Máy biến áp lò hồ quang

Vận hành lò hồ quang là một trong những nhiệm vụ đòi hỏi khắt khe nhất đối với máy biến áp điện. Tải chuyển từ mạch hở sang trạng thái gần với sự cố bắt vít trong vòng chưa đầy một giây và chu trình này lặp lại nhiều lần trong một lần gia nhiệt. Máy biến áp được chế tạo cho dịch vụ này phải xử lý dòng điện cực đại, lực điện từ mạnh và thay đổi nấc điều chỉnh thường xuyên mà không làm giảm độ tin cậy. Máy biến áp Yulan cung cấp máy biến áp điện lò hồ quang từ 1000 kVA đến 80.000 kVA, với các lựa chọn điện áp sơ cấp là 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV và 110 kV. Công việc thiết kế tuân theo tiêu chuẩn IEC 60076, GB/T 10229 và các yêu cầu cụ thể của nhà sản xuất lò.

Điều kiện hoạt động định hình thiết kế

Không giống như máy biến áp phân phối hầu hết thời gian vận hành ở mức tải định mức, máy biến áp lò hồ quang dành phần lớn thời gian hoạt động trong điều kiện nhất thời. Giai đoạn tan chảy đặc biệt nghiêm trọng. Phế liệu dịch chuyển không thể đoán trước, các điện cực chạm vào điện tích và dòng điện thứ cấp có thể vượt quá gấp đôi giá trị định mức trong thời gian ngắn. Những sự kiện này không phải là lỗi theo nghĩa truyền thống, nhưng máy biến áp phải tồn tại liên tục trong suốt thời gian sử dụng của nó.

Phía thứ cấp hoạt động ở điện áp thấp, thường từ 100 V đến 800 V tùy thuộc vào quy mô và quy trình lò, trong khi dòng điện thứ cấp có thể đạt tới hàng chục nghìn ampe. Sự kết hợp này đòi hỏi tiết diện dây dẫn nặng, các nhánh cuộn dây song song và kết cấu đỡ dây dẫn chắc chắn. Trở kháng ngắn mạch cũng được đặt cao hơn so với máy biến áp tiêu chuẩn, thường nằm trong khoảng từ 6% đến 12%, để hạn chế dòng điện đạt đỉnh và giữ cho hồ quang ổn định.

Phương pháp thiết kế cho nhiệm vụ nặng nề

Máy biến áp điện lò hồ quang được xây dựng dựa trên một số quyết định cốt lõi ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ sử dụng.

Sắp xếp cuộn dây

Cuộn dây thứ cấp thường được chia thành nhiều đường dẫn song song để quản lý mật độ dòng điện. Dây dẫn chuyển vị thường được sử dụng ở các công suất lớn hơn và các đầu cuộn dây được bố trí cẩn thận sao cho dòng điện phân chia đều giữa các sợi song song. Việc chia sẻ dòng điện không đồng đều tạo ra các điểm nóng và rút ngắn tuổi thọ cách điện.

Kiểm soát trở kháng

Giá trị trở kháng không được chọn từ một bảng cố định. Nó xuất phát từ nghiên cứu về điện của lò, giúp cân bằng độ ổn định của hồ quang với nhu cầu hạn chế ứng suất ngắn mạch. Trở kháng cao hơn làm giảm đỉnh dòng điện nhưng cũng làm giảm công suất cung cấp cho hồ quang. Nhà sản xuất máy biến áp điều chỉnh hình dạng cuộn dây và đường dẫn từ thông rò rỉ để đáp ứng giá trị quy định trong phạm vi dung sai hẹp.

Tùy chọn lò phản ứng loạt

Một số hệ thống lắp đặt bao gồm một lò phản ứng nối tiếp, bên trong thùng máy biến áp hoặc dưới dạng một bộ phận riêng biệt. Điều này phổ biến hơn khi lưới điện yếu hoặc khi giai đoạn tan chảy sớm gây ra hiện tượng sụt giảm phế liệu thường xuyên. Lò phản ứng tích hợp giúp tiết kiệm không gian, nhưng lò phản ứng riêng biệt dễ kiểm tra và thay thế hơn. Quyết định phụ thuộc vào cách bố trí địa điểm và triết lý bảo trì.

