Transformatoren voor elektrische boogovens

Tijdens het smeltproces van de vlamboogoven (EAF) fluctueert de impedantie in de oven drastisch, met afwisselende kortsluitingen van de elektroden en boogonderbrekingen; bijgevolg zijn de stroomstoten die door de transformator worden ervaren veel groter dan die van conventionele vermogenstransformatoren. Yulan Transformer produceert sinds 1999 vlamboogoventransformatoren; de EAF-transformatorserie varieert van 1.000 kVA tot 80.000 kVA en ondersteunt primaire spanningen van 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV en 110 kV, terwijl secundaire spanningen op maat worden ontworpen op basis van specifieke oventypen en smeltprocessen.

Kenmerken van elektrische vlamboogovenbelastingen

De bedrijfsomstandigheden van transformatoren voor vlamboogovens (EAF) verschillen aanzienlijk van die van standaard distributie- of vermogenstransformatoren. Tijdens de fase van het smelten van de lading fluctueert de stroom sterk; secundaire stromen kunnen twee tot drie keer de nominale waarde bereiken tijdens kortsluitingen van de elektrodes - gebeurtenissen die, hoewel kortstondig, vaak voorkomen. Wikkelingen en kernen moeten bestand zijn tegen deze zich herhalende elektromagnetische krachten, en zowel klemconstructies als isolatiesteunen moeten aan deze omstandigheden worden geverifieerd.

Secundaire spanningen zijn relatief laag – doorgaans variërend van 100 V tot 800 V – terwijl secundaire stromen tienduizenden ampère kunnen bereiken. Bijgevolg maken de laagspanningswikkelingen (klepzijde) gebruik van meerdere parallelle geleiders of getransponeerde geleiders, bestaan ​​uitgangskabels uit koperen rails en zijn aansluitingen met een groot oppervlak op de tankwand gemonteerd.

De kortsluitimpedantie is ontworpen om hoger te zijn dan die van standaardtransformatoren om kortsluitstromen te beperken en de boog te stabiliseren. Impedantiewaarden variëren doorgaans van 6% tot 12%, waarbij zelfs hogere waarden vereist zijn voor sommige oventransformatoren met grote capaciteit. Een te hoge impedantie vermindert de stroomtoevoer naar de oven, terwijl een onvoldoende impedantie het moeilijk maakt om kortsluitpieken te weerstaan; daarom moet het ontwerp zorgvuldig worden afgestemd op het specifieke smeltproces.

Algemene configuratiemethoden

Zonder seriereactor

Gebruikt in toepassingen waarbij het elektriciteitsnet voldoende kortsluitcapaciteit heeft en de oven stabiele impedantiekarakteristieken vertoont. Deze configuratie biedt een eenvoudig systeemontwerp, compacte apparatuurgrootte en lagere investeringskosten. Het is de standaardkeuze voor de meeste vlamboogoventransformatoren met een kleine tot gemiddelde capaciteit.

Met seriereactor

Een reactor is in serie geschakeld aan de primaire of secundaire zijde van de transformator om de kortsluitstroom verder te beperken en de boogstabiliteit te verbeteren. De reactor helpt de impact op het elektriciteitsnet te verzachten, vooral wanneer het elektriciteitsnet zwak is of tijdens de beginfase van de werking, wanneer de lading regelmatig instort. De reactor kan in de transformatortank worden geïntegreerd of als een op zichzelf staande eenheid worden geïnstalleerd. Een geïntegreerd ontwerp bespaart ruimte, maar is minder gemakkelijk in onderhoud dan een buitenunit.

Typische specificaties

De volgende gegevens zijn samengesteld uit records van in serie geproduceerde eenheden en vertegenwoordigen niet het volledige leveringsassortiment. Parameters voor specifieke projecten zijn onderworpen aan de technische overeenkomst.

Boogoventransformator met hoge capaciteit bij belasting

Opmerking: Van de spanningsregelingstrappen leveren de eerste vijf trappen een constante vermogensafgifte, terwijl de daaropvolgende trappen een constante stroomafgifte leveren. Het constante vermogensbereik wordt gebruikt tijdens de initiële smeltfase, en het constante stroombereik wordt gebruikt tijdens de raffinagefase.

