Elektroofentransformator zur Raffinierung

Raffinieröfen, einschließlich Pfannenraffinierstationen und Vakuumentgasungseinheiten, sind der Primärschmelze nachgeschaltet. Der Elektroofentransformator für die Raffination, der den Raffinierungslichtbogen liefert, muss präzise Leistungsschritte liefern, anstatt heftige Kurzschlussstöße zu absorbieren. Yulan Transformer baut elektrische Ofentransformatoren für Raffinerieaufgaben von 1000 kVA bis 80.000 kVA mit Primärspannungen von 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV oder 110 kV. Sekundärspannung und Abgriffsequenzen werden aus der Raffinationsleistungskurve und den vom Stahlwerk bereitgestellten Kurznetzdaten entwickelt.

Betriebsprofil

Frischlichtbögen sind kürzer und stabiler als Schmelzlichtbögen. Die Elektroden sind typischerweise in Schlacke getaucht und die Stromschwankungen sind geringer. Dies verringert die mechanische Belastung der Wicklungen, erhöht jedoch die Anforderungen an den Stufenschalter. Zur Steuerung der Temperatur und der Legierungsrückgewinnung werden häufig Leistungsanpassungen vorgenommen, sodass der Laststufenschalter möglicherweise Dutzende Male pro Tag in Betrieb ist. Der Transformator muss auch wiederholten Temperaturwechseln standhalten, da die Wärme nacheinander verarbeitet wird.

Ein weiterer Unterschied besteht in der Interaktion mit dem Kurznetzwerk. Der Abstand zwischen den Sekundäranschlüssen des Transformators und den Elektroden führt zu einer Impedanz, die die effektive Lichtbogenspannung verringert. Die Auslegung des Transformators muss diesen Spannungsabfall berücksichtigen, sonst bleibt die Raffinierungsleistung hinter dem Ziel zurück.

Herstellung und Verifizierung

Yulan Transformer produziert seit 1999 Ofentransformatoren und betreibt Raffinierungsofeneinheiten in mehreren Stahlwerken. Die Fabrik ist mit einer Hebekapazität von 80 Tonnen, einem 400-kW-Kerosin-Dampfphasen-Vakuumtrocknungssystem, einem 1.200-kV-Impulsprüfsystem und einem teilentladungsfreien 400-kV-Netzfrequenzprüftransformator ausgestattet. Jede Einheit wird vor dem Versand Tests des Wicklungsgleichstromwiderstands, des Spannungsverhältnisses, des Isolationswiderstands, der Netzfrequenzfestigkeit, der induzierten Überspannung, des Leerlaufverlusts, des Lastverlusts, der Kurzschlussimpedanz und des Laststufenschalterbetriebs unterzogen. Prüfprotokolle werden nach Seriennummer archiviert und können auf Materialchargen und Wickelprotokolle zurückgeführt werden. Das Unternehmen verfügt über die Zertifizierungen ISO 9001:2015, ISO 14001 und ISO 45001.

Spezifikationsbereich

Typische Konfigurationen nach Pfannengröße

Die folgende Tabelle ist aus vergangenen Projekten zusammengestellt und soll als allgemeiner Leitfaden dienen. Die endgültigen Parameter werden in der technischen Vereinbarung bestätigt.

Designhinweise

Kurzzeitiger Spannungsabfall im Netz

Der Elektroofentransformator zur Raffinierung der Sekundärspannung muss hoch genug eingestellt werden, um den Kabel- und Sammelschienenabfall zwischen dem Transformator und den Elektroden auszugleichen. Der Kunde sollte die Impedanz und Länge des kurzen Netzwerks angeben, damit das Wicklungsdesign entsprechend angepasst werden kann.

Auswahl des Stufenschalters

Der Raffineriebetrieb erfordert häufige Hahnwechsel. Standard-Leistungstransformator-Stufenschalter erreichen möglicherweise nicht die erwartete Kontaktlebensdauer. Bevorzugt werden Laststufenschalter vom Vakuumtyp oder Einheiten, die speziell für den Ofenbetrieb ausgelegt sind. Empfehlenswert ist außerdem ein separates Ölfiltersystem für den Stufenschalterraum.

