Elbågsugnstransformatorer

Under smältprocessen med elektrisk ljusbågsugn (EAF) fluktuerar impedansen i ugnen drastiskt, med alternerande elektrodkortslutningar och ljusbågsavbrott; följaktligen överstiger strömstötarna som upplevs av transformatorn vida de som påträffas av konventionella krafttransformatorer. Yulan Transformer har tillverkat elektriska ljusbågsugnstransformatorer sedan 1999; dess EAF-transformatorserie sträcker sig från 1 000 kVA till 80 000 kVA och stöder primärspänningar på 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV och 110 kV, medan sekundära spänningar är specialdesignade baserat på specifika ugnstyper och smältprocesser.

Egenskaper för elektriska ljusbågsugnsbelastningar

Driftsförhållandena för transformatorer med elektrisk ljusbågsugn (EAF) skiljer sig väsentligt från dem för standarddistribution eller krafttransformatorer. Under laddningssmältningsfasen fluktuerar strömmen kraftigt; sekundära strömmar kan nå två till tre gånger det nominella värdet under elektrodkortslutningar - händelser som, även om de är korta, inträffar ofta. Lindningar och kärnor måste motstå dessa repetitiva elektromagnetiska krafter, och klämkonstruktioner samt isoleringsstöd måste verifieras mot dessa förhållanden.

Sekundärspänningar är relativt låga - vanligtvis från 100 V till 800 V - medan sekundära strömmar kan nå tiotusentals ampere. Följaktligen använder lågspänningslindningarna (ventilsidan) flera parallella ledare eller transponerade ledare, utgångsledningar består av kopparskenor och terminaler med stor yta är monterade på tankväggen.

Kortslutningsimpedansen är konstruerad för att vara högre än den för standardtransformatorer för att begränsa kortslutningsströmmar och stabilisera ljusbågen. Impedansvärdena varierar vanligtvis från 6 % till 12 %, med ännu högre värden som krävs för vissa ugnstransformatorer med stor kapacitet. Överdriven impedans minskar strömtillförseln till ugnen, medan otillräcklig impedans gör det svårt att motstå kortslutningsöverspänningar; därför måste designen noggrant anpassas till den specifika smältprocessen.

Vanliga konfigurationsmetoder

Utan seriereaktor

Används i applikationer där elnätet har tillräcklig kortslutningskapacitet och ugnen uppvisar stabila impedansegenskaper. Denna konfiguration erbjuder en enkel systemdesign, kompakt utrustningsstorlek och lägre investeringskostnader. Det är standardvalet för de flesta elektriska ljusbågsugnstransformatorer med liten till medelstor kapacitet.

Med seriereaktor

En reaktor är seriekopplad på antingen primär- eller sekundärsidan av transformatorn för att ytterligare begränsa kortslutningsströmmen och förbättra bågstabiliteten. Reaktorn hjälper till att mildra påverkan på elnätet, särskilt när nätet är svagt eller under de inledande skedena av drift när frekventa laddningskollapser inträffar. Reaktorn kan antingen integreras i transformatortanken eller installeras som en fristående enhet. En integrerad design sparar utrymme men är mindre bekväm att underhålla än en extern enhet.

Typiska specifikationer

Följande data är sammanställd från register över batchproducerade enheter och representerar inte hela utbudet. Parametrar för specifika projekt är föremål för det tekniska avtalet.

Transformator för bågsugn med hög kapacitet på belastning

Notera: Bland spänningsregleringsstegen ger de första fem stegen konstant uteffekt, medan de efterföljande stegen ger konstant utström. Det konstanta effektområdet används under den initiala smältfasen, och det konstanta strömområdet används under raffineringsfasen.

Representativa modeller av 6–10 kV-serien (utan reaktorer)

Representativa modeller av 6–10 kV reaktorserien

Representativa modeller av 20–35 kV-serien

Obs: Primärspänningen kan utformas som 60 kV eller 110 kV enligt användarkrav; i sådana fall kommer kortslutningsimpedansen och yttre dimensioner att justeras i enlighet med detta.

Nyckeldesignparametrar

Reglering av spänning vid last

Transformatorer för elektriska ljusbågsugnar (EAF) är vanligtvis utrustade med lindningskopplare (OLTC) för att täcka de varierande spänningskraven för smältnings- och raffineringsstegen. Reglerområdet sträcker sig vanligtvis över 13 till 19 steg, även om vissa projekt kräver mer. Reglering av belastningen kräver att man tilldelar utrymme i transformatortanken för lindningskopplaren och tar hänsyn till oljeflöde och värmeavledning under växlingsoperationer.

Val av kortslutningsimpedans

Impedansvärden påverkar direkt bågstabilitet och toppkortslutningsström. Hög impedans hjälper till att begränsa kortslutningsspänningar men minskar den effektiva ineffekten; låg impedans har motsatt effekt. Impedansspecifikationer bestäms vanligtvis gemensamt av ugnstillverkaren och det elektriska designteamet, där transformatortillverkaren justerar lindningsarrangemangen och läckageflödeskontroll för att möta målvärdena.

Kylningsmetoder

Enheter med liten kapacitet använder i allmänhet oljesänkt självkylning eller luftkylning. På grund av hög förlustdensitet använder enheter med stor kapacitet vanligen forcerad olja forcerad luft (OFAF) eller forcerad olja forcerad vatten (OFWF) kylning. Vattenkylningssystem måste säkerställa att oljetrycket förblir högre än vattentrycket hela tiden för att förhindra att vatten kommer in i oljan vid läckage.

