Transformator mocy pieca łukowego

Obsługa pieca łukowego należy do najbardziej wymagających zadań transformatora mocy. Obciążenie zmienia się z obwodu otwartego do stanu bliskiego zwarciu śrubowemu w ciągu ułamka sekundy, a cykl ten powtarza się wiele razy podczas jednego ogrzewania. Transformator zbudowany na potrzeby tej usługi musi wytrzymywać ekstremalne szczyty prądu, silne siły elektromagnetyczne i częste zmiany zaczepów bez utraty niezawodności. Yulan Transformer dostarcza transformatory mocy do pieców łukowych o mocy od 1000 kVA do 80 000 kVA, z opcjami napięcia pierwotnego 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV i 110 kV. Prace projektowe są zgodne z IEC 60076, GB/T 10229 i specyficznymi wymaganiami producenta pieca.

Warunki pracy, które kształtują projekt

W przeciwieństwie do transformatora rozdzielczego, który przez większość czasu pracuje w pobliżu obciążenia znamionowego, transformator z piecem łukowym spędza większość swojego życia w warunkach przejściowych. Faza topnienia jest szczególnie dotkliwa. Złom przemieszcza się w nieprzewidywalny sposób, elektrody dotykają ładunku, a prąd wtórny może przez krótki czas przekraczać dwukrotnie wartość znamionową. Zdarzenia te nie są wadami w tradycyjnym znaczeniu, ale transformator musi je przetrwać wielokrotnie przez cały okres użytkowania.

Strona wtórna pracuje przy niskim napięciu, zwykle od 100 V do 800 V, w zależności od wielkości pieca i procesu, podczas gdy prąd wtórny może osiągnąć dziesiątki tysięcy amperów. Ta kombinacja wymaga dużych przekrojów przewodów, równoległych odgałęzień uzwojeń i solidnych konstrukcji wsporczych przewodów. Impedancja zwarcia jest również ustawiona na wyższą niż w standardowych transformatorach, często w zakresie od 6% do 12%, aby ograniczyć szczyty prądu i utrzymać stabilność łuku.

Podejścia projektowe do ciężkich zastosowań

Transformatory mocy pieca łukowego są zbudowane w oparciu o kilka podstawowych decyzji, które wpływają na wydajność i żywotność.

Układ kręty

Uzwojenie wtórne jest zwykle podzielone na wiele równoległych ścieżek, aby utrzymać odpowiednią gęstość prądu. W przypadku większych wartości znamionowych powszechne są przewody transponowane, a końce uzwojeń są starannie rozmieszczone tak, aby prąd rozdzielał się równomiernie pomiędzy równoległymi żyłami. Nierówny podział prądu powoduje powstawanie gorących punktów i skraca żywotność izolacji.

Kontrola impedancji

Wartość impedancji nie jest wybierana ze stałej tabeli. Pochodzi z badań elektrycznych pieca, które równoważą stabilność łuku z koniecznością ograniczania naprężeń zwarciowych. Wyższa impedancja zmniejsza szczyty prądu, ale także obniża moc dostarczaną do łuku. Producent transformatora dostosowuje geometrię uzwojeń i ścieżki strumienia rozproszenia, aby osiągnąć określoną wartość w wąskim zakresie tolerancji.

Opcja reaktora szeregowego

Niektóre instalacje obejmują reaktor szeregowy, umieszczony wewnątrz kadzi transformatora lub jako oddzielny moduł. Dzieje się tak częściej, gdy siatka jest słaba lub gdy wczesny etap topienia powoduje częste zapadanie się złomu. Wbudowany reaktor oszczędza miejsce, ale oddzielny reaktor jest łatwiejszy do sprawdzenia i wymiany. Decyzja zależy od układu witryny i filozofii konserwacji.

