Specialtransformator för ljusbågsugn

Elbågsugnsdrift ställer krav på en transformator som inte syns i standarddistribution eller krafttransformatortjänst. Belastningsströmmen svänger från öppen krets till nästan kortslutning inom några sekunder, och den speciella transformatorn för elektrisk ljusbågsugn måste absorbera upprepade mekaniska stötar samtidigt som den bibehåller en stabil ljusbågsspänning. Yulan Transformer har producerat ugnstransformatorer sedan 1999. Ljusbågsugnsserien täcker 1000 kVA till 80 000 kVA, med primärspänningar på 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV eller 110 kV. Sekundärspänning och ström anpassas till ugnstyp och smältprofil. Designreferenser inkluderar IEC 60076-serien, GB/T 10229 och projektspecifika ugnsspecifikationer.

Lastbeteende i bågugnsservice

Under härdsmältningsfasen orsakar skrotrörelser frekventa elektrodkortslutningar. Sekundärström kan nå 2 till 3 gånger märkvärdet under korta intervaller, och detta inträffar upprepade gånger under hela värmen. Lindningar och klämkonstruktioner är därför konstruerade för mekanisk påfrestning på utmattningsnivå, inte bara temperaturökning i konstant tillstånd.

Sekundärspänningen är låg, vanligtvis mellan 100 V och 800 V, medan sekundärströmmen kan överstiga 30 000 A på större ugnar. Detta leder till flerledarlindningar, tunga kopparstångsledningar och stora anslutningskort på tankväggen. Kortslutningsimpedansen är också högre än i vanliga transformatorer, vanligtvis 6 % till 12 %, för att begränsa strömtoppar och stabilisera ljusbågen. Det exakta värdet beror på ugnsprocessen och anges normalt av ugnsbyggaren eller den elektriska konstruktören.

Konfigurationer

Utan seriereaktor
Används när nätets kortslutningskapacitet är tillräcklig och ugnsprocessen är stabil. Systemet är enklare, med mindre fotavtryck och lägre kapitalkostnad. De flesta små och medelstora ugnar använder detta arrangemang.

Med seriereaktor
En reaktor är ansluten på primär- eller sekundärsidan för att ytterligare begränsa kortslutningsströmmen och förbättra bågstabiliteten. Detta är vanligt när gallret är svagt eller när den tidiga smältperioden orsakar frekventa skrothål. Reaktorn kan byggas in i transformatortanken eller levereras som en separat enhet. Inbyggda konstruktioner sparar utrymme, medan separata reaktorer är lättare att underhålla och byta ut.

Representativa betyg

Följande tabeller är extraherade från produktionsposter och representerar inte hela sortimentet. Slutvärden bekräftas i inköpsspecifikationen.

Stora on-load lindningskopplare ljusbågsugnstransformatorer

De första fem uttagspositionerna i dessa enheter ger konstant uteffekt, och de återstående positionerna ger konstant uteffekt. Konstant effekt används under det tidiga smältsteget, medan konstant ström passar raffineringsperioden.

6-10 kV serie utan reaktor, utvalda modeller

6-10 kV serie med reaktor, utvalda modeller

20-35 kV-serien, utvalda modeller

Primärspänningen kan dimensioneras för 60 kV eller 110 kV på begäran. Impedans och konturdimensioner kommer att ändras i enlighet med detta.

Nyckeldesignparametrar

Kranbyte under last

De flesta ljusbågsugnstransformatorer använder en lindningskopplare för att täcka de olika spänningsbehoven mellan smältning och raffinering. Tretton till nitton kranar är vanliga, och vissa projekt kräver mer. Krankopplaren tillför volym till tanken och kräver uppmärksamhet på oljeflöde och värmeavledning under drift.

Val av impedans

Impedans är inte ett fast standardvärde. Ugnsbyggaren och den elektriska konstruktören bestämmer målområdet baserat på bågstabilitet och kortslutningsströmgränser. Transformatortillverkaren justerar lindningsarrangemanget och läckflödeskontrollen för att möta det specificerade värdet. En hög impedans begränsar strömtopparna men minskar den effektiva ugnseffekten. En låg impedans gör det motsatta.

Kyl

Små enheter använder naturlig oljekylning eller forcerad luftkylning. Stora enheter med hög förlustdensitet använder forcerad oljeluftkylning eller forcerad oljevattenkylning. Vattenkylda system kräver att oljetrycket hela tiden håller sig över vattentrycket, så eventuellt läckage flyter från olja till vatten snarare än tvärtom.

