Особенности конструкции и работы электропечных трансформаторов
Электропечные трансформаторы (сокращенно ЭПТ) служат для питания различных промышленных электротермических установок, применяемых главным образом в черной и цветной металлургии. К таким установкам относятся: электродуговые сталеплавильные печи (ДСП), расплавляющие сталь электрической дугой переменного тока; индукционные плавильные печи (ИПП), плавящие металл способом индукционного нагрева; печи электрошлакового переплава (ЭШП), руднотермические печи (РТП) и некоторые другие. Параметры и режимы работы таких электропечей имеют характерные особенности, резко отличающиеся от других токоприемников. Соответственно и электропечные трансформаторы по своим параметрам и конструкции значительно отличаются от силовых трансформаторов общего назначения.
Вместо номинальной мощности электропечных трансформаторов указывают типовую мощность, равную полусумме мощностей всех частей его обмоток.
Первичное напряжение этих трансформаторов при относительно небольших мощностях электропечей по сравнению с силовыми трансформаторами общего назначения той же мощности обычно выбирают более высоким — до 35 кВ включительно, а для больших мощностей — 110 кВ и выше. Такие высокие напряжения необходимы для ограничения колебаний напряжения в питающей электросети при коротких замыканиях, связанных с режимом работы печи при плавке металла. Поэтому мощность электрической сети, к которой подсоединяется печной трансформатор, должна во много раз превышать мощность электропечи, соответственно должны быть выше напряжение сети и первичное напряжение ЭПТ.
Вторичное напряжение электропечных трансформаторов мощностью до 100 MB-А не превышает 900—1000 В, при этом вторичные токи соответственно достигают 100 кА и более. Малые вторичные напряжения и большие токи характеризуют особенность электропечных трансформаторов. Небольшие вторичные напряжения при больших вторичных токах существенно сказываются на конструкции отдельных частей ЭПТ.
Напряжение короткого замыкания (нкз) является одной из главных характеристик трансформатора. От его значения зависит кратность сквозного тока короткого замыкания, проходящего через трансформатор при коротком замыкании в термической установке, а следовательно, электродинамическая стойкость трансформатора, колебание напряжения в питающей сети, потери напряжения в ЭПТ в режиме нагрузки.
При расчете и конструировании ЭПТ выбирают оптимальное значение напряжения короткого замыкания, оно обычно несколько меньше, чем в одинаковых по мощности и напряжению силовых трансформаторах общего назначения.
Регулирование напряжения электропечных трансформаторов представляет собой один из главных вопросов расчета, конструирования и выбора схемы регулирования. Это связано с тем, что из-за быстро меняющегося режима плавки у электропечных трансформаторов в отличие от силовых приходится регулировать вторичное напряжение в широких .пределах, в отдельных случаях до ±50% номинального.
Рис. 1. Схемы регулирования напряжений в ЭПТ: а — прямое без изменения индукции, б — прямое с изменением индукции, в — косвенное с регулировочным автотрансформатором; ЭП — электропечь, ЭПРТ1 — электропечной трансформатор с регулированием на стороне НН, Ш — шины питающей электросети (ВН), ЭПРТ2 с регулированием на стороне ВН, ЭПРАТ — электропечной регулировочный автотрансформатор, ЭПТ — электропечной
трансформатор
Примечание: Трансформаторы и автотрансформаторы показаны на рисунке так, как их принято изображать на однолинейных схемах
В зависимости от мощности и вида в ЭПТ применяют различные схемы и способы регулирования напряжения: прямое регулирование на стороне НН и ВН (без изменения индукции в трансформаторе), прямое (с изменением индукции), косвенное регулирование с применением отдельного регулировочного автотрансформатора или трансформатора и некоторые другие. Принципиальные схемы трех первых способов регулирования ЭПТ показаны на рис. 1, а, б, в.
Переключающие устройства без возбуждения и с регулированием под нагрузкой, применяемые в электрических трансформаторах, в основном такие же, как и в трансформаторах общего назначения.
Режимы работы ЭПТ зависят от назначения электропечи и протекающего в ней технологического процесса. Однако по сравнению с трансформатором общего назначения нагрузочный режим работы щечных трансформаторов более тяжелый. В большей мере это относится к ЭПТ, питающих дугосталеплавильные печи (ДСП). Их работа в нагрузочном режиме сопровождается частыми отключениями дугосталеплавильной печи, обусловленными технологией плавки металла. Кроме того, нагрузка электропечных трансформаторов имеет резкопеременный характер, вызванный изменением токов электрических дуг, замыканиями электродов печи с шихтой, изменением частот в результате горения дуг и другими короткими замыканиями.
