Specjalny transformator do elektrycznego pieca łukowego

Praca elektrycznego pieca łukowego stawia transformatorowi wymagania, których nie można spotkać w przypadku standardowej usługi transformatora dystrybucyjnego lub mocy. Prąd obciążenia zmienia się od obwodu otwartego do bliskiego zwarcia w ciągu kilku sekund, a specjalny transformator do elektrycznego pieca łukowego musi pochłaniać powtarzające się wstrząsy mechaniczne, utrzymując jednocześnie stabilne napięcie łuku. Yulan Transformer produkuje transformatory piecowe od 1999 roku. Seria pieców łukowych obejmuje moc od 1000 kVA do 80 000 kVA, przy napięciach pierwotnych 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV lub 110 kV. Napięcie i prąd wtórnego dobierane są do typu pieca i profilu topienia. Odniesienia projektowe obejmują serię IEC 60076, GB/T 10229 i specyfikacje pieców specyficzne dla projektu.

Zachowanie obciążenia w serwisie pieca łukowego

W fazie topienia ruch złomu powoduje częste zwarcia elektrody. Prąd wtórny może w krótkich odstępach czasu osiągnąć od 2 do 3 razy wartość znamionową i zjawisko to powtarza się przez cały okres ogrzewania. Dlatego uzwojenia i konstrukcje zaciskowe są projektowane pod kątem naprężeń mechanicznych na poziomie zmęczeniowym, a nie tylko na wzrost temperatury w stanie ustalonym.

Napięcie wtórne jest niskie, zwykle od 100 V do 800 V, podczas gdy prąd wtórny może przekraczać 30 000 A w większych piecach. Prowadzi to do stosowania uzwojeń wieloprzewodowych, ciężkich przewodów miedzianych i dużych listew zaciskowych na ścianie zbiornika. Impedancja zwarciowa jest również wyższa niż w zwykłych transformatorach i zwykle wynosi od 6% do 12%, aby ograniczyć szczyty prądu i ustabilizować łuk. Dokładna wartość zależy od procesu technologicznego pieca i jest zwykle określana przez konstruktora pieca lub projektanta instalacji elektrycznej.

Konfiguracje

Bez reaktora szeregowego
Stosowane, gdy zdolność zwarciowa sieci jest wystarczająca, a proces pieca jest stabilny. System jest prostszy, zajmuje mniej miejsca i jest niższy koszt inwestycyjny. Większość małych i średnich pieców wykorzystuje ten układ.

Z reaktorem szeregowym
Reaktor jest podłączony po stronie pierwotnej lub wtórnej, aby jeszcze bardziej ograniczyć prąd zwarciowy i poprawić stabilność łuku. Dzieje się tak często, gdy siatka jest słaba lub gdy wczesny okres topienia powoduje częste zapadanie się złomu. Reaktor może być wbudowany w kadź transformatora lub dostarczony jako oddzielny zespół. Wbudowane konstrukcje oszczędzają miejsce, a oddzielne reaktory są łatwiejsze w utrzymaniu i wymianie.

Reprezentatywne oceny

Poniższe tabele pochodzą z dokumentacji produkcyjnej i nie przedstawiają pełnego asortymentu. Wartości końcowe potwierdzone są w specyfikacji zakupu.

Duże transformatory pieca łukowego z przełącznikiem zaczepów pod obciążeniem

Pierwsze pięć pozycji zaczepów w tych jednostkach zapewnia stałą moc wyjściową, a pozostałe pozycje zapewniają stały prąd wyjściowy. We wczesnym etapie topienia wykorzystywana jest stała moc, natomiast w okresie rafinacji prąd stały.

Seria 6-10 kV bez dławika, wybrane modele

Seria 6-10 kV z dławikiem, wybrane modele

Seria 20-35 kV, wybrane modele

Na zamówienie napięcie pierwotne może być zaprojektowane na 60 kV lub 110 kV. Impedancja i wymiary obrysu ulegną odpowiedniej zmianie.

Kluczowe parametry projektowe

Zmiana zaczepów pod obciążeniem

Większość transformatorów z piecem łukowym wykorzystuje przełącznik zaczepów pod obciążeniem, aby pokryć różne potrzeby w zakresie napięcia między topieniem a rafinacją. Typowych jest od trzynastu do dziewiętnastu kranów, a niektóre projekty wymagają więcej. Przełącznik zaczepów zwiększa objętość zbiornika i wymaga zwracania uwagi na przepływ oleju i odprowadzanie ciepła podczas pracy.

Wybór impedancji

Impedancja nie jest stałą wartością standardową. Konstruktor pieca i projektant instalacji elektrycznej określają zakres docelowy w oparciu o stabilność łuku i wartości graniczne prądu zwarciowego. Producent transformatora dostosowuje układ uzwojeń i kontrolę strumienia rozproszenia, aby uzyskać określoną wartość. Wysoka impedancja ogranicza szczyty prądu, ale zmniejsza efektywną moc pieca. Niska impedancja działa odwrotnie.

Chłodzenie

Małe jednostki wykorzystują naturalne chłodzenie olejem lub wymuszone chłodzenie powietrzem. W dużych jednostkach o dużej gęstości strat stosuje się wymuszone chłodzenie olejem powietrzem lub wymuszone chłodzenie olejem wodą. Układy chłodzone wodą wymagają, aby ciśnienie oleju przez cały czas utrzymywało się powyżej ciśnienia wody, więc każdy wyciek przepływa z oleju do wody, a nie odwrotnie.

