Speciale transformator voor elektrische boogovens

Het gebruik van vlamboogovens stelt eisen aan een transformator die niet voorkomen bij standaard distributie- of stroomtransformatorservices. De belastingsstroom verandert binnen enkele seconden van open circuit naar bijna kortsluiting, en de speciale transformator voor elektrische vlamboogovens moet herhaalde mechanische schokken absorberen terwijl de boogspanning stabiel blijft. Yulan Transformer produceert sinds 1999 oventransformatoren. De serie boogovens bestrijkt 1000 kVA tot 80.000 kVA, met primaire spanningen van 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV of 110 kV. Secundaire spanning en stroom worden afgestemd op het oventype en het smeltprofiel. Ontwerpreferenties omvatten de IEC 60076-serie, GB/T 10229 en projectspecifieke ovenspecificaties.

Belastingsgedrag bij gebruik van boogovens

Tijdens de meltdown-fase veroorzaakt de beweging van schroot regelmatig kortsluiting in de elektrode. De secundaire stroom kan gedurende korte intervallen 2 tot 3 keer de nominale waarde bereiken, en dit gebeurt herhaaldelijk tijdens de hitte. Wikkelingen en klemconstructies zijn daarom ontworpen voor mechanische belasting op vermoeidheidsniveau, en niet alleen voor een stabiele temperatuurstijging.

De secundaire spanning is laag, gewoonlijk tussen 100 V en 800 V, terwijl de secundaire stroom bij grotere ovens hoger kan zijn dan 30.000 A. Dit leidt tot meeraderige wikkelingen, zware koperen staafleidingen en grote klemmenborden aan de tankwand. De kortsluitimpedantie is ook hoger dan bij gewone transformatoren, doorgaans 6% tot 12%, om stroompieken te beperken en de boog te stabiliseren. De exacte waarde hangt af van het ovenproces en wordt normaal gesproken gespecificeerd door de ovenbouwer of elektrotechnisch ontwerper.

Configuraties

Zonder seriereactor
Wordt gebruikt wanneer de kortsluitcapaciteit van het net voldoende is en het ovenproces stabiel is. Het systeem is eenvoudiger, met een kleinere footprint en lagere kapitaalkosten. De meeste kleine en middelgrote ovens gebruiken deze opstelling.

Met seriereactor
Aan de primaire of secundaire zijde wordt een reactor aangesloten om de kortsluitstroom verder te beperken en de boogstabiliteit te verbeteren. Dit komt vaak voor wanneer het rooster zwak is of wanneer de vroege smeltperiode regelmatig schrootinstortingen veroorzaakt. De reactor kan in de transformatortank worden ingebouwd of als losse unit worden geleverd. Ingebouwde ontwerpen besparen ruimte, terwijl afzonderlijke reactoren gemakkelijker te onderhouden en te vervangen zijn.

Representatieve beoordelingen

De volgende tabellen zijn afkomstig uit productiegegevens en vertegenwoordigen niet het volledige assortiment. Definitieve waarden worden bevestigd in de aankoopspecificatie.

Grote on-load tapwisselaar boogoventransformatoren

De eerste vijf kraanposities in deze units zorgen voor een constante stroomuitvoer, en de overige posities zorgen voor een constante stroomuitvoer. Er wordt constant vermogen gebruikt tijdens de vroege smeltfase, terwijl een constante stroom past bij de raffinageperiode.

6-10 kV-serie zonder reactor, geselecteerde modellen

6-10 kV-serie met reactor, geselecteerde modellen

20-35 kV-serie, geselecteerde modellen

De primaire spanning kan op aanvraag worden ontworpen voor 60 kV of 110 kV. Impedantie en omtrekafmetingen zullen dienovereenkomstig veranderen.

Belangrijke ontwerpparameters

Wisselen van kraan bij belasting

De meeste boogoventransformatoren gebruiken een on-load tapwisselaar om de verschillende spanningsbehoeften tussen smelten en raffineren te dekken. Dertien tot negentien tikken zijn gebruikelijk, en voor sommige projecten zijn er meer nodig. De kraanwisselaar voegt volume toe aan de tank en vereist aandacht voor de oliestroom en warmteafvoer tijdens bedrijf.

Impedantie selectie

Impedantie is geen vaste standaardwaarde. De ovenbouwer en elektrotechnisch ontwerper bepalen het doelbereik op basis van boogstabiliteit en kortsluitstroomlimieten. De transformatorfabrikant past de wikkelopstelling en de lekfluxregeling aan om aan de gespecificeerde waarde te voldoen. Een hoge impedantie beperkt de stroompieken, maar vermindert het effectieve ovenvermogen. Een lage impedantie doet het tegenovergestelde.

