Boogoven-stroomtransformator

Het gebruik van een boogoven behoort tot de meest veeleisende taken voor een vermogenstransformator. De belasting verandert binnen een fractie van een seconde van een open circuit naar een toestand die dicht bij een vastgeschroefde fout ligt, en deze cyclus herhaalt zich vele malen tijdens een enkele heat. Een transformator die voor deze dienst is gebouwd, moet extreme stroompieken, sterke elektromagnetische krachten en frequente tapwisselingen kunnen verwerken zonder aan betrouwbaarheid in te boeten. Yulan Transformer levert boogovenvermogenstransformatoren van 1000 kVA tot 80.000 kVA, met primaire spanningsopties van 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV en 110 kV. Het ontwerpwerk volgt IEC 60076, GB/T 10229 en de specifieke vereisten van de ovenfabrikant.

Bedrijfsomstandigheden die het ontwerp bepalen

In tegenstelling tot een distributietransformator die het grootste deel van de tijd in de buurt van de nominale belasting werkt, brengt een boogoventransformator een groot deel van zijn levensduur door in tijdelijke omstandigheden. De smeltfase is bijzonder hevig. Schroot verschuift onvoorspelbaar, elektroden raken de lading en de secundaire stroom kan gedurende korte perioden tweemaal de nominale waarde overschrijden. Deze gebeurtenissen zijn geen fouten in de traditionele zin van het woord, maar de transformator moet ze gedurende zijn hele levensduur herhaaldelijk overleven.

De secundaire zijde werkt op een lage spanning, gewoonlijk tussen 100 V en 800 V, afhankelijk van de grootte en het proces van de oven, terwijl de secundaire stroom tienduizenden ampère kan bereiken. Deze combinatie vereist zware geleiderdoorsneden, parallelle kronkelende takken en robuuste leidingondersteuningsstructuren. De kortsluitimpedantie is ook hoger ingesteld dan bij standaardtransformatoren, vaak in het bereik van 6% tot 12%, om stroompieken te beperken en de boog stabiel te houden.

Ontwerpbenaderingen voor zwaar gebruik

Vermogenstransformatoren voor boogovens zijn gebouwd rond verschillende kernbeslissingen die de prestaties en levensduur beïnvloeden.

Kronkelende opstelling

De secundaire wikkeling wordt gewoonlijk opgesplitst in meerdere parallelle paden om de stroomdichtheid beheersbaar te houden. Getransponeerde geleiders zijn gebruikelijk bij grotere vermogens, en de wikkeluiteinden zijn zorgvuldig gerangschikt zodat de stroom gelijkmatig wordt verdeeld tussen parallelle strengen. Een ongelijkmatige stroomverdeling veroorzaakt hotspots en verkort de levensduur van de isolatie.

Impedantiecontrole

De impedantiewaarde wordt niet uit een vaste tabel geselecteerd. Het komt uit de elektrische studie van ovens, die boogstabiliteit afweegt tegen de noodzaak om kortsluitspanning te beperken. Een hogere impedantie vermindert de stroompieken, maar verlaagt ook het vermogen dat aan de boog wordt geleverd. De transformatorfabrikant past de wikkelingsgeometrie en de lekfluxpaden aan om binnen een nauwe tolerantie aan de gespecificeerde waarde te voldoen.

Seriereactor optie

Sommige installaties bevatten een seriereactor, hetzij in de transformatortank, hetzij als een afzonderlijke eenheid. Dit komt vaker voor wanneer het rooster zwak is of wanneer de vroege smeltfase regelmatig schrootinstortingen veroorzaakt. Een inbouwreactor bespaart ruimte, maar een losse reactor is makkelijker te inspecteren en te vervangen. De beslissing hangt af van de indeling van de locatie en de onderhoudsfilosofie.

Taakwisselaar plicht

De meeste boogoventransformatoren maken gebruik van on-load tap-wisseling. De kraanwisselaar werkt veel vaker dan in een stroomtransformator, omdat de ovenspanning tussen het smelten en raffineren moet worden aangepast. Dertien tot negentien posities zijn gebruikelijk, en de kraanwisselaar moet geschikt zijn voor frequent gebruik onder belasting. Sommige projecten specificeren een aparte keuzeschakelaar en omschakelschakelaar voor een langere levensduur van de contacten.

Keuze koelsysteem

Kleine en middelgrote units kunnen gebruik maken van natuurlijke olie-luchtkoeling of geforceerde luchtkoeling. Grote ovens met een hoge verliesdichtheid hebben vaak geforceerde olie-waterkoeling nodig. Watergekoelde systemen vereisen een strikte drukcontrole: de oliedruk moet altijd hoger zijn dan de waterdruk, zodat eventuele lekkages van olie naar water gaan, en niet andersom.

Specificatieoverzicht

De onderstaande tabel geeft een algemeen bereik van parameters voor de serie boogoventransformatoren. Tijdens de ontwerpfase van elk project worden exacte waarden vastgesteld.

Technische opmerkingen voor selectie

Secundair spanningsbereik

Het secundaire spanningsbereik wordt bepaald door het ovenproces en het smeltprofiel. Het is geen vaste waarde. De transformatorontwerper werkt samen met de ovenbouwer om ervoor te zorgen dat de laagste kraan voldoende boogvermogen levert tijdens het raffineren en dat de hoogste kraan de elektroden tijdens het afsmelten niet overbelast.