Электропечные трансформаторы должны нормально работать в заданных пределах при перегрузке и при аварийных сквозных токах короткого замыкания, протекающих через ЭПТ в результате коротких замыканий на его вторичной стороне (на электродах, вблизи их, в короткой сети, на вводах НН). Аварийные токи короткого замыкания наиболее опасны для трансформатора, однако они ограничиваются реактивным сопротивлением самого трансформатора и сопротивлением короткой сети (участок между печью и вводами НН). Электродинамическая стойкость ЭПТ при коротких замыканиях достигается надежной прессовкой обмоток, усилением креплений отводов и других его частей.
Условные обозначения. В зависимости от назначения и параметров электропечей применяют однофазные и трехфазные электропечные трансформаторы. Их условно обозначают буквами и цифрами так же, как и силовые трансформаторы общего назначения с добавлением поясняющих букв: Э — электропечной; Н — предназначен для питания индукционной печи; Ш — для электрошлаковой печи, С—для стекловарочной печи; К — трансформатор выполнен в виде агрегата, состоящего из нескольких трансформаторов («комплект»), собранных в одной единице (одном баке); П — переключающее устройство ПБВ с дистанционным управлением и некоторые другие буквы.
Электропечные трансформаторы, предназначенные для питания электродуговых сталеплавильных печей, дополнительных букв в обозначениях не имеют. Исходя из этого трехфазные электропечные трансформаторы мощностью от 1000 до 45000 кВ-А классов напряжения 6—35 кВ с переключающими устройствами ПБВ и РПН, применяемые для ДСП, обозначают так: ЭТМПК; ЭТЦПК; ЭТЦНК; ЭТЦН; АТЦН; ЭТЦ; однофазные и трехфазные электропечные трансформаторы мощностью 2700— 4200 кВ-А, напряжением первичной стороны 6—10 кВ, с ПБВ и РПН для индукционных печей ЭОМП; ЭТМП; ЭОМН; ЭТМН и ЭТДЦН; однофазные трансформаторы мощностью 4000— 12 500 кВ-А, напряжением 6—10 кВ с РПН для электрошлаковых печей — ЭОДЦН, ЭОЦНШ, однофазные трансформаторы с РПН мощностью 8200—83 300 кВ-А, напряжением первичной стороны 10—220 кВ для руднотермических печей — ЭОЦН, ЭОЦНК, ЭОДЦНК.
Для примера приведем полные обозначения буквами и цифрами некоторых типов электропечных трансформаторов:
ЭТМПК-3200/10—71УЗ — трехфазный ЭПТ с охлаждением вида М, переключающее устройство ПБВ с дистанционным управлением, типовая мощность 3200 кВ-А, класс напряжения 10 кВ, конструкция 1971 г., исполнение У, категория размещения 3;
ЭОЦНШ-6300/10-77УЗ — однофазный ЭПТ с охлаждением вида Ц, с устройством РПН, для электрошлаковой печи, типовая мощность 6300 кВ-А, класс напряжения 10 кВ, конструкция 1977 г., исполнение У, категория 3;
ЭТЦНКН-40000/35-79УЗ — трехфазный ЭПТ с охлаждением вида Ц, с переключающим устройством РПН, для индукционной электропечи, типовая мощность 40 000 кВ-А, класс напряжения 35 кВ, конструкция 1979 г., исполнение У, категория 3.
Трансформаторы дуговых печей
Для питания дуговых печей используются трёхфазные масляные трансформаторы специального назначения, помимо ёмкости печи, мощность этих трансформаторов является одним из основных параметров, от которого зависит продолжительность плавки. Например, в печи ёмкостью до 10 тонн расплавление металла занимает 1 — 1,5 часа, в печах ёмкостью до 40 тонн — 2,5 часа.
