Печной трансформатор

Понизительный печной трансформатор служит для преобразования электроэнергии высокого напряжения в энергию низкого напряжения.

вследствие особых условий работы он характеризуются рядом особенностей, отличающих его от прочих силовых трансформаторов.

К ним относятся:

– большая величина номинальной силы тока на стороне низкого напряжения, составляющая десятки тысяч ампер;

– повышенное индуктивное сопротивление обмоток, необходимое для ограничения силы токов короткого замыкания до (2,5–3,5)-кратной величины по отношению к номинальной силе тока, так как сталеплавильные печи работают с частыми замыканиями электродов на шихту при зажигании дуги и обвале шихты в период расплавления;

– повышенная механическая прочность крепления обмоток и отводов, рассчитанных на частые толчки токов и короткие замыкания; возможность регулирования напряжения под нагрузкой в широких пределах.

Трансформатор состоит из трех обмоток высокого напряжения, выполненных из медного провода относительно небольшого сечения, и трех обмоток низкого напряжения, выполненных из шин большого сечения.

На первичной обмотке имеется ряд отпаек от разного числа витков, что позволяет изменять соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток и величину вторичного напряжения, так как

U ₂ = U ₁ n ₂ / n ₁

где U ₂ – вторичное (выходное) напряжение трансформатора;

U ₁ – подводимое к трансформатору напряжение;

n ₁ и n ₂ – число витков соответственно первичной и вторичной обмоток.

Все шесть обмоток посажены на связанные между собой три сердечника (магнитопровода). Сердечник трансформатора с обмотками опускают в плотно закрываемый кожух, заполняемый трансформаторным маслом. Масло является хорошим электрическим изолятором и обладает большой теплопроводностью, что обеспечивает отвод тепла от катушек и сердечника трансформатора. Нагревается трансформатор за счет потерь мощности на активное сопротивление медных обмоток и на перемагничивание сердечника.

Над трансформатором устанавливают соединенный с ним бачок-расширитель, в котором содержится резерв масла. Этим обеспечивается постоянное заполнение маслом всего объема трансформатора и уменьшается поверхность соприкосновения масла с воздухом. В случае повреждения или оголения обмоток происходит разложение масла с выделением газов. О появлении газов в трансформаторе сигнализирует газовое реле, установленное в верхней части бака трансформатора. Газовое реле при появлении небольшого количества газов – продуктов разложения масла подает предупредительный сигнал.

Для ограничения силы токов короткого замыкания в трансформатор встраивают дроссель, включение и выключение которого осуществляется специальным шунтирующим контактором. Современные печные трансформаторы снабжают устройствами переключения ступеней напряжения под нагрузкой, которые позволяют изменять напряжение на дуге без отключений печи.

Для питания цепей защиты, контроля и измерения, а также цепи регулятора мощности дуги устанавливают трансформаторы тока. Печные трансформаторы оборудованы также приборами контроля уровня и температуры масла. Для защиты рабочих обмоток и переключающего устройства от перенапряжений, наводимых со стороны обмотки высокого напряжения, на трансформаторе устанавливают вентильные разрядники.

Печные трансформаторы рассчитаны на режим работы с периодической перегрузкой на 20 % в течение 2 ч и последующей работой на номинальной силе тока в течение 2,5 ч.

в течение многих лет дуговые печи, работавшие по традиционной технологии с окислительным и восстановительным периодами, оснащали трансформаторами с невысокой удельной мощностью от 130 до (200–400) кВ•А/т. В последние (10–15) лет, как правило, сооружают печи с высокомощными трансформаторами (600–900) кВ•А/т. Требуемую мощность трансформатора определяют расчетом, задаваясь длительностью периода расплавления шихты, которую принимают в пределах (1,0–1,2) ч.

В связи с тем, что в современном сталеплавильном цехе печной пролет размещен в середине цеха между шихтовым и разливочным пролетами, а трансформатор устанавливают не далее (1–3,5) м от печи, естественное охлаждение его осуществить затруднительно. В то же время мощность тепловыделения в трансформаторе достигает десятков и сотен киловатт, поэтому его необходимо охлаждать принудительно. Для охлаждения применяют принудительную циркуляцию масла, пропускаемого через водяной маслоохладитель. Система охлаждения состоит из двух комплектов маслоохладителей и насосов, работающих независимо один от другого.

Для удобства монтажа и демонтажа трансформатор снабжают переставными катками, позволяющими закатывать его в подстанцию широкой или узкой стороной по одной и той же стандартной колее шириной 1524 мм.