Upotettu kaariuunimuuntaja

Upotettua kaariuunia (SAF), joka tunnetaan myös sähkösulatuksena käytettävänä uunina, käytetään ferroseosten, kalsiumkarbidin, teollisuuspiin ja vastaavien tuotteiden valmistukseen. Sen muuntaja eroaa tavallisen sähkökaariuunin (EAF) muuntajasta kuormitusominaisuuksiltaan: SAF:ssä elektrodit upotetaan uunipanoksessa ja lämpöä syntyy ensisijaisesti itse varauksen vastuksen kautta, ja kaaripurkauksella on toissijainen rooli. Näin ollen kuorma on suhteellisen vakaa, mutta toisiovirta on erittäin korkea ja tehokerroin pieni; tämä edellyttää erityisiä jännitteensäätöalueita ja impedanssia koskevia suunnitelmia.

Yulan Transformer valmistaa upokaariuunimuuntajia, joiden kapasiteetti vaihtelee 1 000 kVA - 80 000 kVA välillä. Primäärijännitteisiin mahtuu 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV ja 110 kV, kun taas toisiojännitteet ja jännitteensäätövaiheiden lukumäärä määräytyvät uunityypin ja sulatettavan materiaalin mukaan.

Kuorma- ja suunnitteluominaisuudet

Suuri virta, kohtalainen jännite

SAF:n toisiojännite vaihtelee tyypillisesti välillä 100 V - 300 V – korkeampi kuin EAF:n mutta pienempi kuin kalsiumkarbidiuunin. Toisiovirrat voivat saavuttaa kymmeniä tuhansia ampeereja; käämitykset käyttävät useita rinnakkaisia ​​tai transponoituja johtimia, ja lähtöjohdot koostuvat monikerroksisista kuparikisoista.

Pieni tehokerroin

Uunin panoksen vastuksen vaihtelut johtavat induktiiviseen kuormaan, jonka tehokerroin on tyypillisesti välillä 0,7 - 0,8. Muuntajien suunnittelussa on otettava huomioon loistehovaatimukset, ja joissakin projekteissa on järjestelmän puolella kompensointilaitteita.

Suhteellisen vakaa kuorma

Toisin kuin EAF:issä havaitut voimakkaat oikosulkupiikit, SAF:t kokevat pienempiä virranvaihteluita; ne kuitenkin toimivat täydellä kuormalla pitkiä aikoja, mikä johtaa merkittävään lämmön kertymiseen. Käämit ja sydämet on tarkastettava lämpötilan nousun varalta jatkuvassa suurvirran käyttöolosuhteissa.

Laaja jännitteen säätöalue

Eri sulatusvaiheet vaativat erilaisia ​​jännitteitä; On-load-kääminvaihto (OLTC) sisältää tyypillisesti 13-27 vaihetta, ja jotkut suuret kalsiumkarbidiuunit vaativat vielä enemmän. Käämikytkimen on kyettävä toimimaan säännöllisesti ja kestämään jatkuvaa virransiirtokapasiteettia.

Tekniset parametrit

Edustavat mallit ja viitetiedot

Huomautus: Ensiöjännite voidaan suunnitella välille 6 kV - 110 kV käyttäjän vaatimusten mukaan, impedanssin ja ulkomittojen mukaan.

Suunnittelun kohokohdat

Käämit ja johdot

Toisiokäämissä käytetään transponoituja johtimia, joiden päissä on useita rinnakkaisia ​​haaroja tasaisen virranjakauman varmistamiseksi. Ulostuloissa käytetään monikerroksisia kuparikiskoja, joiden vierekkäiset virtakiskot kuljettavat virtaa vastakkaisiin suuntiin ulkoisen magneettikentän vähentämiseksi. Säiliön sivuseinille asennetaan laajapintaiset liitinlevyt kosketusvastuksen minimoimiseksi.

Impedanssin valinta

Upokaariuunimuuntajilla on tyypillisesti suurempi impedanssi kuin saman kapasiteetin tehomuuntajilla oikosulkuvirtojen rajoittamiseksi ja uunin käyttöolosuhteiden parantamiseksi. Uunin valmistaja ja sähkösuunnittelijat määrittävät ominaisarvot verkon oikosulkukapasiteetin ja sulatusprosessin perusteella. Suuri impedanssi vähentää tehollista syöttötehoa, kun taas pieni impedanssi lisää virran vaihteluita; on valittava tasapainoinen arvo.

On-Load Tap Changer (OLTC)

Suurikapasiteettiset upokaariuunimuuntajat käyttävät lähes yksinomaan kuormitusjännitteen säätöä. Koska käämikytkimen toimintataajuus on suuri, on valittava usein vaihtoon sopiva malli ja asennettava itsenäinen öljynsuodatusjärjestelmä. Jotkut käyttäjät käyttävät karkean ja hienosäädön yhdistelmää käämikytkimien koskettimien kulumisen vähentämiseksi.