Obowiązek przełącznika zaczepów

Większość transformatorów z piecem łukowym wykorzystuje przełączanie zaczepów pod obciążeniem. Przełącznik zaczepów działa znacznie częściej niż w transformatorze mocy, ponieważ napięcie pieca musi być regulowane pomiędzy topieniem a rafinacją. Typowych jest od trzynastu do dziewiętnastu położeń, a przełącznik zaczepów musi być przystosowany do częstej pracy pod obciążeniem. W niektórych projektach określono oddzielny przełącznik wyboru i przełącznik z opornikami przejściowymi w celu zapewnienia dłuższej żywotności styków.

Wybór układu chłodzenia

Małe i średnie jednostki mogą wykorzystywać naturalne chłodzenie powietrzem olejowym lub wymuszone chłodzenie powietrzem. Duże piece o dużej gęstości strat często wymagają wymuszonego chłodzenia wodą olejową. Układy chłodzone wodą wymagają ścisłej kontroli ciśnienia: ciśnienie oleju musi zawsze przekraczać ciśnienie wody, tak aby ewentualny wyciek przedostał się z oleju do wody, a nie odwrotnie.

Przegląd specyfikacji

Poniższa tabela podaje ogólny zakres parametrów serii transformatorów z piecem łukowym. Dokładne wartości ustalane są dla każdego projektu na etapie projektowania.

Uwagi techniczne dotyczące wyboru

Zakres napięcia wtórnego

Zakres napięcia wtórnego zależy od procesu pieca i profilu topienia. Nie jest to wartość stała. Projektant transformatora współpracuje z konstruktorem pieca, aby zapewnić, że najniższy kran zapewnia wystarczającą moc łuku podczas rafinacji, a najwyższy kran nie powoduje nadmiernego naprężenia elektrod podczas topienia.

Usztywnienie mechaniczne

Powtarzające się siły zwarciowe powodują ruch uzwojenia i zużycie izolacji. Konstrukcja zaciskowa musi mocno trzymać uzwojenia, nie powodując nadmiernego ściskania izolacji. W niektórych konstrukcjach zastosowano wstępnie naprężone drążki ściągające i dociskane sprężynami płyty dociskowe, aby utrzymać siłę zacisku przez cały okres eksploatacji transformatora.

Rozważania dotyczące harmonicznych i współczynnika mocy

Obciążenia pieca łukowego są nieliniowe i wytwarzają harmoniczne. Sam transformator nie eliminuje tych harmonicznych, ale konstrukcja uzwojenia może uwzględniać dodatkowy margines termiczny w celu poradzenia sobie z dodatkowymi stratami. Korekta współczynnika mocy jest zwykle przeprowadzana oddzielnie na poziomie szyny pieca lub podstacji.

Schematy ochrony

Transformatory pieca łukowego wymagają zabezpieczenia, które potrafi odróżnić normalne stany nieustalone od rzeczywistych usterek. Przekaźniki nadprądowe muszą być ustawione z wystarczającym opóźnieniem, aby uniknąć zadziałania podczas zwarcia elektrod. Zabezpieczenie różnicowe jest powszechne, ale musi być skoordynowane z częstymi wahaniami prądu pieca.

Weryfikacja produkcji i jakości

Yulan Transformer produkuje transformatory z piecami łukowymi w kontrolowanych warunkach produkcyjnych. Laminacje rdzenia są cięte i układane w stosy za pomocą zautomatyzowanego sprzętu. W razie potrzeby uzwojenia są nawijane z przewodnikami transponowanymi i po montażu suszone w systemie próżniowym nafty. Zbiornik i zewnętrzne części stalowe są śrutowane i wykończone powłoką proszkową zapewniającą trwałość w środowiskach przemysłowych.

Każde urządzenie przechodzi rutynowe testy obejmujące rezystancję uzwojenia, przekładnię napięciową, rezystancję izolacji, wytrzymywaną częstotliwość sieciową, indukowane przepięcie, utratę obciążenia bez obciążenia, utratę obciążenia i impedancję zwarciową. Ze względu na duże obciążenia eksploatacyjne wielu klientów żąda również obliczeń wytrzymałości zwarciowej lub weryfikacji badania typu. Przełączniki zaczepów są obsługiwane przez pełną sekwencję przed wysyłką, aby potwierdzić niezawodne przełączanie.

