Transformer Relau Arka Terendam

Relau arka tenggelam (SAF) — juga dikenali sebagai relau elektrik untuk peleburan — digunakan untuk menghasilkan ferroaloi, kalsium karbida, silikon industri dan produk yang serupa. Pengubahnya berbeza daripada relau arka elektrik standard (EAF) dari segi ciri beban: dalam SAF, elektrod terendam dalam cas relau, dan haba dijana terutamanya melalui rintangan cas itu sendiri, dengan nyahcas arka memainkan peranan kedua. Akibatnya, beban adalah agak stabil, namun arus sekunder adalah sangat tinggi dan faktor kuasa adalah rendah; ini memerlukan reka bentuk khusus mengenai julat peraturan voltan dan impedans.

Transformer Yulan mengeluarkan Transformer Relau Arka Tenggelam s  dengan kapasiti antara 1,000 kVA hingga 80,000 kVA. Voltan primer boleh menampung 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV, dan 110 kV, manakala voltan sekunder dan bilangan langkah pengawalan voltan ditentukan berdasarkan jenis relau dan bahan khusus yang dilebur.

Muatan dan Ciri Reka Bentuk

Arus Tinggi, Voltan Sederhana

Voltan sekunder SAF biasanya berjulat dari 100 V hingga 300 V — lebih tinggi daripada EAF tetapi lebih rendah daripada relau kalsium karbida. Arus sekunder boleh mencapai puluhan ribu ampere; belitan menggunakan berbilang konduktor selari atau konduktor terpindah, dan plumbum keluaran terdiri daripada bar bas kuprum berbilang lapisan.

Faktor Kuasa Rendah

Variasi dalam rintangan cas relau menghasilkan beban induktif, dengan faktor kuasa biasanya jatuh antara 0.7 dan 0.8. Reka bentuk pengubah mesti mengambil kira keperluan kuasa reaktif, dan beberapa projek menggabungkan peranti pampasan pada bahagian sistem.

Beban yang Agak Stabil

Tidak seperti lonjakan litar pintas yang ganas yang dilihat dalam EAF, SAF mengalami turun naik semasa yang lebih kecil; walau bagaimanapun, ia beroperasi pada beban penuh untuk tempoh yang lama, yang membawa kepada pengumpulan haba yang ketara. Penggulungan dan teras mesti disahkan untuk kenaikan suhu di bawah keadaan operasi arus tinggi yang berterusan.

Julat Pengawalseliaan Voltan Luas

Peringkat peleburan yang berbeza memerlukan voltan yang berbeza; penukaran paip atas beban (OLTC) biasanya melibatkan 13 hingga 27 langkah, dengan beberapa relau kalsium karbida yang besar memerlukan lebih banyak lagi. Penukar pili mesti mampu beroperasi dengan kerap dan kapasiti pembawa arus yang mampan.

Parameter Teknikal

Model Perwakilan dan Data Rujukan

Nota: Voltan utama boleh direka bentuk antara 6 kV dan 110 kV mengikut keperluan pengguna, dengan pelarasan yang sepadan dengan impedans dan dimensi luaran.

Sorotan Reka Bentuk

Penggulungan dan Plumbum

Penggulungan sekunder menggunakan konduktor transpos, dengan transposisi berbilang cawangan selari di hujung untuk memastikan pengagihan arus seragam. Bar bas kuprum berbilang lapisan digunakan untuk plumbum keluar, dengan bar bas bersebelahan membawa arus ke arah yang bertentangan untuk mengurangkan medan magnet luaran. Papan terminal kawasan besar dipasang pada dinding sisi tangki untuk meminimumkan rintangan sentuhan.

Pemilihan Impedans

Transformer relau arka tenggelam biasanya menampilkan galangan yang lebih tinggi daripada pengubah kuasa dengan kapasiti yang sama untuk mengehadkan arus litar pintas dan memperbaiki keadaan operasi relau. Nilai khusus ditentukan oleh pengeluar relau dan pereka elektrik berdasarkan kapasiti litar pintas grid dan proses peleburan. Impedans tinggi mengurangkan kuasa input berkesan, manakala impedans rendah meningkatkan turun naik semasa; nilai yang seimbang mesti dipilih.

On-Load Tap Changer (OLTC)

Transformer relau arka tenggelam berkapasiti besar hampir secara eksklusif menggunakan peraturan voltan atas beban. Memandangkan kekerapan operasi penukar paip yang tinggi, model yang sesuai untuk penukaran kerap mesti dipilih, dan sistem penapisan minyak bebas harus dipasang. Sesetengah pengguna menggunakan gabungan peraturan kasar dan halus untuk mengurangkan haus pada kenalan penukar paip.

