電気炉用特殊変圧器

電気炉の任務では、標準の配電や電力変圧器サービスでは見られない要求が変圧器に課されます。負荷電流は数秒以内に開回路から短絡近くまで変動するため、電気炉用の特別な変圧器は安定したアーク電圧を維持しながら繰り返しの機械的衝撃を吸収する必要があります。 Yulan Transformer は 1999 年以来、炉用変圧器を製造しています。アーク炉シリーズは 1000 kVA ～ 80,000 kVA をカバーしており、一次電圧は 6 kV、10 kV、15 kV、22 kV、35 kV、または 110 kV です。二次電圧と二次電流は炉のタイプと溶解プロファイルに適合します。設計リファレンスには、IEC 60076 シリーズ、GB/T 10229、およびプロジェクト固有の炉仕様が含まれます。

アーク炉サービスでの負荷動作

メルトダウン段階では、スクラップの移動により電極の短絡が頻繁に発生します。二次電流は短い間隔で定格値の 2 ～ 3 倍に達する可能性があり、これは加熱中に繰り返し発生します。したがって、巻線とクランプ構造は、定常状態の温度上昇だけでなく、疲労レベルの機械的ストレスにも対応できるように設計されています。

二次電圧は低く、通常は 100 V ～ 800 V ですが、大型の炉では二次電流が 30,000 A を超える場合があります。これにより、多導体巻線、重い銅棒リード線、およびタンク壁上の大きな端子台が必要になります。短絡インピーダンスも通常の変圧器よりも高く、通常は 6% ～ 12% で、電流ピークを制限し、アークを安定させます。正確な値は炉のプロセスによって異なり、通常は炉の製造者または電気設計者によって指定されます。

構成

直列リアクトルなし
系統短絡容量が十分であり、炉プロセスが安定している場合に使用されます。システムはよりシンプルで、設置面積が小さく、資本コストが低くなります。ほとんどの中小規模の炉ではこの配置が使用されます。

直列リアクトル付き
リアクトルは一次側または二次側に接続され、短絡電流をさらに制限し、アークの安定性を向上させます。これは、グリッドが弱い場合、または初期の溶解期間でスクラップの陥没が頻繁に発生する場合によく発生します。リアクトルは変圧器タンクに組み込むことも、別個のユニットとして供給することもできます。内蔵設計によりスペースが節約され、別個のリアクターは保守と交換が容易になります。

代表的な評価

次の表は製造記録から抜粋したものであり、完全な範囲を表すものではありません。最終的な値は購入仕様書で確認されます。

大型負荷時タップ切換アーク炉変圧器

これらのユニットの最初の 5 つのタップ位置は定電力出力を提供し、残りの位置は定電流出力を提供します。溶解の初期段階では定電力が使用されますが、精製期間には定電流が適しています。

リアクトルなしの 6 ～ 10 kV シリーズ、一部のモデル

リアクトル付き 6 ～ 10 kV シリーズ、一部のモデル

20～35 kV シリーズ、一部のモデル

ご要望に応じて、一次電圧を 60 kV または 110 kV に設計できます。それに応じてインピーダンスと外形寸法も変化します。

主要な設計パラメータ

負荷時タップ変更

ほとんどのアーク炉変圧器は、溶解と精製の間のさまざまな電圧ニーズに対応するために負荷時タップ切換器を使用しています。タップ数は 13 ～ 19 が一般的ですが、プロジェクトによってはさらに多くのタップが必要になります。タップチェンジャーはタンクの容積を増やすため、作動中のオイルの流れと熱放散に注意する必要があります。

インピーダンスの選択

インピーダンスは一定の規格値ではありません。炉建設者と電気設計者は、アークの安定性と短絡電流制限に基づいて目標範囲を決定します。変圧器メーカーは、指定された値を満たすように巻線の配置と漏れ磁束の制御を調整します。インピーダンスが高いと電流ピークが制限されますが、炉の実効電力は減少します。インピーダンスが低いとその逆になります。