Nhiệm vụ thay đổi vòi

Hầu hết các máy biến áp lò hồ quang đều sử dụng chức năng thay đổi nấc khi có tải. Bộ chuyển đổi vòi hoạt động thường xuyên hơn nhiều so với máy biến áp điện vì điện áp lò phải được điều chỉnh giữa quá trình nấu chảy và tinh chế. Điển hình là 13 đến 19 vị trí và bộ đổi vòi phải được xếp hạng để hoạt động thường xuyên khi có tải. Một số dự án chỉ định bố trí công tắc chọn và công tắc chuyển hướng riêng biệt để có tuổi thọ tiếp xúc lâu hơn.

Lựa chọn hệ thống làm mát

Các đơn vị vừa và nhỏ có thể sử dụng làm mát tự nhiên bằng không khí dầu tự nhiên hoặc làm mát không khí cưỡng bức. Lò lớn với mật độ tổn thất cao thường cần làm mát bằng nước dầu cưỡng bức. Hệ thống làm mát bằng nước yêu cầu kiểm soát áp suất nghiêm ngặt: áp suất dầu phải luôn vượt quá áp suất nước để mọi rò rỉ sẽ di chuyển từ dầu sang nước chứ không phải ngược lại.

Tổng quan về thông số kỹ thuật

Bảng dưới đây đưa ra một loạt các thông số chung cho loạt máy biến áp lò hồ quang. Các giá trị chính xác được thiết lập trong giai đoạn thiết kế cho từng dự án.

Ghi chú kỹ thuật để lựa chọn

Dải điện áp thứ cấp

Phạm vi điện áp thứ cấp được xác định bởi quá trình lò và hồ sơ nóng chảy. Nó không phải là một giá trị cố định. Nhà thiết kế máy biến áp làm việc với nhà chế tạo lò nung để đảm bảo rằng vòi thấp nhất cung cấp đủ năng lượng hồ quang trong quá trình tinh chế và vòi cao nhất không gây quá áp cho các điện cực trong quá trình nóng chảy.

Niềng răng cơ khí

Lực ngắn mạch lặp đi lặp lại gây ra sự dịch chuyển của cuộn dây và hao mòn cách điện. Cấu trúc kẹp phải giữ chắc các cuộn dây mà không nén quá mức lớp cách điện. Một số thiết kế sử dụng thanh giằng dự ứng lực và tấm chịu lực lò xo để duy trì lực kẹp trong suốt tuổi thọ của máy biến áp.

Cân nhắc về yếu tố hài hòa và công suất

Tải trọng lò hồ quang là phi tuyến tính và tạo ra sóng hài. Bản thân máy biến áp không loại bỏ được các sóng hài này, nhưng thiết kế cuộn dây có thể bao gồm biên nhiệt bổ sung để xử lý các tổn thất bổ sung. Việc hiệu chỉnh hệ số công suất thường được xử lý riêng ở thanh cái lò hoặc cấp trạm biến áp.

Đề án bảo vệ

Máy biến áp lò hồ quang yêu cầu bảo vệ có thể phân biệt giữa các quá độ vận hành bình thường và các sự cố thực tế. Rơle quá dòng phải được đặt với độ trễ đủ để tránh bị vấp khi đoản mạch điện cực. Bảo vệ vi sai là phổ biến nhưng phải phối hợp với sự thay đổi dòng điện thường xuyên của lò.

Xác minh sản xuất và chất lượng

Yulan Transformer chế tạo máy biến áp lò hồ quang trong điều kiện sản xuất được kiểm soát. Các lớp lõi được cắt và xếp chồng lên nhau bằng thiết bị tự động. Các cuộn dây được quấn bằng các dây dẫn chuyển vị khi cần thiết và được làm khô trong hệ thống chân không pha hơi dầu hỏa sau khi lắp ráp. Thùng chứa và các bộ phận thép bên ngoài được phun cát và hoàn thiện bằng sơn tĩnh điện để tăng độ bền trong môi trường công nghiệp.

Mỗi thiết bị đều trải qua các thử nghiệm định kỳ bao gồm điện trở cuộn dây, tỷ số điện áp, điện trở cách điện, khả năng chịu tần số nguồn, quá điện áp cảm ứng, tổn thất không tải, tổn thất tải và trở kháng ngắn mạch. Do nhiệm vụ vận hành khắc nghiệt nên nhiều khách hàng cũng yêu cầu tính toán khả năng chịu ngắn mạch hoặc xác minh thử nghiệm điển hình. Bộ đổi vòi được vận hành theo một trình tự hoàn chỉnh trước khi xuất xưởng để xác nhận việc chuyển mạch đáng tin cậy.

