值如表1所示。
导体的有效截面主要是考虑交变电流集肤效应的影响，根据理论研究和计算，要求实心矩形截面的紫铜排、板的厚度不超过10mm，铝排、板的厚度不超过14mm，宽和厚度的比值尽可能大；对于空心铜管，壁厚不超过10mm，管外径与壁厚的比尽可能大。
表1常用电流密度值
3.2尽可能降低短网电阻
降低短网电阻是为了降低功率损耗和提高电炉的点效率。应做到：
3.2.1尽量缩短短网长度。
使变压器尽量靠近电炉，甚至将变压器适当抬高，使其出线铜排和电极上的连接处一样高。
3.2.2降低交流效应系数。
交流电流通过导体时，由于集肤效应和邻近效应的影响，导体的交流电阻值较其直流电阻值增大的现象称为交流效应。为了降低电阻增大的倍数即降低交流效应系数，应采用薄而宽的导体截面，并使宽面相对且平行。
3.2.3减小导体的接触电阻。
短网的导电接触面越大越好，一般取接触面积为导体截面积的10倍左右，用螺栓连接时增加到15-18倍以安置螺栓。接触表面要刨平、磨光并镀锡，其平整度和粗糙度应符合要求。导体的连接方法优先采用焊接，其次用螺栓连接，最后才考虑用压接。连接要有足够的压力，一般铜与铜之间的压力为10MPa，铝与铝之间压力为5MPa。
3.2.4避免导体附近铁磁物质的涡流损失。
导体附近的大块铁磁体被交变磁场磁化会产生感应涡流，引起额外的能量损失。因此应减少垂直于磁力线方向的导磁面积；在闭合磁路中设置空气间隙或隔磁物质；在载流导体与磁结构间用厚铜板隔磁；采用短路的大铜圈屏蔽导磁体等。电极把持器半环或锥形环的涡流和磁滞损失较大，最好采用非磁性材料制造。
3.2.5降低导体运行温度。
导体的电阻值随着温度的升高而增加，因此，应设法降低导体的运行温度，一般不应超过70℃。如采用较小的电流密度，深入烟罩内的短网采用挡热板或用水冷却等。
3.3短网阻抗值应足够小。
短网导体中的电流引起的交变磁场与导体相匝连，使导体具有很大的电感。短网的电抗大于有效电阻，短网中发生的用以维持磁通不中断的无功效率比电损耗功率要大。原则上，导体的感抗是一种不利因素，对它应该加以抑制。工程上一般采用近似公式计算电感与互感，计算结果表明，要降低感抗，短网导体的几何参数应采用以下数据：
（1）尽可能缩短短网长度，因为电感与导体长度成正比。
（2）导体间净间距应尽可能小，一般取10-20mm。
（3）导体厚度应尽可能小，一般取10mm；导体高度应尽可能大。
（4）母线应采用多个并联路数。并将电流相位相反的母线交错排列并相互靠近，将电流相位相同的母线间距拉大。
3.4具有良好的绝缘强度及机械强度。
短网母线由变压器室穿过隔墙到炉子间的部位，除了应加强正、负极之间的绝缘外，也要注意短网对大地的绝缘，并做好夹持和固定。母线束的正、负极之间及其外侧均用石棉垫板绝缘。变压器二次引线端与母线连接处采用伸缩性较好的软铜皮作温度补偿器，以减轻热胀冷缩和机械振动对变压器引出端的影响，避免变形和漏油。
4三相短网的配置方式
小型变压器的高、低压绕组可采用星形接法，其短网在变压器出线端头接成星形，此时短网中流过线电流，一般可用电流互感器直接测量二次电流来控制电极的升降。
中、大型变压器的高、低压绕组一般采用三角形接法，组别12组，这样可使高压与低压间没有相位差，仅依靠高压电流表就可准确地调整电极的升降。短网的典型配置大致有图2所示的几种：
图2a所示为硬母线段过墙后接成三角形，硬母线流过相电流，每相正负互相补偿，软母线流过线电流。
图2b所示为在三相电极接成三角形，除电极流过线电流外，短网其余部分流过相电流，补偿较好。
图2c所示为大容量矿热炉常采用三台单相变压器，降低短网阻抗，有利于提高炉子热效率和功率因数。
图2短网配置方式
a——硬母线接成三角形；
b——在三相电极上接成三角形；
c——三台单相变压器接成三角形
5结束语
电炉的短网是输送低电压、强电流电能的桥梁。当电炉的功率不很大时，相对来讲强电流效应不甚明显，其短网的参数又比变压器的小，即使不采取特殊的措施也能获得良好的电力运行指标，但大功率炉子和小功率炉子的区别却很大，因为大炉子短网负荷重、截面大，结构复杂，联接多样，所以为使短网能将取自电网的能量最有效地输入电炉，考虑如何配置合理的短网结构形式，选择适宜的短网电流密度，这对获得良好的电力运行指标，节约有色金属用量具有很大的经济意义。
参考文献：
[1]铁合金生产工艺与设备冶金工业出版社
[2]电石生产及其深加工产品化学工业出版社