Трансформаторы для электродуговых печей

Во время процесса плавки в электродуговой печи (ЭДП) импеданс внутри печи резко колеблется с чередующимися короткими замыканиями электродов и прерываниями дуги; следовательно, скачки тока, испытываемые трансформатором, намного превышают те, с которыми сталкиваются обычные силовые трансформаторы. Yulan Transformer занимается производством трансформаторов для электродуговых печей с 1999 года; Серия трансформаторов EAF варьируется от 1000 до 80 000 кВА и поддерживает первичное напряжение 6 кВ, 10 кВ, 15 кВ, 22 кВ, 35 кВ и 110 кВ, а вторичное напряжение разрабатывается индивидуально с учетом конкретных типов печей и процессов плавки.

Характеристики нагрузок электродуговых печей

Условия эксплуатации электродуговых (ДСП) трансформаторов существенно отличаются от условий эксплуатации стандартных распределительных или силовых трансформаторов. Во время фазы плавления шихты ток резко колеблется; вторичные токи могут в два-три раза превышать номинальное значение во время короткого замыкания электрода — событий, которые хотя и кратковременны, но происходят часто. Обмотки и сердечники должны выдерживать эти повторяющиеся электромагнитные силы, а зажимные конструкции, а также изоляционные опоры должны быть проверены на соответствие этим условиям.

Вторичные напряжения относительно низкие — обычно от 100 В до 800 В, тогда как вторичные токи могут достигать десятков тысяч ампер. Следовательно, обмотки низкого напряжения (со стороны клапана) используют несколько параллельных или переставленных проводников, выходные провода состоят из медных шин, а клеммы большой площади монтируются на стенке резервуара.

Импеданс короткого замыкания должен быть выше, чем у стандартных трансформаторов, чтобы ограничить токи короткого замыкания и стабилизировать дугу. Значения импеданса обычно находятся в диапазоне от 6% до 12%, причем для некоторых печных трансформаторов большой мощности требуются еще более высокие значения. Чрезмерное сопротивление снижает потребляемую мощность печи, а недостаточное сопротивление затрудняет выдерживание скачков короткого замыкания; поэтому конструкция должна быть тщательно адаптирована к конкретному процессу плавки.

Общие методы настройки

Без последовательного реактора

Используется в тех случаях, когда электросеть имеет достаточную устойчивость к короткому замыканию, а печь имеет стабильные характеристики импеданса. Эта конфигурация предлагает простую конструкцию системы, компактный размер оборудования и низкие инвестиционные затраты. Это стандартный выбор для большинства трансформаторов для электродуговых печей малой и средней мощности.

С последовательным реактором

Реактор подключается последовательно либо на первичной, либо на вторичной стороне трансформатора для дальнейшего ограничения тока короткого замыкания и повышения стабильности дуги. Реактор помогает смягчить воздействие на энергосистему, особенно когда сеть слаба или на начальных этапах эксплуатации, когда происходят частые обрывы заряда. Реактор может быть встроен в бак трансформатора или установлен как автономный блок. Интегрированная конструкция экономит место, но ее менее удобно обслуживать, чем внешний блок.

Типичные характеристики

Следующие данные составлены на основе записей серийно произведенных единиц и не отражают полный ассортимент поставок. Параметры для конкретных проектов подлежат техническому соглашению.

Высокопроизводительный трансформатор для дуговой печи с переключением ответвлений под нагрузкой

Примечание. Среди ступеней регулирования напряжения первые пять ступеней обеспечивают постоянную выходную мощность, а последующие ступени обеспечивают постоянный выходной ток. Диапазон постоянной мощности используется на начальном этапе плавления, а диапазон постоянного тока используется на этапе рафинирования.

Репрезентативные модели серии 6–10 кВ (без реакторов)

Репрезентативные модели серии реакторов 6–10 кВ

Представительские модели серии 20–35 кВ.

Примечание. Первичное напряжение может составлять 60 кВ или 110 кВ в соответствии с требованиями пользователя; в таких случаях сопротивление короткого замыкания и внешние размеры будут соответствующим образом скорректированы.

Ключевые параметры конструкции

Регулирование напряжения под нагрузкой

Трансформаторы для электродуговых печей (ЭДП) обычно оборудуются устройствами РПН (РПН) для удовлетворения изменяющихся требований к напряжению на стадиях плавки и рафинирования. Диапазон регулирования обычно составляет от 13 до 19 ступеней, хотя в некоторых проектах требуется больше. Регулирование под нагрузкой требует выделения места внутри бака трансформатора для переключателя ответвлений и учета расхода масла и рассеивания тепла во время операций переключения.

Выбор сопротивления короткого замыкания

Значения импеданса напрямую влияют на стабильность дуги и пиковый ток короткого замыкания. Высокий импеданс помогает ограничить скачки напряжения при коротком замыкании, но снижает эффективную входную мощность; низкий импеданс имеет противоположный эффект. Характеристики импеданса обычно определяются совместно производителем печи и группой проектирования электрооборудования, при этом производитель трансформатора регулирует расположение обмоток и контроль потока рассеяния для достижения целевых значений.

Методы охлаждения

В агрегатах малой производительности обычно используется масляное самоохлаждение или воздушное охлаждение. Из-за высокой плотности потерь в агрегатах большой производительности обычно используется принудительно-масляное охлаждение (OFAF) или принудительно-масляное водяное охлаждение (OFWF). Системы водяного охлаждения должны гарантировать, что давление масла всегда будет выше давления воды, чтобы предотвратить попадание воды в масло в случае утечки.