Drugorzędne przewody

Prąd wtórny jest wyjątkowo wysoki, dlatego przekrój przewodów, odstępy i podparcie mechaniczne są specjalnie zaprojektowane. Niektóre duże jednostki wykorzystują odwrotne połączenia równoległe tej samej fazy, w których sąsiadujące prądy przewodowe płyną w przeciwnych kierunkach. Zmniejsza to zewnętrzne pola magnetyczne i nagrzewanie strukturalne.

Produkcja i testowanie

Uzwojenia są wykonane z przewodów transponowanych lub wielu równoległych przewodów, aby zapewnić równomierny rozkład prądu. Zmontowany rdzeń i wężownica są suszone w systemie próżniowym fazy gazowej nafty w celu usunięcia wilgoci i gazu. Zbiorniki i części konstrukcyjne są śrutowane i malowane proszkowo do zastosowań przemysłowych.

Rutynowe testy obejmują rezystancję uzwojenia prądu stałego, przekładnię napięciową, rezystancję izolacji, wytrzymywaną częstotliwość sieciową, indukowane przepięcie, utratę obciążenia bez obciążenia, utratę obciążenia i impedancję zwarciową. Ze względu na trudne warunki pracy często wymagana jest weryfikacja wytrzymałości zwarciowej w formie badania typu lub raportów obliczeniowych. Przełączniki zaczepów pod obciążeniem są obsługiwane przez pełny cykl przed wysyłką, aby potwierdzić niezawodność przełączania.

Firma posiada certyfikaty ISO 9001:2015, ISO 14001, ISO 45001. Zapisy testów są archiwizowane według numeru seryjnego i można je powiązać z partiami materiałów i kluczowymi etapami procesu.

Często zadawane pytania dotyczące wyboru i obsługi

Kiedy potrzebny jest reaktor szeregowy?

Kiedy zdolność zwarciowa sieci jest ograniczona lub gdy wczesne topnienie powoduje częste zapadanie się złomu, reaktor pomaga ograniczyć szczyty prądu i ustabilizować łuk. Jeśli siatka jest mocna, a konstrukcja pieca jest przemyślana, można zrezygnować z reaktora. Ostateczna decyzja wynika z badania zwarcia.

Czy więcej pozycji dotknięcia oznacza lepszą wydajność?

Nie koniecznie. Większa liczba zaczepów umożliwia dokładniejszą regulację napięcia na etapach topienia i rafinacji, ale zwiększa również koszt przełącznika zaczepów i rozmiar zbiornika. Większość pieców działa dobrze z 13 do 19 kranami, a więcej niż 25 jest rzadkością.

Dlaczego impedancja jest wyższa niż w standardowym transformatorze?

Praca pieca łukowego wiąże się z częstymi zwarciami elektrod. Wyższa impedancja ogranicza szczytowy prąd zwarciowy i zmniejsza naprężenia mechaniczne uzwojeń. Zwykłe transformatory mają zwykle impedancję od 4% do 6%, podczas gdy jednostki z piecem łukowym zwykle mieszczą się w zakresie od 6% do 12%.

Dlaczego napięcie wtórne jest tak niskie?

Sam łuk działa przy niskim napięciu, zwykle od kilkudziesięciu do kilkuset woltów. Uzwojenie wtórne transformatora musi odpowiadać temu napięciu. Wysokie zapotrzebowanie na moc objawia się wówczas bardzo wysokim prądem wtórnym, dlatego uzwojenie i przewody po stronie zaworu są tak masywnie zbudowane.

Jakiej codziennej konserwacji wymaga wymuszony układ chłodzenia wodą oleju?

Ciśnienie oleju musi być przez cały czas wyższe niż ciśnienie wody. Ewentualny wyciek powinien następować z oleju do wody, a nie odwrotnie. Należy sprawdzać osadzanie się osadu w chłodnicy zgodnie z harmonogramem dostosowanym do jakości wody. Układ chłodzenia musi zostać uruchomiony przed włączeniem zasilania transformatora i kontynuować pracę po wyłączeniu, aż temperatura uzwojenia spadnie.

Doświadczenie inżynieryjne i zakres dostaw

Yulan Transformer zbudował transformatory piecowe do zwykłych pieców łukowych, pieców do rafinacji kadzi i pieców z łukiem krytym. Urządzenia produkcyjne obejmują udźwig 80 ton, system suszenia próżniowego w fazie lotnej nafty o mocy 400 kW, system testowania impulsowego 1200 kV oraz transformator testujący częstotliwość prądu bez wyładowań częściowych 400 kV. Zasoby te wspomagają obróbkę izolacji i weryfikację fabryczną transformatorów piecowych łukowych do klasy 110 kV.

Projekty w zakresie od 1000 kVA do 80 000 kVA i napięć pierwotnych od 6 kV do 110 kV można ocenić na podstawie schematu jednokreskowego klienta i danych pieca. W sprawie rysunków poglądowych, szacunków masy lub obliczeń strat należy skontaktować się z działem technicznym Yulan Transformer.