Sekundära terminaler

Med tanke på de höga sekundära strömmarna kräver tvärsnittet, avståndet och stödstrukturen hos utgående kopparskenor specialiserad design. Vissa enheter med stor kapacitet använder en in-fas invers-parallell konfiguration, där intilliggande samlingsskenor bär strömmar i motsatta riktningar; detta minskar externa magnetfält och uppvärmning i strukturella komponenter.

Tillverkning och testning

Lindningar använder transponerade ledare eller flera parallella ledare för att säkerställa enhetlig strömfördelning. Efter montering genomgår den aktiva delen fotogenångfasvakuumtorkning för att avlägsna fukt och gaser från isoleringsmaterialen. Tankar och strukturella komponenter genomgår kulblästring för rostborttagning följt av pulverlackering för att uppfylla industriella miljöstandarder.

Fabriksacceptanstest inkluderar mätningar av lindningslikströmsresistans, spänningsförhållande, isolationsresistans, effekt-frekvensmotståndsspänning, inducerad motståndsspänning, tomgångsförlust, lastförlust och kortslutningsimpedans. Med tanke på de unika driftsförhållandena för EAF-transformatorer är typverifiering via plötslig kortslutningstestning - eller tillhandahållande av beräkningsrapporter per användarkrav - också nödvändig. Tappkopplare genomgår driftscykeltestning före leverans för att verifiera omkopplingens tillförlitlighet. Företaget innehar ISO 9001:2015, ISO 14001 och ISO 45001 certifieringar; testdata arkiveras efter serienummer, vilket säkerställer spårbarhet tillbaka till råvarupartier och nyckelprocessposter.

FAQ

F: Under vilka omständigheter krävs en seriereaktor?

En seriereaktor hjälper till att begränsa överspänningar och stabilisera ljusbågen när elnätets kortslutningskapacitet är relativt låg, eller när ofta material kollapsar under ugnsdriftens inledande skeden orsakar för stora kortslutningsströmmar. Om gallret är tillräckligt robust och ugnskonstruktionen är mogen, kan reaktorn utelämnas för att förenkla systemet. Det slutgiltiga beslutet fattas av elkonstruktionsteamet baserat på kortslutningsberäkningar.

F: Är det bättre att ha fler spänningsregleringssteg?

Inte nödvändigtvis. Medan fler steg möjliggör finare spänningsreglering och bättre matchning med olika smältsteg, ökar de också kostnaden för lindningskopplaren och storleken på oljetanken. Vanligtvis uppfyller 13 till 19 steg behoven hos de flesta ljusbågsugnar; konfigurationer som överstiger 25 steg är sällsynta.

F: Varför är kortslutningsimpedansen för en ljusbågsugnstransformator högre än för en standardtransformator?

Elektrodkortslutningar inträffar ofta under en elektrisk ljusbågsugnsdrift; hög impedans begränsar toppkortslutningsströmmen och minskar påverkan på lindningarna och elnätet. Medan standardtransformatorer vanligtvis har en kortslutningsimpedans på 4 % till 6 %, sträcker sig ljusbågsugnstransformatorer vanligtvis från 6 % till 12 %, med vissa specialiserade ugnstyper som går ännu högre.

F: Varför är sekundärspänningen så låg?

Elektriska ljusbågsugnar genererar värme via ljusbågsmotstånd, och själva ljusbågsspänningen är relativt låg - vanligtvis från några dussin till några hundra volt. Transformatorns sekundära spänning måste matcha ljusbågsspänningen; därför är designvärdet mycket lägre än det för primärsidan. Omvänt är sekundärströmmen extremt hög på grund av effektkrav.

F: Vilka är nyckelpunkterna för det dagliga underhållet av det forcerade oljecirkulations- och vattenkylningssystemet?

Oljetrycket måste alltid överstiga vattentrycket så att eventuellt läckage rinner från oljesidan till vattensidan, vilket förhindrar att vatten kommer in i transformatoroljan. Inspektera regelbundet kylarna för kalkning och schemalägg rengöring baserat på vattenkvaliteten. Kylsystemet måste startas före transformatorn och fortsätta att gå under en period efter att transformatorn stängts av. Ingenjörserfarenhet och leveransomfattning

Yulan Transformer har lång erfarenhet av volymförsörjning av elektriska ugnstransformatorer, som täcker olika typer av ugnar såsom vanliga elektriska ljusbågsugnar, skänkraffineringsugnar och nedsänkta ljusbågsugnar. Våra tillverkningsanläggningar har en 80-tons lyftkapacitet, ett 400 kW fotogen ångfas vakuumtorkningssystem, 1200 kV impulstestutrustning och en 400 kV partiell urladdningsfri kraft-frekvenstesttransformator, vilket gör det möjligt för oss att möta tillverknings- och fabriksacceptanstestningskraven för kV1 och kV nedan.

Vi tillhandahåller skräddarsydda designlösningar baserade på kundlevererade primärsystemdiagram och ugnsparametrar för projekt med primärspänningar från 6 kV till 110 kV och kapaciteter från 1 000 kVA till 80 000 kVA. Kontakta Yulan Transformers tekniska avdelning för dispositionsritningar, viktuppskattningar eller förlustberäkningar för specifika modeller.