Transformatory z piecem łukowym

Podczas procesu wytapiania w elektrycznym piecu łukowym (EAF) impedancja w piecu zmienia się drastycznie, co powoduje naprzemienne zwarcia elektrod i przerwy w łuku; w rezultacie udary prądowe występujące w transformatorze znacznie przekraczają udary występujące w konwencjonalnych transformatorach mocy. Yulan Transformer produkuje transformatory do elektrycznych pieców łukowych od 1999 roku; seria transformatorów EAF ma moc od 1000 kVA do 80 000 kVA i obsługuje napięcia pierwotne 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV i 110 kV, podczas gdy napięcia wtórne są projektowane na zamówienie w oparciu o określone typy pieców i procesy wytapiania.

Charakterystyka obciążeń elektrycznych pieców łukowych

Warunki pracy transformatorów z elektrycznym piecem łukowym (EAF) różnią się znacznie od warunków standardowych transformatorów rozdzielczych lub mocy. Podczas fazy topienia ładunku prąd ulega gwałtownym wahaniom; Podczas zwarć elektrod prądy wtórne mogą osiągnąć wartość od dwóch do trzech razy większą niż wartość znamionowa – zdarzenia, które choć krótkie, występują często. Uzwojenia i rdzenie muszą wytrzymywać te powtarzające się siły elektromagnetyczne, a konstrukcje zaciskowe i wsporniki izolacyjne muszą być sprawdzane pod kątem tych warunków.

Napięcia wtórne są stosunkowo niskie — zwykle wahają się od 100 V do 800 V — podczas gdy prądy wtórne mogą osiągać dziesiątki tysięcy amperów. W rezultacie uzwojenia niskiego napięcia (po stronie zaworu) wykorzystują wiele równoległych przewodów lub przewodów transponowanych, przewody wyjściowe składają się z miedzianych szyn zbiorczych, a zaciski o dużej powierzchni są zamontowane na ścianie zbiornika.

Impedancja zwarciowa została zaprojektowana tak, aby była wyższa niż w przypadku standardowych transformatorów, aby ograniczyć prądy zwarciowe i ustabilizować łuk. Wartości impedancji zazwyczaj mieszczą się w zakresie od 6% do 12%, przy czym w przypadku niektórych transformatorów piecowych o dużej mocy wymagane są jeszcze wyższe wartości. Nadmierna impedancja zmniejsza moc pobieraną do pieca, natomiast niewystarczająca impedancja utrudnia wytrzymanie przepięć zwarciowych; dlatego projekt musi być dokładnie dopasowany do konkretnego procesu wytapiania.

Typowe metody konfiguracji

Bez reaktora szeregowego

Stosowany w zastosowaniach, w których sieć energetyczna ma wystarczającą zdolność zwarciową, a piec wykazuje stabilną charakterystykę impedancji. Taka konfiguracja zapewnia prostą konstrukcję systemu, niewielkie rozmiary sprzętu i niższe koszty inwestycji. Jest to standardowy wybór dla większości transformatorów do elektrycznych pieców łukowych o małej i średniej mocy.

Z reaktorem szeregowym

Dławik jest połączony szeregowo po pierwotnej lub wtórnej stronie transformatora, aby jeszcze bardziej ograniczyć prąd zwarciowy i zwiększyć stabilność łuku. Reaktor pomaga złagodzić wpływ na sieć energetyczną, szczególnie gdy sieć jest słaba lub w początkowych fazach pracy, gdy występują częste zaniki ładunku. Reaktor może być zintegrowany z kadzią transformatora lub zainstalowany jako samodzielna jednostka. Zintegrowana konstrukcja oszczędza miejsce, ale jest mniej wygodna w utrzymaniu niż jednostka zewnętrzna.

Typowe specyfikacje

Poniższe dane pochodzą z ewidencji jednostek produkowanych seryjnie i nie przedstawiają pełnego asortymentu dostaw. Parametry dla konkretnych projektów podlegają umowie technicznej.

Transformator pieca łukowego o dużej wydajności z możliwością zmiany zaczepów

Uwaga: Wśród stopni regulacji napięcia pierwsze pięć stopni zapewnia stałą moc wyjściową, natomiast kolejne stopnie zapewniają stały prąd wyjściowy. W początkowej fazie topienia stosowany jest zakres stałej mocy, a w fazie rafinacji zakres stałego prądu.