Jäähdytysjärjestelmä

Suuren häviötiheyden vuoksi käytetään yleisesti pakotettua öljynkiertoa vesi- tai ilmajäähdytyksellä. Vesijäähdytysjärjestelmissä öljynpaineen tulee aina ylittää vedenpaineen, jotta vesi ei pääse vuotamaan öljyyn. Viileämmän valinnan tulee ottaa huomioon yliaaltohäviöt sen sijaan, että luottaisi pelkästään teho-taajuussinivirtaan perustuviin laskelmiin.

Yliaallot ja lisähäviöt

Valokaariuunien kuormat sisältävät yliaaltoja; siksi johtimien poikkileikkauksille ja rakenneosien suojauksille on sisällytettävä suunnittelumarginaalit. Säiliön sisäseiniin on asennettu magneettinen tai sähköinen suojaus, joka vähentää hajahäviöitä ja paikallisen ylikuumenemisen riskiä.

Valmistus ja tarkastus

Yulan Transformer on valmistanut sähköuunimuuntajia vuodesta 1999 lähtien ja toimittanut SAF-muuntajia sellaisille teollisuudenaloille kuin rautaseokset, kalsiumkarbidi ja teollisuuspii. Yritys on varustettu 80 tonnin nostokapasiteetilla, 400 kW:n kerosiinihöyryfaasin tyhjökuivausjärjestelmällä, 1200 kV impulssitestauslaitteistolla ja 400 kV:n osapurkausvapaalla teho-taajuustestimuuntajalla. Nämä tilat mahdollistavat vähintään 110 kV:n SAF-muuntajien eristyksen käsittelyn ja tehdastarkastuksen. Ennen tehtaalta lähtöä jokaiselle yksikölle tehdään sarja testejä, mukaan lukien käämin tasavirtavastus, jännitesuhde, eristysvastus, tehon ja taajuuden kestojännite, indusoitu kestojännite, tyhjäkäyntihäviö, kuormitushäviö, oikosulkuimpedanssi ja käämikytkimen toimintajaksotestit. 

Valinta Q&A

K: Voidaanko upokaariuunimuuntajia ja valokaariuunien (EAF) muuntajia vaihtaa keskenään?

Yleensä niitä ei voi suoraan vaihtaa keskenään. Valokaariuunien kuormitukset ovat suhteellisen vakaat ja niiden impedanssi- ja jännitteensäätöominaisuudet eroavat EAF:ien vastaavista. EAF-muuntajat on suunniteltu kestämään toistuvia oikosulkuiskuja, kun taas upokaariuunimuuntajat on suunniteltu jatkuvaan suurvirtakäyttöön. Vaihdettavuus edellyttää impedanssin, lämpötilan nousun ja mekaanisen lujuuden uudelleentarkastelua.

K: Onko suurempi määrä jännitteensäätövaiheita aina parempi?

Ei välttämättä. Suurempi määrä jänniteaskeleita mahdollistaa hienomman jännitteen säätelyn ja paremman sovituksen eri sulatusasteisiin; Tämä kuitenkin lisää käämikytkimen kustannuksia ja lisää muuntajan säiliön fyysistä kokoa. Tyypillisesti 19 vaihetta riittää ferroseosuuneille, kun taas kalsiumkarbidiuuneissa voi vaatia 27 tai enemmän vaiheita. Lopullinen kokoonpano määräytyy uuniprosessin erityisvaatimusten mukaan.

K: Miksi upokaariuunien (SAF) muuntajilla on suurempi impedanssi kuin tavallisilla tehomuuntajilla?

Uunin panosresistanssin vaihtelut voivat aiheuttaa virtapiikkejä; korkeampi impedanssi rajoittaa huippuvirtoja ja stabiloi uunin käyttöolosuhteita. Lisäksi korkea impedanssi vähentää oikosulkuvirtoja ja suojaa siten käämityksiä. Kun tavallisilla tehomuuntajilla on tyypillisesti oikosulkuimpedanssiarvot välillä 4 % - 6 %, SAF-muuntajilla on yleensä 6 % - 15 %.

K: Mitä etuja on 110 kV ensiöjännitteen valitsemisesta?

Suuren kapasiteetin SAF-muuntajissa kytkeminen pienempään ensiöjännitteeseen johtaisi liian suuriin ensiövirtoihin, mikä rasittaisi kohtuuttomasti kytkinlaitteita ja kaapelointia. 110 kV:n teho alentaa ensiövirtaa ja vähentää johtohäviöitä, joten se soveltuu yli 20 000 kVA kapasiteetin projekteihin. Tämä valinta aiheuttaa kuitenkin korkeammat eristyskustannukset ja suuremman jalanjäljen, mikä edellyttää kattavaa arviointia.

K: Mitkä ovat avainkohdat vesijäähdytysjärjestelmän päivittäisessä kunnossapidossa?

Tarkkaile säännöllisesti öljy- ja vesipiirien välistä paine-eroa; öljynpaineen on oltava korkeampi kuin vedenpaine. Kalkin kerääntyminen jäähdyttimeen heikentää lämmönpoistoa, joten puhdistusaikataulut tulee määrittää veden laadun perusteella. Jäähdytysjärjestelmä on aktivoitava ennen muuntajan käynnistymistä ja sen tulee jatkaa toimintaansa jonkin aikaa muuntajan sammumisen jälkeen.