Transformador de horno eléctrico de refinación

Los transformadores del horno eléctrico de refinación se encuentran entre el taller de fundición y la coladora, y su comportamiento eléctrico difiere del de las unidades de fusión en formas que afectan tanto el diseño como la planificación del mantenimiento. La estabilidad del arco es mayor, pero el transformador se conmuta y se conecta con mucha más frecuencia. En un horno cuchara típico, el cambiador de tomas en carga puede completar de 50 a 80 operaciones en un solo día, y el transformador mismo puede realizar de 20 a 30 calentamientos por día en un taller de alto rendimiento. En un año, esto equivale a decenas de miles de cambios de tomas y ciclos térmicos. Yulan Transformer fabrica transformadores para hornos de refinación de 1000 kVA a 80 000 kVA, con voltajes primarios de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV o 110 kV. Los pasos de voltaje y toma secundarios siguen el programa de energía de refinación y los datos de red corta proporcionados por la planta siderúrgica.

Rango de especificaciones

Prioridades de diseño

Vida útil del cambiador de tomas: el mecanismo de conmutación debe soportar operaciones frecuentes sin un desgaste excesivo de los contactos.

Precisión del paso de voltaje: el control preciso es importante porque la ventana de temperatura del acero suele ser estrecha.

Coincidencia de red corta: la tensión secundaria del transformador debe compensar la caída del cable y de la barra colectora hacia los electrodos.

Tolerancia a los ciclos térmicos: el calentamiento y enfriamiento repetidos requieren una sujeción estable del devanado.

Margen armónico: el arco produce corrientes armónicas que añaden pérdidas por remolinos en el devanado.

Interacción con la red: las oscilaciones de potencia por lotes pueden provocar fluctuaciones de voltaje en redes de suministro débiles.

Configuraciones de referencia por tamaño de cucharón

Compilado de proyectos anteriores. Los parámetros finales se confirman en el acuerdo técnico.

Puntos de ingeniería adicionales

Regulación de transformadores y electrodos.

El arco de refinación está controlado por un regulador de electrodo que ajusta la posición del electrodo para mantener una corriente o impedancia objetivo. La impedancia del transformador afecta directamente la respuesta del regulador. Una falta de coincidencia entre la impedancia del transformador y la configuración del regulador puede causar fluctuaciones de corriente o una respuesta lenta. Por este motivo, el valor de la impedancia se debe compartir con el proveedor de automatización durante la fase de diseño.

Operación paralela

o dividir caminos de poder. En este caso, las dos unidades deben tener pasos de impedancia y voltaje coincidentes; de lo contrario, la distribución de corriente se vuelve desigual y una unidad transporta más carga que la otra. La coincidencia se verifica mediante prueba antes del envío.

Servicio de desgasificación al vacío

Las unidades de desgasificación al vacío, incluidas las estaciones VD y VOD, utilizan el mismo tipo de transformador pero con diferentes patrones de funcionamiento. Los calentamientos son más cortos y la potencia suele ser menor, pero el transformador aún necesita todo el rango de tomas. En ocasiones, el sistema de enfriamiento puede dimensionarse para pérdidas menores porque el ciclo de trabajo es menos exigente que el de una estación de horno cuchara.

Compensación de caída de voltaje

La red corta entre los terminales secundarios del transformador y los electrodos puede caer entre un 5% y un 10% del voltaje secundario a alta corriente. El diseñador del transformador debe conocer la resistencia y la reactancia de la red corta para establecer el voltaje secundario sin carga lo suficientemente alto como para compensar. Si estos datos no están disponibles en la etapa de diseño, es posible que el horno no alcance su potencia nominal.

Acceso de mantenimiento

Las áreas de refinación son calurosas, polvorientas y, a veces, congestionadas. El transformador del horno eléctrico de refinación debe ubicarse de manera que permita el acceso a los casquillos, al cambiador de tomas y al equipo de enfriamiento sin quitar estructuras importantes. Los gabinetes de control deben ubicarse lejos de zonas de salpicadura de escoria.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la causa más común del tiempo de inactividad del transformador de refinación?

El desgaste de los contactos del cambiador de tomas es el problema principal en el servicio de refinación, seguido de los problemas del sistema de enfriamiento. Las fallas en los devanados son menos comunes porque el arco es más estable que en servicio de fusión. La inspección periódica del cambiador de tomas y de la calidad del aceite ayuda a prevenir interrupciones no planificadas.

¿Con qué frecuencia se debe cambiar el aceite del cambiador de tomas?

El aceite del compartimento del cambiador de tomas se degrada más rápido que el aceite del tanque principal debido a la formación de arcos durante la conmutación. Muchos operadores reemplazan o filtran el aceite del cambiador de tomas cada 6 a 12 meses, dependiendo del número de operaciones. El análisis de gases disueltos del aceite del cambiador de tomas puede proporcionar una advertencia temprana del desgaste de los contactos.

¿Puede el transformador funcionar a plena carga de forma continua?

Los transformadores de refinación generalmente están diseñados para el ciclo de refinación real, no para carga completa continua. Sin embargo, algunas plantas realizan calentamientos prolongados a alta potencia. El usuario debe proporcionar el perfil de carga esperado para que se pueda verificar el diseño térmico para el trabajo real.

¿Qué pasa si la impedancia es demasiado baja?

La baja impedancia permite corrientes de cortocircuito más altas y puede provocar una regulación del arco inestable. También aumenta los picos de corriente durante el contacto del electrodo con el baño de acero. El diseñador eléctrico establece el rango de impedancia y el fabricante del transformador debe cumplirlo dentro de una tolerancia estrecha.

¿Cómo se protege el transformador contra los transitorios del horno de arco?

La protección incluye relés de sobrecorriente con retardos de tiempo para superar transitorios normales, protección diferencial para fallas internas y monitoreo de temperatura para los devanados y el aceite. Los descargadores de sobretensiones protegen contra sobretensiones de conmutación y de rayos.

Fabricación y Verificación

Yulan Transformer produce transformadores para hornos desde 1999, con unidades de refinación en servicio en varias plantas siderúrgicas. La fábrica opera con una capacidad de elevación de 80 toneladas, un sistema de secado al vacío de queroseno en fase vapor de 400 kW, un sistema de prueba de impulso de 1200 kV y un transformador de prueba de frecuencia eléctrica libre de descarga parcial de 400 kV. Las pruebas de rutina cubren la resistencia del devanado, la relación, la resistencia de aislamiento, la resistencia a la frecuencia industrial, la sobretensión inducida, la pérdida sin carga, la pérdida con carga y la impedancia de cortocircuito. Los cambiadores de tomas pasan por todas las posiciones antes del envío. Los datos de prueba se archivan por número de serie y se vinculan a los registros de devanado y ensamblaje del núcleo. La empresa cuenta con las certificaciones ISO 9001:2015, ISO 14001 e ISO 45001.

Para diseños específicos del proyecto, coincidencia de redes cortas o dibujos de contorno, comuníquese con el departamento técnico de Yulan Transformer.