冷却

小型ユニットでは自然油冷却または強制空冷を採用しています。損失密度の高い大型ユニットは強制油空冷または強制油水冷を使用します。水冷システムでは、油圧を常に水圧より高く保つ必要があるため、漏れは油から水へ流れ、逆には流れません。

二次リード

二次電流が非常に大きいため、リード線の断面、間隔、機械的サポートが特別に設計されています。大型ユニットの中には、隣接するリード電流が逆方向に流れる同相逆並列接続を使用するものもあります。これにより、外部磁場と構造加熱が軽減されます。

製造と試験

巻線は、電流分布を均一に保つために、転置された導体または複数の並列導体で作られます。組み立てられたコアとコイルユニットは、灯油気相真空システムで乾燥され、水分とガスが除去されます。タンクと構造部品は、産業環境向けにショットブラストと粉体塗装が施されています。

定期テストには、巻線の DC 抵抗、電圧比、絶縁抵抗、電源周波数耐性、誘導過電圧、無負荷損失、負荷損失、短絡インピーダンスが含まれます。動作条件が厳しいため、型式試験または計算レポートによる短絡耐性の検証が必要になることがよくあります。負荷時タップ切換器は、スイッチングの信頼性を確認するために、発送前にフルサイクルで動作します。

同社は ISO 9001:2015、ISO 14001、および ISO 45001 認証を取得しています。テスト記録はシリアル番号ごとにアーカイブされ、材料バッチや主要なプロセスステップまで追跡できます。

選定・操作に関するFAQ

直列リアクトルが必要になるのはどのような場合ですか?

グリッド短絡容量が制限されている場合、または早期の溶融によりスクラップの陥没が頻繁に発生する場合、リアクトルは電流ピークを制限し、アークを安定化するのに役立ちます。グリッドが強力で、炉の設計が成熟している場合は、反応器を省略することもできます。最終的な決定は短絡の研究から行われます。

タップ位置が多ければパフォーマンスも向上しますか?

必ずしもそうとは限りません。タップの数が増えると、溶解および精製段階での電圧調整をより細かく行うことができますが、タップ切換器のコストとタンクのサイズも増加します。ほとんどの炉は 13 ～ 19 個のタップで正常に動作しますが、25 個を超えるタップはまれです。

インピーダンスが標準のトランスよりも高いのはなぜですか?

アーク炉の運転では電極の短絡が頻繁に発生します。インピーダンスが高くなると、ピーク短絡電流が制限され、巻線への機械的ストレスが軽減されます。通常の変圧器のインピーダンスは通常 4% ～ 6% ですが、アーク炉ユニットのインピーダンスは通常 6% ～ 12% の範囲です。

二次電圧が非常に低いのはなぜですか?

アーク自体は、通常は数十ボルトから数百ボルトの低電圧で動作します。変圧器の二次側はその電圧と一致する必要があります。高電力要件は非常に高い二次電流として現れます。そのため、バルブ側の巻線とリード線が非常に重く構築されています。

強制油水冷却システムには毎日どのようなメンテナンスが必要ですか?

油圧は常に水圧よりも高く保つ必要があります。漏れは油から水へであり、その逆ではありません。クーラーのスケーリングは、水質に基づいたスケジュールでチェックする必要があります。冷却システムは、変圧器に通電する前に起動し、シャットダウン後も巻線の温度が低下するまで動作を継続する必要があります。

エンジニアリングの経験と供給範囲

Yulan Transformer は、通常のアーク炉、取鍋精錬炉、浸漬アーク炉用の炉変圧器を製造しています。生産設備には、80 トンの吊り上げ能力、400 kW の灯油気相真空乾燥システム、1,200 kV インパルス試験システム、および 400 kV 部分放電フリー電源周波数試験変圧器が含まれます。これらのリソースは、最大 110 kV クラスのアーク炉変圧器の絶縁処理と工場検証をサポートします。

1000 kVA ～ 80,000 kVA の範囲内のプロジェクトと 6 kV ～ 110 kV の一次電圧は、顧客の単線図と炉データに基づいて評価できます。外形図、重量見積もり、損失計算については、Yulan Transformer 技術部門にお問い合わせください。