Sekundära ledningar

Sekundärströmmen är extremt hög, så blytvärsnitt, avstånd och mekaniskt stöd är speciellt utformade. Vissa stora enheter använder sammafas omvända parallella anslutningar, där intilliggande ledningsströmmar flyter i motsatta riktningar. Detta minskar externa magnetfält och strukturell uppvärmning.

Tillverkning och testning

Lindningar är gjorda med transponerade ledare eller flera parallella ledare för att hålla strömfördelningen jämn. Den sammansatta kärnan och spolenheten torkas i ett fotogen-ångfas-vakuumsystem för att avlägsna fukt och gas. Tankar och konstruktionsdelar är kulblästrade och pulverlackerade för industriella miljöer.

Rutinmässiga tester inkluderar lindningslikströmsresistans, spänningsförhållande, isolationsresistans, effektmotståndsfrekvens, inducerad överspänning, tomgångsförlust, lastförlust och kortslutningsimpedans. På grund av de svåra driftsförhållandena krävs ofta verifiering av kortslutningsmotstånd antingen som ett typprov eller genom beräkningsrapporter. Generellt lindningskopplare drivs genom en hel cykel före avsändning för att bekräfta omkopplingens tillförlitlighet.

Företaget är certifierat enligt ISO 9001:2015, ISO 14001 och ISO 45001. Testposter arkiveras med serienummer och kan spåras till materialpartier och viktiga processsteg.

Vanliga frågor om val och användning

När behövs en seriereaktor?

När nätkortslutningskapaciteten är begränsad, eller när tidig smältning orsakar frekventa skrothål, hjälper en reaktor till att begränsa strömtoppar och stabilisera ljusbågen. Om gallret är starkt och ugnskonstruktionen är mogen, kan reaktorn utelämnas. Det slutliga beslutet kommer från kortslutningsstudien.

Betyder fler tryckpositioner bättre prestanda?

Inte nödvändigtvis. Fler kranar tillåter finare spänningsjustering över smält- och raffineringsstegen, men de ökar också lindningskopplarkostnaden och tankstorleken. De flesta ugnar fungerar bra med 13 till 19 kranar, och mer än 25 är ovanligt.

Varför är impedansen högre än i en standardtransformator?

Ljusbågsugnsdrift involverar frekventa elektrodkortslutningar. En högre impedans begränsar toppkortslutningsströmmen och minskar mekanisk påfrestning på lindningarna. Vanliga transformatorer har vanligtvis 4 % till 6 % impedans, medan ljusbågsugnsenheter normalt ligger i intervallet 6 % till 12 %.

Varför är sekundärspänningen så låg?

Själva ljusbågen arbetar med låg spänning, vanligtvis tiotals till några hundra volt. Transformatorns sekundära måste matcha den spänningen. Det höga effektbehovet framstår då som mycket hög sekundärström, varför ventilsidans lindning och ledningarna är så kraftigt byggda.

Vilket dagligt underhåll kräver ett forcerat oljevattenkylningssystem?

Oljetrycket måste alltid vara högre än vattentrycket. Eventuellt läckage bör vara från olja till vatten, inte tvärtom. Kylare skalning bör kontrolleras enligt ett schema baserat på vattenkvalitet. Kylsystemet måste starta innan transformatorn spänningssätts och fortsätta att gå efter avstängning tills lindningstemperaturen sjunker.

Ingenjörserfarenhet och leveransomfattning

Yulan Transformer har byggt ugnstransformatorer för vanliga ljusbågsugnar, skänkraffineringsugnar och nedsänkta ljusbågsugnar. Produktionsanläggningar inkluderar en 80-tons lyftkapacitet, ett 400 kW fotogen-ångfas-vakuumtorkningssystem, ett 1 200 kV impulstestsystem och en 400 kV partiell urladdningsfri kraftfrekvenstesttransformator. Dessa resurser stödjer isoleringsbearbetning och fabriksverifiering av ljusbågsugnstransformatorer upp till 110 kV klass.

Projekt inom intervallet 1000 kVA till 80 000 kVA och primärspänningar från 6 kV till 110 kV kan utvärderas baserat på kundens enlinjediagram och ugnsdata. För dispositionsritningar, viktuppskattningar eller förlustberäkningar, kontakta Yulan Transformers tekniska avdelning.