Вторичные терминалы

Учитывая высокие вторичные токи, поперечное сечение, расстояние и опорная конструкция выходных медных шин требуют специального проектирования. В некоторых агрегатах большой мощности используется синфазно-инверсно-параллельная конфигурация, при которой по соседним шинам проходят токи в противоположных направлениях; это уменьшает внешние магнитные поля и нагрев элементов конструкции.

Производство и тестирование

В обмотках используются переставленные проводники или несколько параллельных проводников для обеспечения равномерного распределения тока. После сборки активная часть подвергается вакуумной сушке парами керосина для удаления влаги и газов из изоляционных материалов. Резервуары и конструктивные элементы проходят дробеструйную очистку для удаления ржавчины с последующей порошковой покраской в ​​соответствии с промышленными экологическими стандартами.

Заводские приемочные испытания включают измерения сопротивления обмотки постоянному току, коэффициента трансформации, сопротивления изоляции, выдерживаемого напряжения промышленной частоты, выдерживаемого наведенного напряжения, потерь холостого хода, потерь под нагрузкой и сопротивления короткого замыкания. Учитывая уникальные условия эксплуатации трансформаторов EAF, также необходима проверка типа путем внезапного испытания на короткое замыкание или предоставление отчетов о расчетах в соответствии с требованиями пользователя. Перед отправкой устройства РПН проходят испытания рабочего цикла для проверки надежности переключения. Компания имеет сертификаты ISO 9001:2015, ISO 14001 и ISO 45001; данные испытаний архивируются по серийным номерам, что обеспечивает возможность отслеживания партий сырья и ключевых записей процесса.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: При каких обстоятельствах требуется последовательный реактор?

Последовательный реактор помогает ограничить скачки напряжения и стабилизировать дугу, когда устойчивость электросети к короткому замыканию относительно низкая или когда частые разрушения материала на начальных этапах работы печи вызывают чрезмерные токи короткого замыкания. Если сетка достаточно надежна и конструкция печи продумана, реактор можно не использовать для упрощения системы. Окончательное решение принимается группой электропроектировщиков на основе расчетов короткого замыкания.

Вопрос: Лучше ли иметь больше ступеней регулирования напряжения под нагрузкой?

Не обязательно. Хотя большее количество ступеней позволяет более точно регулировать напряжение и лучше согласовывать различные этапы плавки, они также увеличивают стоимость переключателя ответвлений и размер масляного бака. Обычно от 13 до 19 ступеней удовлетворяют потребностям большинства электродуговых печей; конфигурации, превышающие 25 ступеней, встречаются редко.

Вопрос: Почему сопротивление короткого замыкания трансформатора дуговой печи выше, чем у стандартного трансформатора?

При работе электродуговой печи часто случаются короткие замыкания электродов; высокий импеданс ограничивает пиковый ток короткого замыкания и снижает воздействие на обмотки и электросеть. В то время как стандартные трансформаторы обычно имеют полное сопротивление короткого замыкания от 4% до 6%, трансформаторы для дуговых печей обычно находятся в диапазоне от 6% до 12%, а некоторые специализированные типы печей даже выше.

Вопрос: Почему вторичное напряжение такое низкое?

Электродуговые печи генерируют тепло за счет сопротивления дуги, а само напряжение дуги относительно низкое — обычно от нескольких десятков до нескольких сотен вольт. Вторичное напряжение трансформатора должно соответствовать напряжению дуги; поэтому расчетное значение намного ниже, чем у первичной стороны. И наоборот, вторичный ток чрезвычайно высок из-за требований к питанию.

Вопрос: Каковы ключевые моменты ежедневного технического обслуживания системы принудительной циркуляции масла и водяного охлаждения?

Давление масла всегда должно превышать давление воды, чтобы любые утечки перетекали со стороны масла в сторону воды, предотвращая попадание воды в трансформаторное масло. Регулярно проверяйте охладители на наличие накипи и планируйте очистку в зависимости от качества воды. Система охлаждения должна быть запущена до трансформатора и продолжать работать в течение некоторого времени после выключения трансформатора. Инженерный опыт и объем поставки

Yulan Transformer имеет обширный опыт в оптовых поставках электропечных трансформаторов, охватывающих различные типы печей, таких как стандартные электродуговые печи, ковшовые печи для рафинирования и печи с погруженной дугой. Наши производственные мощности оснащены грузоподъемностью 80 тонн, системой вакуумной сушки паров керосина мощностью 400 кВт, импульсным испытательным оборудованием 1200 кВ и испытательным трансформатором промышленной частоты без частичного разряда 400 кВ, что позволяет нам соответствовать требованиям производства и заводских приемочных испытаний для дуговых трансформаторов на напряжение 110 кВ и ниже.

Мы предоставляем индивидуальные проектные решения на основе предоставленных заказчиком схем первичной системы и параметров печей для проектов с первичным напряжением от 6 кВ до 110 кВ и мощностью от 1000 кВА до 80 000 кВА. Пожалуйста, свяжитесь с техническим отделом Yulan Transformer для получения габаритных чертежей, оценок веса или расчетов потерь для конкретных моделей.