Sistem Penyejukan

Oleh kerana ketumpatan kehilangan yang tinggi, peredaran minyak paksa dengan penyejukan air atau penyejukan udara biasanya digunakan. Dalam sistem penyejukan air, tekanan minyak mesti sentiasa melebihi tekanan air untuk mengelakkan air daripada bocor ke dalam minyak. Pemilihan yang lebih sejuk mesti mengambil kira kerugian harmonik tambahan dan bukannya bergantung semata-mata pada pengiraan berdasarkan arus sinusoidal frekuensi kuasa.

Harmonik dan Kerugian Tambahan

Beban relau arka tenggelam mengandungi harmonik; oleh itu, margin reka bentuk mesti disertakan untuk keratan rentas konduktor dan perisai komponen struktur. Perisai magnetik atau elektrik dipasang pada dinding tangki dalam untuk mengurangkan kehilangan sesat dan risiko terlalu panas setempat.

Pengilangan dan Pengesahan

Yulan Transformer telah mengeluarkan pengubah relau elektrik sejak 1999, membekalkan pengubah SAF kepada industri seperti feroaloi, kalsium karbida dan silikon industri. Syarikat itu dilengkapi dengan kapasiti mengangkat 80 tan, sistem pengeringan vakum fasa wap minyak tanah 400kW, peralatan ujian impuls 1200kV, dan pengubah ujian frekuensi kuasa bebas separa 400kV. Kemudahan ini membolehkan pemprosesan penebat dan pengesahan kilang pengubah SAF berkadar pada 110kV dan ke bawah. Sebelum meninggalkan kilang, setiap unit menjalani beberapa siri ujian, termasuk rintangan DC penggulungan, nisbah voltan, rintangan penebat, voltan tahan frekuensi kuasa, voltan tahan teraruh, kehilangan tanpa beban, kehilangan beban, galangan litar pintas dan ujian kitaran operasi untuk penukar paip pada beban. 

Soal Jawab Pilihan

S: Bolehkah pengubah relau arka tenggelam dan pengubah relau arka elektrik (EAF) boleh ditukar?

Secara amnya, mereka tidak boleh ditukar ganti secara langsung. Beban relau arka tenggelam agak stabil, dan ciri-ciri pengawalan impedans dan voltan berbeza daripada EAF. Transformer EAF direka untuk menahan kejutan litar pintas yang kerap, manakala transformer relau arka tenggelam direka untuk operasi arus tinggi yang berterusan. Kebolehtukaran memerlukan pengesahan semula impedans, kenaikan suhu dan kekuatan mekanikal.

S: Adakah bilangan langkah pengawalseliaan voltan yang lebih tinggi sentiasa lebih baik?

Tak semestinya. Bilangan langkah voltan yang lebih tinggi membolehkan peraturan voltan yang lebih halus dan padanan yang lebih baik dengan pelbagai peringkat peleburan; bagaimanapun, ini memerlukan kos yang lebih tinggi untuk penukar paip dan peningkatan dalam saiz fizikal tangki pengubah. Biasanya, 19 langkah mencukupi untuk relau ferroalloy, manakala relau kalsium karbida mungkin memerlukan 27 atau lebih langkah. Konfigurasi akhir ditentukan oleh keperluan proses relau khusus.

S: Mengapakah pengubah relau arka tenggelam (SAF) mempunyai galangan yang lebih tinggi daripada pengubah kuasa standard?

Turun naik dalam rintangan cas relau boleh menyebabkan lonjakan semasa; impedans yang lebih tinggi menghadkan arus puncak dan menstabilkan keadaan operasi relau. Selain itu, impedans tinggi mengurangkan arus litar pintas, dengan itu melindungi belitan. Walaupun pengubah kuasa standard biasanya mempunyai nilai impedans litar pintas antara 4% dan 6%, pengubah SAF biasanya berkisar antara 6% hingga 15%.

S: Apakah kelebihan memilih voltan primer 110kV?

Untuk pengubah SAF berkapasiti besar, penyambungan kepada voltan primer yang lebih rendah akan menghasilkan arus primer yang terlalu tinggi, meletakkan beban yang tidak wajar pada suis dan kabel. Penarafan 110kV merendahkan arus utama dan mengurangkan kehilangan talian, menjadikannya sesuai untuk projek dengan kapasiti melebihi 20,000 kVA. Walau bagaimanapun, pilihan ini memerlukan kos penebat yang lebih tinggi dan jejak yang lebih besar, memerlukan penilaian menyeluruh.

S: Apakah perkara utama untuk penyelenggaraan harian sistem penyejukan air?

Pantau secara kerap perbezaan tekanan antara litar minyak dan air; tekanan minyak mesti kekal lebih tinggi daripada tekanan air. Pembentukan skala dalam penyejuk menjejaskan pelesapan haba, jadi jadual pembersihan harus ditentukan berdasarkan kualiti air. Sistem penyejukan mesti diaktifkan sebelum pengubah dihidupkan dan harus terus beroperasi untuk satu tempoh selepas pengubah dimatikan.