Mechanische versteviging

Herhaalde kortsluitkrachten veroorzaken beweging van de wikkeling en slijtage van de isolatie. De klemstructuur moet de wikkelingen stevig vasthouden zonder de isolatie te veel samen te drukken. Sommige ontwerpen maken gebruik van voorgespannen trekstangen en veerbelaste drukplaten om de klemkracht gedurende de levensduur van de transformator te behouden.

Harmonische en vermogensfactoroverwegingen

De belastingen van boogovens zijn niet-lineair en produceren harmonischen. De transformator zelf elimineert deze harmonischen niet, maar het ontwerp van de wikkeling kan een extra thermische marge bevatten om de extra verliezen op te vangen. De correctie van de arbeidsfactor wordt meestal afzonderlijk afgehandeld op het niveau van de ovenbus of het onderstation.

Beschermingsregelingen

Boogoventransformatoren vereisen bescherming die onderscheid kan maken tussen normale bedrijfstransiënten en daadwerkelijke fouten. Overstroomrelais moeten met voldoende vertraging worden ingesteld om uitschakeling tijdens kortsluiting van de elektrode te voorkomen. Differentiële bescherming is gebruikelijk, maar moet worden gecoördineerd met de frequente stroomschommelingen van de oven.

Productie- en kwaliteitsverificatie

Yulan Transformer bouwt boogoventransformatoren onder gecontroleerde productieomstandigheden. Kernlamineringen worden gesneden en gestapeld met geautomatiseerde apparatuur. De wikkelingen worden waar nodig met getransponeerde geleiders gewikkeld en na montage in een kerosinedampfase-vacuümsysteem gedroogd. De tank en externe stalen onderdelen zijn gestraald en afgewerkt met een poedercoating voor duurzaamheid in industriële omgevingen.

Elke eenheid ondergaat routinetests, waaronder wikkelingsweerstand, spanningsverhouding, isolatieweerstand, netfrequentiebestendigheid, geïnduceerde overspanning, nullastverlies, belastingsverlies en kortsluitimpedantie. Vanwege de zware bedrijfsbelasting vragen veel klanten ook om kortsluitvastheidsberekeningen of typetestverificatie. Kraanwisselaars worden vóór verzending via een volledige reeks bediend om een ​​betrouwbare omschakeling te bevestigen.

Het bedrijf is ISO 9001:2015, ISO 14001 en ISO 45001 gecertificeerd. Testrecords worden gearchiveerd op serienummer en gekoppeld aan materiaalbatches en productierecords voor traceerbaarheid.

Vragen van ovenexploitanten

Hoe wordt het secundaire spanningsbereik vastgesteld?

De ovenbouwer levert de vereiste spanningscurve voor het smelten en raffineren. De transformatorontwerper selecteert vervolgens de kraanposities zodat het boogvermogen in elke fase overeenkomt met de procesvereisten. Het wijzigen van het spanningsbereik na goedkeuring van het ontwerp vereist meestal een aanpassing van de wikkeling.

Wat is de verwachte levensduur van een boogoventransformator?

Met goed onderhoud en goede werking binnen de ontwerpgrenzen blijven veel units twintig tot dertig jaar in gebruik. De werkelijke levensduur is afhankelijk van het aantal ovenoperaties per dag, de werking van de kraanwisselaar en de kwaliteit van het onderhoud van het koelsysteem. De veroudering van de isolatie wordt versneld door frequente thermische cycli en mechanische trillingen.

Kan een boogoventransformator worden gebruikt voor het raffineren van gietlepels?

In veel gevallen wel, maar de plicht is anders. Pollepelraffinageovens werken met een lager vermogen en kortere cycli, zodat de thermische en mechanische spanning minder ernstig is. Een transformator die is ontworpen voor een smeltoven kan te groot zijn voor het raffineren van gietpannen, maar kan worden gebruikt als het spanningsbereik en de impedantie geschikt zijn. Het tegendeel is niet altijd waar.

Wat veroorzaakt het harde geluid tijdens de werking van de oven?

Het luide gebrom tijdens het smelten komt door de hoge stromen en de daaruit voortvloeiende elektromagnetische krachten in de wikkelingen en leidingen. Het geluidsniveau is het hoogst wanneer de secundaire stroom zijn piek bereikt. Een goede klemming en leidingondersteuning verminderen trillingen, maar enig geluid is inherent aan het gebruik van een boogoven.

Hoe vaak moet de olie worden getest?

Er moeten minstens één keer per jaar oliemonsters worden genomen voor analyse van opgeloste gassen. Bij intensief gebruik kan een frequentere bemonstering gerechtvaardigd zijn, vooral als de transformator herhaaldelijk kortsluiting heeft ondervonden of als het koelsysteem tekenen van lekkage vertoont. Een stijgende trend in brandbare gassen duidt op het ontwikkelen van isolatiespanning en moet worden onderzocht.

Productiecapaciteit

De productiefaciliteit ondersteunt de productie van boogoventransformatoren tot 110 kV-klasse. Beschikbare middelen zijn onder meer een hefvermogen van 80 ton, een vacuümdroogsysteem in de kerosinedampfase van 400 kW, een impulstestsysteem van 1.200 kV en een 400 kV-vrije netfrequentietesttransformator met gedeeltelijke ontlading. Dankzij deze capaciteiten kan het bedrijf grote kern- en spoelassemblages verwerken en de diëlektrische tests uitvoeren die nodig zijn voor hoogspanningsovens.

Voor een specifiek project kan de technische afdeling een voorlopig ontwerp maken op basis van het enkellijnsschema en de ovengegevens van de klant. Dit omvat geschatte afmetingen, gewicht, verliesberekeningen en een kraanspanningsschema. Neem contact op met Yulan Transformer voor verdere discussie.