Wicklungskonstruktion

Da die Sekundärströme hoch sind, werden vertauschte Leiter oder mehrere Parallelzweige verwendet. Endtranspositionen sorgen für eine gleichmäßige Stromverteilung. Die Leitungen bestehen aus Kupferstäben, die nach Möglichkeit für eine gleichphasige umgekehrte Parallelschaltung angeordnet sind, wodurch externe Magnetfelder und strukturelle Erwärmung reduziert werden.

Thermocycling

Der Batch-Betrieb führt zu wiederholtem Aufheizen und Abkühlen. Die Klemmstruktur nutzt vorgespannte Zugstangen und federbelastete Druckplatten, um den Wickeldruck aufrechtzuerhalten, ohne die Isolierung zu beschädigen. Der Anstieg der Oberöltemperatur wird unter kontinuierlichen Volllastbedingungen überprüft, nicht unter Annahme einer kurzzeitigen Überlastung.

Harmonische und Blindleistung

Der Frischlichtbogen erzeugt harmonische Ströme und einen nacheilenden Leistungsfaktor, typischerweise zwischen 0,75 und 0,85. Leiterquerschnitte und Abschirmung berücksichtigen Spielraum für Oberschwingungsverluste. Die Blindleistungskompensation erfolgt auf Systemebene.

Häufig gestellte Fragen

Kann ein Raffinierungsofentransformator zum Primärschmelzen verwendet werden?

Es wird nicht empfohlen. Schmelzofentransformatoren sind für höhere Impedanzen und stärkere Kurzschlusskräfte ausgelegt. Ein Raffinerietransformator übersteht die häufigen Beinahe-Kurzschlüsse beim Schmelzen von Schrott möglicherweise nicht. Die umgekehrte Richtung, die Verwendung eines Schmelztransformators zum Raffinieren, ist manchmal möglich, aber der Abgriffsbereich und die Spannungsstufen passen möglicherweise nicht zum Raffinierungsprozess.

Wie wird der Sekundärspannungsbereich bestimmt?

Der Ofenbauer stellt die Spannungskurve basierend auf Pfannengröße, Elektrodendurchmesser und Stahlsorte bereit. Der Transformatorkonstrukteur rechnet dies in Windungen und Stufenstellungen um. Eine Änderung der Sekundärspannung nach der Bauartgenehmigung erfordert eine Überarbeitung der Wicklung.

Ist eine Wasserkühlung für die Raffinierung von Ofentransformatoren erforderlich?

Unterhalb von ca. 8000 kVA ist in der Regel eine Luftkühlung ausreichend. Oberhalb dieser Nennleistung oder wenn der Platz begrenzt ist, verringert die Wasserkühlung die Kühlergröße, erfordert jedoch mehr Wartung. Der Öldruck muss immer den Wasserdruck übersteigen, um das Eindringen von Wasser zu verhindern.

Wie viele Hahnstellungen sind geeignet?

Für einfachen Kohlenstoffstahl reichen 5 bis 8 Gewindebohrer. Für eine feinere Temperaturregelung sind bei legierten und rostfreien Stählen häufig 11 bis 15 Gewindebohrer erforderlich. Mehr Abgriffe erhöhen die Kosten des Stufenschalters und fügen potenzielle Fehlerquellen hinzu, daher sollte die Anzahl den Prozessanforderungen entsprechen.

Welche Standortbedingungen beeinflussen die Installation?

Raffinationsbereiche weisen hohe Umgebungstemperaturen und Staub auf. Der Transformator sollte an einem gut belüfteten Ort ohne Schlackespritzer aufgestellt werden. Für Außenanlagen sind wetterfeste Klemmenkästen und Schaltschränke erforderlich. Eine hohe Umgebungstemperatur verringert die Kühlleistung, daher muss die Kühlerleistung entsprechend angepasst werden.