Reprezentatywne modele serii 6–10 kV (bez dławików)

Reprezentatywne modele serii reaktorów 6–10 kV

Reprezentatywne modele serii 20–35 kV

Uwaga: Napięcie pierwotne może być zaprojektowane na 60 kV lub 110 kV, zgodnie z wymaganiami użytkownika; w takich przypadkach impedancja zwarciowa i wymiary zewnętrzne zostaną odpowiednio dostosowane.

Kluczowe parametry projektowe

Regulacja napięcia pod obciążeniem

Transformatory z elektrycznym piecem łukowym (EAF) są zwykle wyposażone w przełączniki zaczepów pod obciążeniem (OLTC), aby sprostać zmiennym wymaganiom dotyczącym napięcia na etapach topienia i rafinacji. Zakres regulacji zwykle obejmuje od 13 do 19 kroków, choć w niektórych projektach jest więcej. Regulacja pod obciążeniem wymaga przydzielenia miejsca w kadzi transformatora na przełącznik zaczepów oraz uwzględnienia przepływu oleju i rozpraszania ciepła podczas operacji przełączania.

Wybór impedancji zwarcia

Wartości impedancji bezpośrednio wpływają na stabilność łuku i szczytowy prąd zwarciowy. Wysoka impedancja pomaga ograniczyć przepięcia zwarciowe, ale zmniejsza efektywną moc wejściową; niska impedancja ma odwrotny skutek. Specyfikacje impedancji są zwykle określane wspólnie przez producenta pieca i zespół projektowy instalacji elektrycznej, przy czym producent transformatora reguluje układ uzwojeń i kontrolę strumienia rozproszenia, aby osiągnąć wartości docelowe.

Metody chłodzenia

Jednostki o małej wydajności zazwyczaj wykorzystują samochłodzenie w oleju lub chłodzenie powietrzem. Ze względu na dużą gęstość strat, w jednostkach o dużej wydajności powszechnie stosuje się chłodzenie wymuszonym powietrzem (OFAF) lub wymuszonym olejem i wodą (OFWF). Układy chłodzenia wodą muszą zapewniać, że ciśnienie oleju będzie przez cały czas wyższe niż ciśnienie wody, aby zapobiec przedostawaniu się wody do oleju w przypadku wycieku.

Terminale wtórne

Biorąc pod uwagę wysokie prądy wtórne, przekrój poprzeczny, rozstaw i konstrukcja wsporcza wyjściowych szyn miedzianych wymagają specjalistycznego projektu. Niektóre jednostki o dużej pojemności wykorzystują konfigurację w fazie odwrotno-równoległą, w której sąsiednie szyny zbiorcze przenoszą prądy w przeciwnych kierunkach; zmniejsza to zewnętrzne pola magnetyczne i nagrzewanie elementów konstrukcyjnych.

Produkcja i testowanie

W uzwojeniach zastosowano przewody transponowane lub wiele równoległych przewodów, aby zapewnić równomierny rozkład prądu. Po zmontowaniu część czynna jest poddawana suszeniu próżniowemu w fazie gazowej nafty w celu usunięcia wilgoci i gazów z materiałów izolacyjnych. Zbiorniki i elementy konstrukcyjne poddawane są śrutowaniu w celu usunięcia rdzy, a następnie malowaniu proszkowemu, aby spełnić przemysłowe standardy ochrony środowiska.

Fabryczne testy odbiorcze obejmują pomiary rezystancji uzwojenia prądu stałego, współczynnika napięcia, rezystancji izolacji, napięcia wytrzymywanego o częstotliwości sieciowej, napięcia wytrzymywanego indukowanego, strat bez obciążenia, strat obciążenia i impedancji zwarciowej. Biorąc pod uwagę wyjątkowe warunki pracy transformatorów EAF, konieczna jest również weryfikacja typu poprzez nagłe badanie zwarciowe lub dostarczenie raportów obliczeniowych zgodnie z wymaganiami użytkownika. Przełączniki zaczepów pod obciążeniem przechodzą przed wysyłką testy cyklu operacyjnego w celu sprawdzenia niezawodności przełączania. Firma posiada certyfikaty ISO 9001:2015, ISO 14001, ISO 45001; dane testowe są archiwizowane według numeru seryjnego, co zapewnia identyfikowalność aż do partii surowców i kluczowych zapisów procesów.