Representatieve modellen van de 6–10 kV-serie (zonder reactoren)

Representatieve modellen van de 6–10 kV-reactorserie

Representatieve modellen van de 20-35 kV-serie

Opmerking: De primaire spanning kan worden ontworpen als 60 kV of 110 kV, afhankelijk van de gebruikersvereisten; in dergelijke gevallen zullen de kortsluitimpedantie en de buitenafmetingen dienovereenkomstig worden aangepast.

Belangrijke ontwerpparameters

Spanningsregeling bij belasting

Transformatoren voor vlamboogovens (EAF) zijn doorgaans uitgerust met on-load tap changers (OLTC's) om te voldoen aan de variërende spanningsvereisten van de smelt- en raffinagefasen. Het regelbereik omvat gewoonlijk 13 tot 19 stappen, hoewel sommige projecten meer vereisen. Regeling onder belasting vereist het toewijzen van ruimte binnen de transformatortank voor de kraanwisselaar en het rekening houden met de oliestroom en warmtedissipatie tijdens schakelhandelingen.

Selectie van impedantie bij kortsluiting

Impedantiewaarden hebben een directe invloed op de boogstabiliteit en de piekkortsluitstroom. Hoge impedantie helpt kortsluitpieken te beperken, maar vermindert het effectieve ingangsvermogen; lage impedantie heeft het tegenovergestelde effect. Impedantiespecificaties worden doorgaans gezamenlijk bepaald door de ovenfabrikant en het elektrische ontwerpteam, waarbij de transformatorfabrikant de wikkelingen en de lekfluxregeling aanpast om aan de doelwaarden te voldoen.

Koelmethoden

Units met een kleine capaciteit maken over het algemeen gebruik van olie-ondergedompelde zelfkoeling of luchtkoeling. Vanwege de hoge verliesdichtheid maken eenheden met grote capaciteit gewoonlijk gebruik van geforceerde olie-geforceerde lucht- (OFAF) of geforceerde olie-geforceerde water- (OFWF) koeling. Waterkoelsystemen moeten ervoor zorgen dat de oliedruk te allen tijde hoger blijft dan de waterdruk om te voorkomen dat er water in de olie terechtkomt in geval van lekkage.

Secundaire terminals

Gezien de hoge secundaire stromen vereisen de dwarsdoorsnede, de afstand en de ondersteuningsstructuur van de koperen uitgangsrails een gespecialiseerd ontwerp. Sommige eenheden met grote capaciteit maken gebruik van een in-fase invers-parallelle configuratie, waarbij aangrenzende stroomrails stromen in tegengestelde richtingen voeren; dit vermindert externe magnetische velden en verwarming in structurele componenten.

Productie en testen

Wikkelingen maken gebruik van getransponeerde geleiders of meerdere parallelle geleiders om een ​​uniforme stroomverdeling te garanderen. Na montage ondergaat het actieve onderdeel een vacuümdroging in de kerosinedampfase om vocht en gassen uit de isolatiematerialen te verwijderen. Tanks en structurele componenten worden gestraald om roest te verwijderen, gevolgd door een poedercoating om te voldoen aan de industriële milieunormen.

Fabrieksacceptatietests omvatten metingen van de DC-weerstand van de wikkeling, spanningsverhouding, isolatieweerstand, netfrequentie-houdspanning, geïnduceerde houdspanning, nullastverlies, belastingsverlies en kortsluitimpedantie. Gezien de unieke bedrijfsomstandigheden van EAF-transformatoren is typeverificatie via plotselinge kortsluittests – of het verstrekken van berekeningsrapporten op basis van gebruikersvereisten – ook noodzakelijk. On-load tapwisselaars ondergaan vóór verzending operationele cyclustests om de schakelbetrouwbaarheid te verifiëren. Het bedrijf is ISO 9001:2015, ISO 14001 en ISO 45001 gecertificeerd; testgegevens worden gearchiveerd op serienummer, waardoor traceerbaarheid tot grondstoffenbatches en belangrijke procesrecords wordt gegarandeerd.

