Transformador de potencia de horno de arco sumergido

Los transformadores de potencia de horno de arco sumergido se utilizan para producir ferroaleaciones, carburo de calcio, silicio industrial y materiales similares. Los electrodos permanecen enterrados en la carga durante la operación, por lo que la carga eléctrica es más estable que en un horno de arco abierto, pero la corriente secundaria es extremadamente alta y el factor de potencia suele ser bajo. Yulan Transformer suministra transformadores de horno de arco sumergido de 1000 kVA a 80 000 kVA, con voltajes primarios de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV o 110 kV. La tensión secundaria y la disposición de las tomas se adaptan al tipo de horno y al material que se funde.

Lo que distingue a este deber

● Voltaje secundario: generalmente de 100 V a 300 V, según el tamaño del horno y el producto.

● Corriente secundaria: puede superar los 30.000 A en hornos grandes

● Patrón de carga: relativamente estable, pero los períodos prolongados a plena carga crean estrés térmico

● Factor de potencia: a menudo entre 0,7 y 0,8, lo que requiere compensación a nivel del sistema.

● Servicio de cambiador de tomas: ajustes frecuentes de voltaje durante las diferentes etapas de fundición.

● Impedancia: superior a la de un transformador de potencia estándar para limitar las oscilaciones de corriente y proteger los devanados.

Rango de especificaciones

Modelos de referencia

Los datos siguientes proceden de entregas anteriores. Los valores finales están confirmados en los documentos de fábrica.

La tensión primaria se puede adaptar desde 6 kV hasta 110 kV. Un voltaje más alto reduce las pérdidas de corriente primaria y de línea, pero aumenta los requisitos de aislamiento y el espacio del sitio.

Consideraciones de diseño

Disposición de bobinado y plomo.

Los devanados secundarios utilizan conductores transpuestos con múltiples ramas paralelas. Los cables están formados por barras de cobre apiladas con direcciones de corriente opuestas para reducir los campos magnéticos externos. Se montan grandes tableros de terminales en la pared del tanque para gestionar la resistencia de contacto y simplificar las conexiones de campo.

Selección de impedancia

La impedancia no es un valor estándar fijo. Lo especifica el diseñador eléctrico del horno en función del nivel de cortocircuito de la red y del proceso de fundición. Una impedancia más alta limita los picos de corriente y estabiliza la carga, pero también reduce la entrada de energía efectiva. Los valores típicos para los hornos de arco sumergido se sitúan entre el 6% y el 15%.

Cambiador de tomas bajo carga

La mayoría de las unidades grandes utilizan el cambio de tomas bajo carga porque el voltaje del horno debe ajustarse a medida que la carga se funde y la resistencia cambia. El cambiador de tomas opera con frecuencia y debe seleccionarse para trabajos pesados. Algunas instalaciones utilizan una disposición gruesa-fina para reducir el desgaste de los contactos.

Enfriamiento

La densidad de pérdida es alta, por lo que el enfriamiento forzado por agua con aceite o el enfriamiento forzado por aire con aceite es común en unidades más grandes. Los sistemas enfriados por agua deben mantener la presión del aceite por encima de la presión del agua para evitar la entrada de agua. La clasificación del enfriador debe incluir pérdidas adicionales por corrientes armónicas, no solo la corriente fundamental.

Armónicos y pérdidas parásitas.

La carga contiene contenido armónico que aumenta las pérdidas por remolinos en el devanado y el calentamiento estructural. Se instala un blindaje magnético en la superficie interior del tanque y las secciones transversales de los conductores incluyen un margen para el calentamiento armónico. Estas medidas evitan puntos calientes durante recorridos prolongados a plena carga.

Preguntas comunes

¿Puede un transformador de horno de arco sumergido reemplazar a un transformador de horno de arco abierto?

Generalmente no. Los dos tipos de hornos tienen un comportamiento de carga diferente. Los hornos de arco abierto producen violentas oscilaciones de corriente que requieren un refuerzo especial contra cortocircuitos. Los hornos de arco sumergido tienen una corriente más estable pero un estrés térmico mayor. Intercambiarlos requeriría una revisión completa de la impedancia, el rango de derivación y la resistencia mecánica.

¿Por qué el alcance del grifo es tan amplio?

La resistencia de la carga cambia a medida que se funde y reacciona. El operador ajusta el voltaje para controlar la temperatura del horno y la velocidad de reacción. Un rango de grifo más amplio permite un control más preciso sobre el proceso, lo cual es especialmente importante para productos como el carburo de calcio o el silicio metálico.

¿Cuál es el factor de potencia típico?

La mayoría de los hornos de arco sumergido funcionan con un factor de potencia entre 0,7 y 0,8. Los condensadores de compensación generalmente se instalan en la subestación o en la barra del horno para mejorar el factor de potencia general de la planta y reducir los cargos por demanda.

¿Cómo afecta el voltaje primario al diseño?

Un voltaje primario más alto, como 110 kV, reduce la corriente primaria para una potencia nominal determinada. Esto permite cables y aparamenta más pequeños en el lado primario y reduce las pérdidas de línea. Sin embargo, los niveles de aislamiento aumentan y el transformador se vuelve físicamente más grande y más caro.

¿Qué mantenimiento requiere el sistema de refrigeración?

Para el enfriamiento forzado de agua y aceite, la presión del aceite siempre debe exceder la presión del agua. Los tubos del enfriador deben limpiarse según un cronograma basado en la calidad del agua. El sistema de enfriamiento debe comenzar antes de que se energice el transformador y continuar funcionando después del apagado hasta que baje la temperatura del devanado.

Producción y Verificación

Yulan Transformer produce transformadores para hornos desde 1999, y suministra unidades de hornos de arco sumergido a productores de ferroaleaciones, carburo de calcio y metal de silicio. La fábrica está equipada con una capacidad de elevación de 80 toneladas, un sistema de secado al vacío en fase vapor de queroseno de 400 kW, un sistema de prueba de impulso de 1.200 kV y un transformador de prueba de frecuencia eléctrica libre de descarga parcial de 400 kV. Cada unidad se somete a pruebas de resistencia de CC del devanado, relación de voltaje, resistencia de aislamiento, resistencia a la frecuencia industrial, sobretensión inducida, pérdida sin carga, pérdida de carga, impedancia de cortocircuito y funcionamiento del cambiador de tomas en carga antes del envío. Los registros de prueba se archivan por número de serie y se vinculan a registros de devanado y apilamiento de núcleos. La empresa cuenta con las certificaciones ISO 9001:2015, ISO 14001 e ISO 45001.

Para diseños específicos del proyecto, cálculos de pérdidas o esquemas, comuníquese con el departamento técnico de Yulan Transformer.