Często zadawane pytania

P: W jakich okolicznościach wymagany jest reaktor szeregowy?

Dławik szeregowy pomaga ograniczyć przepięcia i ustabilizować łuk, gdy zdolność zwarciowa sieci energetycznej jest stosunkowo mała lub gdy częste zapadanie się materiału w początkowej fazie pracy pieca powoduje nadmierne prądy zwarciowe. Jeśli siatka jest wystarczająco wytrzymała, a konstrukcja pieca jest dojrzała, można pominąć reaktor, aby uprościć system. Ostateczną decyzję podejmuje zespół projektantów instalacji elektrycznych na podstawie obliczeń zwarciowych.

P: Czy lepiej jest mieć więcej stopni regulacji napięcia pod obciążeniem?

Nie koniecznie. Chociaż większa liczba stopni pozwala na dokładniejszą regulację napięcia i lepsze dopasowanie do różnych etapów wytapiania, zwiększa to również koszt przełącznika zaczepów i rozmiar zbiornika oleju. Zazwyczaj 13 do 19 stopni spełnia wymagania większości elektrycznych pieców łukowych; konfiguracje przekraczające 25 kroków są rzadkie.

P: Dlaczego impedancja zwarciowa transformatora z piecem łukowym jest wyższa niż impedancja standardowego transformatora?

Zwarcia elektrod występują często podczas pracy elektrycznego pieca łukowego; wysoka impedancja ogranicza szczytowy prąd zwarciowy i zmniejsza wpływ na uzwojenia i sieć energetyczną. Podczas gdy standardowe transformatory mają zazwyczaj impedancję zwarciową od 4% do 6%, transformatory z piecem łukowym zwykle wahają się od 6% do 12%, a niektóre specjalistyczne typy pieców są jeszcze wyższe.

P: Dlaczego napięcie wtórne jest tak niskie?

Elektryczne piece łukowe wytwarzają ciepło poprzez opór łuku, a samo napięcie łuku jest stosunkowo niskie – zwykle waha się od kilkudziesięciu do kilkuset woltów. Napięcie wtórne transformatora musi odpowiadać napięciu łuku; dlatego wartość projektowa jest znacznie niższa niż wartość strony pierwotnej. I odwrotnie, prąd wtórny jest niezwykle wysoki ze względu na zapotrzebowanie na moc.

P: Jakie są kluczowe punkty codziennej konserwacji układu wymuszonego obiegu oleju i chłodzenia wodą?

Ciśnienie oleju musi zawsze przekraczać ciśnienie wody, tak aby ewentualny wyciek przepływał ze strony oleju na stronę wody, zapobiegając przedostawaniu się wody do oleju transformatorowego. Regularnie sprawdzaj chłodnice pod kątem osadzania się kamienia i planuj czyszczenie w oparciu o jakość wody. Układ chłodzenia należy uruchomić przed transformatorem i kontynuować pracę przez pewien czas po wyłączeniu transformatora. Doświadczenie inżynieryjne i zakres dostaw

Yulan Transformer ma rozległe doświadczenie w zakresie dostaw transformatorów do pieców elektrycznych, obejmujących różne typy pieców, takie jak standardowe elektryczne piece łukowe, piece do rafinacji kadzi i piece z łukiem krytym. Nasze zakłady produkcyjne posiadają udźwig 80 ton, system suszenia próżniowego w fazie gazowej nafty o mocy 400 kW, sprzęt do testowania impulsów 1200 kV oraz transformator testowy częstotliwości energetycznej 400 kV, bez częściowego rozładowania, co pozwala nam spełnić wymagania dotyczące testów produkcyjnych i odbiorów fabrycznych transformatorów z elektrycznym piecem łukowym o napięciu 110 kV i niższym.

Zapewniamy indywidualne rozwiązania projektowe w oparciu o dostarczone przez klienta schematy układu pierwotnego i parametry pieca dla projektów o napięciach pierwotnych w zakresie od 6 kV do 110 kV i mocach od 1000 kVA do 80 000 kVA. Prosimy o kontakt z działem technicznym Yulan Transformer w celu uzyskania rysunków poglądowych, szacunków masy lub obliczeń strat dla konkretnych modeli.