Veelgestelde vragen

Vraag: Onder welke omstandigheden is een seriereactor vereist?

Een seriereactor helpt pieken te beperken en de boog te stabiliseren wanneer de kortsluitcapaciteit van het elektriciteitsnet relatief laag is, of wanneer frequent materiaal instort tijdens de eerste fasen van de werking van de oven, waardoor overmatige kortsluitstromen ontstaan. Als het rooster voldoende robuust is en het ovenontwerp volwassen is, kan de reactor worden weggelaten om het systeem te vereenvoudigen. De uiteindelijke beslissing wordt genomen door het elektrische ontwerpteam op basis van kortsluitberekeningen.

Vraag: Is het beter om meer stappen voor spanningsregeling onder belasting te hebben?

Niet noodzakelijkerwijs. Hoewel meer stappen een fijnere spanningsregeling en een betere afstemming met verschillende smeltfasen mogelijk maken, verhogen ze ook de kosten van de kraanwisselaar en de grootte van de olietank. Normaal gesproken voldoen 13 tot 19 stappen aan de behoeften van de meeste vlamboogovens; configuraties van meer dan 25 stappen zijn zeldzaam.

Vraag: Waarom is de kortsluitimpedantie van een vlamboogoventransformator hoger dan die van een standaardtransformator?

Elektrodekortsluitingen komen vaak voor tijdens het gebruik van een elektrische vlamboogoven; hoge impedantie beperkt de piekkortsluitstroom en vermindert de impact op de wikkelingen en het elektriciteitsnet. Terwijl standaardtransformatoren doorgaans een kortsluitimpedantie hebben van 4% tot 6%, variëren boogoventransformatoren gewoonlijk van 6% tot 12%, waarbij sommige gespecialiseerde oventypes zelfs nog hoger gaan.

Vraag: Waarom is de secundaire spanning zo laag?

Vlamboogovens genereren warmte via boogweerstand, en de boogspanning zelf is relatief laag - meestal variërend van enkele tientallen tot een paar honderd volt. De secundaire spanning van de transformator moet overeenkomen met de boogspanning; daarom is de ontwerpwaarde veel lager dan die van de primaire zijde. Omgekeerd is de secundaire stroom extreem hoog vanwege de stroomvereisten.

Vraag: Wat zijn de belangrijkste punten voor het dagelijkse onderhoud van het geforceerde oliecirculatie- en waterkoelingssysteem?

De oliedruk moet altijd hoger zijn dan de waterdruk, zodat eventuele lekkage van de oliezijde naar de waterzijde stroomt, waardoor wordt voorkomen dat water de transformatorolie binnendringt. Inspecteer de koelers regelmatig op kalkaanslag en plan een reiniging op basis van de waterkwaliteit. Het koelsysteem moet vóór de transformator worden gestart en moet nog een tijdje blijven draaien nadat de transformator is uitgeschakeld. Technische ervaring en leveringsomvang

Yulan Transformer heeft uitgebreide ervaring in de volumelevering van elektrische oventransformatoren, die verschillende soorten ovens bestrijken, zoals standaard vlamboogovens, pollepelraffinageovens en ondergedompelde boogovens. Onze productiefaciliteiten beschikken over een hefcapaciteit van 80 ton, een vacuümdroogsysteem in de kerosinedampfase van 400 kW, 1200 kV-pulstestapparatuur en een 400 kV-testtransformator met gedeeltelijke ontlading, waardoor we kunnen voldoen aan de productie- en fabrieksacceptatietestvereisten voor vlamboogoventransformatoren met een vermogen van 110 kV en lager.

Wij bieden op maat gemaakte ontwerpoplossingen op basis van door de klant aangeleverde primaire systeemdiagrammen en ovenparameters voor projecten met primaire spanningen variërend van 6 kV tot 110 kV en capaciteiten van 1.000 kVA tot 80.000 kVA. Neem contact op met de technische afdeling van Yulan Transformer voor overzichtstekeningen, gewichtsschattingen of verliesberekeningen voor specifieke modellen.