На всём протяжении процесса плавки напряжение питания дуговой печи необходимо регулировать в широких пределах. На первом этапе происходим расплавление скрапа, потребляемая мощность печи при этом больше всего. В то же самое время горение дуги нестабильно, что в свою очередь требует повышенного напряжения. Расплавление скрапа по продолжительности примерно 50 % от всего процесса, а потребление мощности примерно 60 — 80 % от общего потребления. На втором и третьем этапе горение дуги стабилизируется, температура повышается и дуга удлиняется. На этих этапах происходит окисление и очистка расплавленного металла (выжигание вредных примесей и лишнего углерода). Затем напряжение печи уменьшается, что необходимо для укорачивания дуги, для уменьшения влияния избыточной температуры на футеровку и продление её срока службы.
Для обеспечения регулирования напряжения питания дуговой печи в первичной обмотке печного трансформатора предусмотрены отводы, которые позволяют регулировать напряжение питания дуги (12 и более ступеней). Вторичное линейное напряжение трансформаторов мощностью до 8000 kVA — Umin = 100-120 V и Umax = 220-320 V, у трансформаторов большей мощности Umin = 130-185 V и Umax = 370-510 V. Трансформаторы мощностью до 10000 kVA снабжены устройством, позволяющим регулировать напряжение трансформатора без нагрузки. Более мощные трансформаторы имеют устройство, позволяющее регулировать напряжение под нагрузкой. В случае с малыми печами используется от двух до четырёх ступеней регулирования, также используется более простой способ — переключение обмотки высшего напряжения из треугольника в звезду.
Для обеспечения стабильного горения дуги на переменном токе, а также для ограничения токов короткого замыкания и скачков напряжения относительное реактивное сопротивление всей установки должно быть 30 — 40 %. Реактивное сопротивление печных трансформаторов обычно составляет 6 — 10 % и реактивное сопротивление шинных мостов малых печей — в пределах 5 — 10 %. По этой причине в первичную цепь трансформатора включается реактор, который входит в комплект трансформаторной подстанции, его реактивное сопротивление составляет 15 — 25 %. Реактор представляет собой дроссель с ненасыщенным сердечником.
Пример электрической схемы силовых цепей дуговой печи (рис. 1-19):
Печные трансформаторы
Основное назначение дуговых печей – плавка металлов и сплавов.
Дуговая печь представляет собой футерованный кожух, закрытый сводом, сквозь отверстие в своде внутрь опущены электроды, которые зажаты в электрододержателях, которые соединены с направляющими. Плавление шихты и обработка металла ведется за счет тепла электрических дуг, горящих между шихтой и электродами.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ДУГОВЫХ ПЕЧНЫХ УСТАНОВОК
Электрическая схема дуговых электропечных установок включает следующее оборудование:
Печь с электродами, исполнительными механизмами регуляторов мощности печи и ванной, в которой горят дуги и находится расплавленный металл
Понижающие трансформаторы, вместе с которыми размещены дроссели
Короткую сеть, соединяющую вторичные выводы трансформатора с электродами печи
Коммутационную, измерительную и защитную аппаратуру, провода высокого и низкого напряжения.
ПЕЧНОЙ ТРАНСФОРМАТОР
Печной трансформатор служит для преобразовании электроэнергии высокого напряжения в энергию низкого напряжения. Трансформаторы, предназначенные для питания дуговых электрических печей, во многом сходны с обычными силовыми трансформаторами. Их конструктивные отличия обусловлены специфическими особенностями работы электрических печей.
ОСОБЕННОСТИ ПЕЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Большая величина номинального тока на стороне низкого напряжения, составляющая десятки тысяч ампер
Повышенное индуктивное сопротивление обмоток, необходимое для ограничения токов короткого замыкания до 2,5-3,5-кратной величины по отношению к номинальному току, так как сталеплавильные печи работают с частыми замыканиями электродов на шихту при зажигании дуги и обвале шихты в период расплавления
Повышенная механическая прочность крепления обмоток и отводов, рассчитанных на частые толчки токов и короткие замыкания
Возможность регулирования напряжения под нагрузкой в широких пределах.
КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Трансформатор состоит из трех обмоток высокого напряжения, выполненных из медного провода относительно небольшого сечения, и трех обмоток низкого напряжения, выполненных из шин большого сечения.
РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ДУГОВЫХ ПЕЧЕЙ
Возможные способы регулирования электрического режима:
Изменение подводимого напряжения
Изменение сопротивления дуги, т.е. изменение ее длины
АРМ дуговых печей должны обеспечивать:
Автоматическое зажигание дуг
Автоматическое устранение обрывов дуги и эксплуатационного короткого замыкания
Быстродействие около 3 секунд при устранении обрывов дуги эксплуатационного короткого замыкания
Апериодический характер процесса регулирования
Возможность плавно изменять мощность, вводимую в печь, в пределах от 20-125% от номинальной и поддерживать ее с точностью 5%
Остановка электродов при исчезновении напряжения питания
ДРОССЕЛЬ
При неустойчивых режимах работы печей малой и средней емкости необходимо включать дополнительное индуктивное сопротивление – дроссель. Величина относительного индуктивного сопротивления дросселей колеблется в пределах от 5 до 30%. Обмотку дросселя вместе с сердечником и обмоткой трансформатора погружают в масло.
ДУГОВЫЕ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЕ ПЕЧИ КАК ПОТРЕБИТЕЛИ ЭНЕРГИИ
Дуговые сталеплавильные печи являются мощным потребителем электроэнергии, и поэтому электросталеплавильные цехи включают в мощные электрические системы, объединяющие по нескольку электростанций. Также сталеплавильные печи работают с низким коэффициентом мощности, равным 0,7 – 0,8, потребляемая из сети мощность меняется в течение плавки, а электрический режим характеризуется частыми толчками тока, вплоть до обрыва дуги эксплуатационных коротких замыканиях.
Ещё по теме:
Comments
Здравствуйте, нас интересует Трансформатор печной HSSPK-5500/10. Производится ли у Вас данный товар и какая будет его стоимость на условиях поставки СРТ г. Астана, Республика Казахстан, в количестве 1 штуки?
ниже прилагаю его технические данные:
1 Трансформатор печной HSSPK-5500/10 1 42 479 746,92
Основные технические параметры
Номинальная емкость 5500 kVA
Номинальное напряжение 10000/240V
I номинальное первичной обмотки 317.5A
Uном. Вторичной обмотки 240 V
Номинальный ток (I ном) вторичной обмотки 13231 А
Количество фаз трехфазный
Метод переключения напряжения Без выключения трансформатора
Способ охлаждения OFWF.
Принудительная циркуляция, водяное охлаждение
частота 50 Hr
Емкость реактора 467 kvar
Символ продукции 1WZT.720/4372
Символ стандарта JBIT9640-1999
выход провода Вверх
Применение:
специальный Трансформатор печной HSSPK-5500/10 используются для Электродуговой печи
1) Резервуар масла: диаметром 610х(2200+400)
2) Крышка резервуара: 2 шт.
3) Измеритель уровня масла: YZF2-200 –шт.
4) Поглотитель влаги- 2 шт.
5) Газовое реле QJ-50, 1 шт.
6) Бочка – 1 шт.
7) Газовое реле QJ-25, 1 шт.
Сборка проводниковой группы -3шт.
9) Муфта-BD-10/400
10) Клапан освобождения давления YSF5-55/80KJ-1шт.
11) Сигнальный термоизмеритель IBMY-803 A/XMT-288FC- 1 шт.
12) Сборка железа – 1 шт.
13) Высоковольтная обмотка – 3 шт.
14) Переключатель нагрузки НМК-8 1 шт.
15) Низковольтная обмотка – 3 шт.
16) Обмотка регулирования напряжения – 3 шт.
17) Масло трансформатора DB-25 6050 кг.
с/у Арман
+77017770581, +7(7172)240194
Для печного трансформатора мощностью 120 МВА, напряжение 35/1.2 кВ пришлите данные опытов ХХ и КЗ (паспортные данные). Для определения параметров Т образное схему замещение.
Меня интересует с отношение между L и R обмоток этого специального для электросталеплавильное печные трансформатора.
С уважением, Бехруз Табаров.
Здравствуйте, меня интересует автотрансформатор с номинальной мощностью 85 kVa для индукционно- канальной печи чешского производства. Имеются ли у Вас такой трансформатор? Какогоего цена? Трансформатор ступенчатым повышением мощности. Спасибо!
Источник https://leg.co.ua/transformatory/praktika/osobennosti-konstrukcii-i-raboty-elektropechnyh-transformatorov.html
Источник https://studwood.net/1764863/tovarovedenie/transformatory_dugovyh_pechey
Источник https://silovoytransformator.ru/stati/pechnye-transformatory.htm
