수중 아크로 변압기

제련용 전기로라고도 알려진 수중 아크로(SAF)는 합금철, 탄화칼슘, 산업용 실리콘 및 유사 제품을 생산하는 데 사용됩니다. 변압기는 부하 특성 측면에서 표준 전기 아크로(EAF)와 다릅니다. SAF에서는 전극이 용광로 장입물에 잠기고 열은 주로 장입물 자체의 저항을 통해 생성되며 아크 방전은 2차적인 역할을 합니다. 결과적으로 부하는 상대적으로 안정적이지만 2차 전류는 매우 높고 역률은 낮습니다. 이를 위해서는 전압 조정 범위 및 임피던스와 관련된 특정 설계가 필요합니다.

Yulan Transformer는 1,000kVA에서 80,000kVA 범위의 용량을 갖춘 수중 아크로 변압기를 제조합니다. 1차 전압은 6kV, 10kV, 15kV, 22kV, 35kV 및 110kV를 수용할 수 있으며, 2차 전압과 전압 조절 단계 수는 용해로 유형과 제련되는 특정 재료에 따라 결정됩니다.

하중 및 설계 특성

고전류, 중간 전압

SAF의 2차 전압 범위는 일반적으로 100V ~ 300V입니다. 이는 EAF보다 높지만 탄화칼슘로보다 낮습니다. 2차 전류는 수만 암페어에 달할 수 있습니다. 권선은 여러 개의 병렬 도체 또는 전치 도체를 활용하며 출력 리드는 다층 구리 버스바로 구성됩니다.

저역률

용광로 장입물의 저항 변화로 인해 유도 부하가 발생하며, 역률은 일반적으로 0.7에서 0.8 사이입니다. 변압기 설계에서는 무효 전력 요구 사항을 고려해야 하며 일부 프로젝트에는 시스템 측에 보상 장치가 통합되어 있습니다.

비교적 안정적인 부하

EAF에서 볼 수 있는 격렬한 단락 서지와 달리 SAF는 전류 변동이 더 작습니다. 그러나 장기간 최대 부하로 작동하므로 상당한 열 축적이 발생합니다. 권선과 코어는 지속적인 고전류 작동 조건에서 온도 상승을 확인해야 합니다.

넓은 전압 조정 범위

다른 제련 단계에는 다른 전압이 필요합니다. 부하시 탭 변환(OLTC)에는 일반적으로 13~27단계가 포함되며 일부 대형 탄화칼슘 용해로는 더 많은 단계가 필요합니다. 탭 절환기는 빈번한 작동이 가능하고 지속적인 전류 전달 용량이 있어야 합니다.

기술적인 매개변수

대표모델 및 참고자료

참고: 1차 전압은 사용자 요구 사항에 따라 6kV~110kV 사이에서 설계할 수 있으며 이에 따라 임피던스 및 외부 치수를 조정할 수 있습니다.

디자인 하이라이트

권선 및 리드

2차 권선은 균일한 전류 분포를 보장하기 위해 끝에서 여러 개의 병렬 분기를 전치하는 전치된 도체를 사용합니다. 리드아웃에는 다층 구리 버스바가 사용되며, 인접한 버스바는 외부 자기장을 줄이기 위해 반대 방향으로 전류를 전달합니다. 접촉 저항을 최소화하기 위해 탱크 측벽에 넓은 면적의 터미널 보드를 설치했습니다.

임피던스 선택

수중 아크로 변압기는 일반적으로 단락 전류를 제한하고 노 작동 조건을 개선하기 위해 동일한 용량의 전력 변압기보다 더 높은 임피던스를 특징으로 합니다. 특정 값은 그리드 단락 용량 및 제련 공정을 기반으로 용광로 제조업체와 전기 설계자가 결정합니다. 높은 임피던스는 유효 입력 전력을 감소시키는 반면, 낮은 임피던스는 전류 변동을 증가시킵니다. 균형 잡힌 값을 선택해야 합니다.

부하시 탭 체인저(OLTC)

대용량 수중로 변압기는 거의 독점적으로 부하시 전압 조정을 사용합니다. 탭 절환기 작동 빈도가 높기 때문에 빈번한 개폐에 적합한 모델을 선택해야 하며, 독립된 오일 여과 시스템을 설치해야 합니다. 일부 사용자는 탭 절환기 접점의 마모를 줄이기 위해 대략적 조절과 미세 조절을 조합하여 사용합니다.