Koeling

Kleine units maken gebruik van natuurlijke oliekoeling of geforceerde luchtkoeling. Grote units met een hoge verliesdichtheid maken gebruik van geforceerde olie-luchtkoeling of geforceerde olie-waterkoeling. Watergekoelde systemen vereisen dat de oliedruk te allen tijde boven de waterdruk blijft, zodat eventuele lekkages van olie naar water stromen in plaats van andersom.

Secundaire leads

De secundaire stroom is extreem hoog, dus de draaddoorsnede, de afstand en de mechanische ondersteuning zijn speciaal ontworpen. Sommige grote eenheden maken gebruik van invers parallelle verbindingen met dezelfde fase, waarbij aangrenzende leidingstromen in tegengestelde richtingen stromen. Dit vermindert externe magnetische velden en structurele verwarming.

Productie en testen

Wikkelingen zijn gemaakt met getransponeerde geleiders of meerdere parallelle geleiders om de stroomverdeling gelijkmatig te houden. De geassembleerde kern- en spoeleenheid wordt gedroogd in een kerosinedampfase-vacuümsysteem om vocht en gas te verwijderen. Tanks en structurele onderdelen worden gestraald en gepoedercoat voor industriële omgevingen.

Routinematige tests omvatten de DC-weerstand van de wikkeling, de spanningsverhouding, de isolatieweerstand, de netfrequentiebestendigheid, geïnduceerde overspanning, nullastverlies, belastingsverlies en kortsluitimpedantie. Vanwege de zware bedrijfsomstandigheden is verificatie van de kortsluitvastheid vaak vereist, hetzij via een typetest, hetzij via berekeningsrapporten. On-load tapwisselaars worden vóór verzending gedurende een volledige cyclus bediend om de schakelbetrouwbaarheid te bevestigen.

Het bedrijf is ISO 9001:2015, ISO 14001 en ISO 45001 gecertificeerd. Testrecords worden gearchiveerd op serienummer en kunnen worden herleid tot materiaalbatches en belangrijke processtappen.

Veelgestelde vragen over selectie en bediening

Wanneer is een seriereactor nodig?

Wanneer de kortsluitcapaciteit van het elektriciteitsnet beperkt is, of wanneer vroegtijdig smelten regelmatig schrootinstortingen veroorzaakt, helpt een reactor de stroompieken te beperken en de boog te stabiliseren. Als het rooster sterk is en het ovenontwerp volwassen is, kan de reactor achterwege worden gelaten. De uiteindelijke beslissing komt uit het kortsluitonderzoek.

Betekenen meer tikposities betere prestaties?

Niet noodzakelijkerwijs. Meer aftakkingen maken een fijnere spanningsaanpassing tijdens de smelt- en raffinagefasen mogelijk, maar ze verhogen ook de kosten van de aftakkingswisselaar en de tankgrootte. De meeste ovens werken goed met 13 tot 19 kranen, en meer dan 25 zijn ongebruikelijk.

Waarom is de impedantie hoger dan bij een standaardtransformator?

Bij het gebruik van een boogoven zijn frequente kortsluitingen van de elektrodes nodig. Een hogere impedantie beperkt de piekkortsluitstroom en vermindert de mechanische belasting op de wikkelingen. Gewone transformatoren hebben gewoonlijk een impedantie van 4% tot 6%, terwijl boogoveneenheden zich normaal gesproken in het bereik van 6% tot 12% bevinden.

Waarom is de secundaire spanning zo laag?

De boog zelf werkt op een lage spanning, doorgaans tientallen tot een paar honderd volt. De secundaire transformator moet overeenkomen met die spanning. De hoge vermogensbehoefte komt dan tot uiting in een zeer hoge secundaire stroom, en daarom zijn de wikkelingen en kabels aan de klepzijde zo zwaar gebouwd.

Welk dagelijks onderhoud heeft een geforceerd olie-waterkoelsysteem nodig?

De oliedruk moet te allen tijde hoger blijven dan de waterdruk. Elk lek moet van olie naar water gaan, en niet omgekeerd. Koelere kalkaanslag moet worden gecontroleerd volgens een schema op basis van de waterkwaliteit. Het koelsysteem moet starten voordat de transformator wordt bekrachtigd en moet na het uitschakelen blijven draaien totdat de temperatuur van de wikkelingen daalt.

Technische ervaring en leveringsomvang

Yulan Transformer heeft oventransformatoren gebouwd voor gewone boogovens, pollepelraffinageovens en ondergedompelde boogovens. De productiefaciliteiten omvatten 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. Deze middelen ondersteunen de isolatieverwerking en fabrieksverificatie van boogoventransformatoren tot 110 kV-klasse.

Projecten binnen het bereik van 1000 kVA tot 80.000 kVA en primaire spanningen van 6 kV tot 110 kV kunnen worden geëvalueerd op basis van het enkellijnsdiagram en de ovengegevens van de klant. Neem voor overzichtstekeningen, gewichtsschattingen of verliesberekeningen contact op met de technische afdeling van Yulan Transformer.