Công ty có các chứng chỉ ISO 9001:2015, ISO 14001 và ISO 45001. Hồ sơ kiểm nghiệm được lưu trữ theo số seri và liên kết với lô nguyên liệu, hồ sơ sản xuất để truy xuất nguồn gốc.

Câu hỏi từ người vận hành lò

Dải điện áp thứ cấp được thiết lập như thế nào?

Người xây dựng lò cung cấp đường cong điện áp cần thiết để nấu chảy và tinh chế. Sau đó, người thiết kế máy biến áp sẽ chọn các vị trí phân nhánh sao cho công suất hồ quang phù hợp với yêu cầu của quy trình ở từng giai đoạn. Việc thay đổi dải điện áp sau khi phê duyệt thiết kế thường yêu cầu phải làm lại cách bố trí cuộn dây.

Tuổi thọ dự kiến ​​của máy biến áp lò hồ quang là bao nhiêu?

Với việc bảo trì và vận hành phù hợp trong giới hạn thiết kế, nhiều tổ máy vẫn có thể hoạt động được từ 20 đến 30 năm. Tuổi thọ thực tế phụ thuộc vào số lần lò hoạt động mỗi ngày, nhiệm vụ thay vòi và chất lượng bảo trì hệ thống làm mát. Sự lão hóa của vật liệu cách nhiệt được tăng tốc do chu kỳ nhiệt thường xuyên và rung động cơ học.

Máy biến áp lò hồ quang có thể được sử dụng để tinh chế muôi không?

Trong nhiều trường hợp thì có, nhưng nhiệm vụ thì khác. Lò luyện tinh bằng muôi hoạt động ở công suất thấp hơn và chu kỳ ngắn hơn, do đó ứng suất nhiệt và cơ học ít nghiêm trọng hơn. Một máy biến áp được thiết kế cho lò nấu chảy có thể có kích thước quá khổ để tinh chế bằng lò nung, nhưng nó có thể được sử dụng nếu dải điện áp và trở kháng phù hợp. Điều ngược lại không phải lúc nào cũng đúng.

Nguyên nhân gây ra tiếng ồn lớn khi lò hoạt động?

Tiếng ồn lớn trong quá trình tan chảy xuất phát từ dòng điện cao và lực điện từ sinh ra trong cuộn dây và dây dẫn. Độ ồn cao nhất khi dòng điện thứ cấp đạt cực đại. Việc kẹp và đỡ chì đúng cách sẽ làm giảm độ rung, nhưng vẫn có một số tiếng ồn khi làm việc với lò hồ quang.

Bao lâu thì nên kiểm tra dầu?

Mẫu dầu phải được lấy ít nhất mỗi năm một lần để phân tích khí hòa tan. Trong chế độ làm việc nặng nhọc, có thể lấy mẫu thường xuyên hơn, đặc biệt nếu máy biến áp đã từng bị đoản mạch lặp đi lặp lại hoặc nếu hệ thống làm mát có dấu hiệu rò rỉ. Xu hướng gia tăng của các khí dễ cháy cho thấy ứng suất cách điện đang gia tăng và cần được nghiên cứu.

Năng lực sản xuất

Cơ sở sản xuất hỗ trợ sản xuất máy biến áp lò hồ quang có cấp điện áp lên đến 110 kV. Các nguồn lực sẵn có bao gồm sức nâng 80 tấn, hệ thống sấy chân không pha hơi dầu hỏa 400 kW, hệ thống kiểm tra xung 1.200 kV và máy biến áp thử nghiệm tần số nguồn không phóng điện cục bộ 400 kV. Những khả năng này cho phép công ty xử lý các cụm lõi và cuộn dây lớn cũng như thực hiện các thử nghiệm điện môi cần thiết cho lò điện áp cao.

Đối với một dự án cụ thể, bộ phận kỹ thuật có thể cung cấp thiết kế sơ bộ dựa trên sơ đồ đường đơn và dữ liệu lò của khách hàng. Điều này bao gồm kích thước ước tính, trọng lượng, tính toán tổn thất và biểu đồ điện áp của vòi. Liên hệ với Yulan Transformer để thảo luận thêm.