냉각 시스템

손실 밀도가 높기 때문에 수냉식 또는 공냉식을 이용한 강제 오일 순환이 일반적으로 사용됩니다. 수냉식 시스템에서는 물이 오일로 누출되는 것을 방지하기 위해 오일 압력이 항상 수압보다 높아야 합니다. 쿨러를 선택할 때는 전력 주파수 정현파 전류를 기반으로 한 계산에만 의존하기보다는 추가 고조파 손실을 고려해야 합니다.

고조파 및 추가 손실

수중 아크로 부하에는 고조파가 포함되어 있습니다. 따라서 도체 단면적 및 구조적 부품 차폐를 위한 설계 여유가 포함되어야 합니다. 표유 손실과 국지적 과열 위험을 줄이기 위해 내부 탱크 벽에 자기 또는 전기 차폐 장치가 설치되어 있습니다.

제조 및 검증

Yulan Transformer는 1999년부터 전기로 변압기를 제조해 합금철, 탄화칼슘, 산업용 실리콘 등 산업에 SAF 변압기를 공급해 왔습니다. 이 회사는 80톤의 리프팅 용량, 400kW 등유 기상 진공 건조 시스템, 1200kV 임펄스 테스트 장비 및 400kV 부분 방전 없는 전력 주파수 테스트 변압기를 갖추고 있습니다. 110kV 이하 SAF 변압기의 절연처리 및 공장검증이 가능한 설비입니다. 공장에서 출고되기 전에 모든 장치는 권선 DC 저항, 전압 비율, 절연 저항, 상용주파 내전압, 유도 내전압, 무부하 손실, 부하 손실, 단락 임피던스 및 부하시 탭 절환장치의 작동 사이클 테스트를 포함한 일련의 테스트를 거칩니다. 

선정 Q&A

Q: 서브머지드 아크로 변압기와 전기 아크로(EAF) 변압기를 상호 교환할 수 있습니까?

일반적으로 직접 교환할 수 없습니다. 수중 아크로 부하는 상대적으로 안정적이며 임피던스 및 전압 조절 특성이 EAF와 다릅니다. EAF 변압기는 빈번한 단락 충격을 견디도록 설계된 반면, 수중 아크로 변압기는 지속적인 고전류 작동을 위해 설계되었습니다. 호환성은 임피던스, 온도 상승 및 기계적 강도의 재검증이 필요합니다.

Q: 전압 조정 단계 수가 많을수록 항상 더 좋습니까?

반드시 그런 것은 아닙니다. 전압 단계 수가 많을수록 더 미세한 전압 조절이 가능하고 다양한 제련 단계와 더 잘 일치합니다. 그러나 이로 인해 탭 절환기의 비용이 높아지고 변압기 탱크의 물리적 크기가 증가합니다. 일반적으로 합금철 용해로는 19단계로 충분하지만, 탄화칼슘 용해로는 27개 이상의 단계가 필요할 수 있습니다. 최종 구성은 특정 용광로 공정 요구 사항에 따라 결정됩니다.

Q: 수중 아크로(SAF) 변압기가 표준 전력 변압기보다 임피던스가 높은 이유는 무엇입니까?

퍼니스 충전 저항의 변동으로 인해 전류 서지가 발생할 수 있습니다. 임피던스가 높을수록 피크 전류가 제한되고 용광로 작동 조건이 안정화됩니다. 또한 높은 임피던스는 단락 전류를 줄여 권선을 보호합니다. 표준 전력 변압기의 단락 임피던스 값은 일반적으로 4%~6%인 반면 SAF 변압기의 범위는 일반적으로 6%~15%입니다.

Q: 110kV 1차 전압을 선택하면 어떤 이점이 있나요?

대용량 SAF 변압기의 경우 더 낮은 1차 전압에 연결하면 1차 전류가 과도하게 높아져 스위치기어와 케이블링에 과도한 부담이 됩니다. 110kV 정격은 1차 전류를 낮추고 라인 손실을 줄여 용량이 20,000kVA를 초과하는 프로젝트에 적합합니다. 그러나 이 선택에는 더 높은 단열 비용과 더 큰 설치 공간이 필요하므로 포괄적인 평가가 필요합니다.

Q: 수냉식 시스템의 일상적인 유지 관리의 핵심 사항은 무엇입니까?

오일과 물 회로 사이의 압력 차이를 정기적으로 모니터링하십시오. 오일 압력은 수압보다 높게 유지되어야 합니다. 쿨러에 스케일이 쌓이면 열 방출이 저하되므로 수질에 따라 청소 일정을 결정해야 합니다. 냉각 시스템은 변압기가 시동되기 전에 활성화되어야 하며 변압기가 정지된 후에도 일정 기간 동안 계속 작동해야 합니다.