Firma posiada certyfikaty ISO 9001:2015, ISO 14001, ISO 45001. Zapisy testów są archiwizowane według numeru seryjnego i powiązane z partiami materiałów i zapisami produkcyjnymi w celu zapewnienia identyfikowalności.

Pytania od operatorów pieców

Jak ustala się zakres napięcia wtórnego?

Konstruktor pieca zapewnia wymaganą krzywą napięcia do topienia i rafinacji. Następnie projektant transformatora wybiera pozycje zaczepów tak, aby moc łuku odpowiadała wymaganiom procesu na każdym etapie. Zmiana zakresu napięć po zatwierdzeniu projektu zwykle wymaga przeróbki układu uzwojeń.

Jaka jest oczekiwana żywotność transformatora z piecem łukowym?

Przy prawidłowej konserwacji i działaniu w granicach projektowych wiele jednostek będzie służyło przez 20 do 30 lat. Rzeczywista żywotność zależy od liczby uruchomień pieca dziennie, obciążenia przełącznika zaczepów i jakości konserwacji układu chłodzenia. Starzenie się izolacji przyspieszają częste cykle termiczne i wibracje mechaniczne.

Czy transformator z pieca łukowego można zastosować do rafinacji kadzi?

W wielu przypadkach tak, ale obowiązek jest inny. Piece do rafinacji kadziowej pracują z mniejszą mocą i krótszymi cyklami, dzięki czemu naprężenia termiczne i mechaniczne są mniej dotkliwe. Transformator przeznaczony do pieca do topienia może być przewymiarowany do rafinacji kadzi, ale można go zastosować, jeśli zakres napięcia i impedancja są odpowiednie. Nie zawsze jest odwrotnie.

Co jest przyczyną głośnego hałasu podczas pracy pieca?

Głośny szum podczas topienia wynika z wysokiego prądu i wynikających z niego sił elektromagnetycznych w uzwojeniach i przewodach. Poziom hałasu jest najwyższy, gdy prąd wtórny osiąga swój szczyt. Prawidłowe mocowanie i podparcie przewodu zmniejszają wibracje, ale podczas pracy pieca łukowego nieodłącznym elementem jest pewien hałas.

Jak często należy badać olej?

Próbki oleju należy pobierać co najmniej raz w roku do analizy rozpuszczonego gazu. W przypadku pracy w trudnych warunkach uzasadnione może być częstsze pobieranie próbek, zwłaszcza jeśli w transformatorze występowały powtarzające się zwarcia lub jeśli układ chłodzenia wykazywał oznaki nieszczelności. Tendencja wzrostowa gazów palnych wskazuje na rozwój naprężeń izolacyjnych i powinna zostać zbadana.

Możliwości produkcyjne

Zakład produkcyjny obsługuje produkcję transformatorów piecowych łukowych do klasy 110 kV. Dostępne zasoby obejmują udźwig 80 ton, system suszenia próżniowego w fazie lotnej nafty o mocy 400 kW, system testowania impulsowego 1200 kV oraz transformator testowy częstotliwości zasilania bez wyładowań częściowych 400 kV. Możliwości te pozwalają firmie na obsługę dużych zespołów rdzenia i cewek oraz przeprowadzanie testów dielektrycznych wymaganych przy pracy w piecu wysokonapięciowym.

Dla konkretnego projektu dział techniczny może wykonać projekt wstępny w oparciu o schemat jednokreskowy klienta i dane pieca. Obejmuje to szacunkowe wymiary, wagę, obliczenia strat i harmonogram napięcia w kranie. Skontaktuj się z Yulan Transformer w celu dalszej dyskusji.