Трансформаторы для промышленных электропечей

В. Ш. Аншин, А. Г. Крайз, В. Г. Мейксом

Энергоиздат, 1982 г.

Электропечные трансформаторы (ЭПТ) представляют собой одну из разновидностей силовых трансформаторов специального назначения (специальных трансформаторов). Необходимость в ЭПТ обусловлена тем, что питаемые ими приемники электроэнергии — промышленные электрические печи (ЭП) — отличаются особыми параметрами, условиями и режимом работы и характером нагрузки. В комплексе электрооборудования, из которого состоит промышленная электропечная установка, одним из важнейших элементов наряду с ее основным элементом — ЭП является ЭПТ. Он представляет собой промежуточное связующее звено между электрической сетью, от которой питается электропечная установка, и приемником электроэнергии, т. е. ЭП (рис. 2.1).

Развитие электротехнологии и, в частности, электро-печестроения потребовало создания большого числа различных типов и разновидностей ЭПТ, отличающихся друг от друга не только численными значениями отдельных параметров, но и принципиальным конструктивным исполнением. Рассмотрим классификацию ЭПТ по различным признакам.

По роду установки различают ЭПТ внутренней и наружной установки. Все ЭПТ в сухом исполнении, а также масляные на первичные напряжения до 35 кВ включительно выпускаются для внутренней установки, так как их размещают внутри помещений в специальных камерах, где они защищены от непосредственного воздействия погодных условий. Электропечныетрансформаторы с первичными напряжениями ПО кВ и выше, как правило, выполняются в исполнении для наружной установки на открытых подстанциях; для них исполнение для размещения внутри помещений является исключением.

Род установки ЭПТ связан с определенными требованиями к конструктивному исполнению отдельных его внешних элементов, например выводов ВН и НН, приводного механизма устройства переключения ответвлений обмоток трансформатора (переключающего устройства), системыохлаждения и др. У масляных ЭПТ наружной установки с принудительной циркуляцией воды и масла (вид охлаждения Ц) системаохлаждения выполняется для внутренней установки. Все ЭПТ с устройствами переключения ответвлений обмоток без возбуждения

(устройствами ПБВ) предназначены для внутренней установки, поскольку их приводныемеханизмы размещены в кожухах, не защищающих их от внешних атмосферных воздействий.

По виду охлаждения ЭПТ делятся на сухие, у которых основной изолирующей и охлаждающей средой служит атмосферный воздух, и масляные, где эти функции выполняет трансформаторное масло. Сухие ЭПТ выпускаются на сравнительно небольшие номинальные мощности— до 1000 кВ-А включительно и только для внутренней установки.

Масляное исполнение находит применение для ЭПТ номинальной мощностью 400 кВ-А и более. С ростом мощности для интенсификации отвода теплоты применяются различные разновидности масляного охлаждения. При номинальной мощности ЭПТ вплоть до 2000 кВ-А используется   наиболее простая и надежная системаохлаждения М с естественной конвекцией масла и воздуха, не требующая применения двигательного оборудования. системаохлаждения Д с естественной конвекцией масла и принудительной циркуляцией воздуха путем обдува радиаторов практически не нашла применения в ЭПТ, так как она  усложняет систему охлаждения, но не обеспечивает для более крупных единиц необходимой интенсификации отвода теплоты.

Системы охлаждения с принудительной циркуляцией масла используются для ЭПТ мощностью более 2000 кВ-А: начиная с 2500 кВ-А — система ДЦ, основанная на применении масляно-воздушных охладителей с принудительной циркуляцией масла и воздуха, и начиная с 4000 кВ-А — система Ц, основанная на применении масляно-водяных охладителей с принудительной циркуляцией масла и воды. Охладители систем ДЦ и Ц могут быть как навесными, т. е. навешанными на бак ЭПТ, так и^sвыносными, т. е. устанавливаться рядом с ЭПТ.

В зависимости от числа фаз в одной единице ЭПТ выполняются однофазными и трехфазными. Для сталеплавильных ЭП применяют трехфазные ЭПТ вплоть до номинальных мощностей, при которых габаритные размерытрансформатора позволяют транспортировать его по железной дороге; при больших мощностях приходится переходить на однофазное исполнение ЭПТ и их включение в трехфазную группу. Для ЭП индукционных и руднотермических ЭПТ выполняются в виде как однофазных, так и трехфазных единиц в зависимости от конструкции ЭП и коротких сетей.

В зависимости от напряжения и типовой мощности ЭПТ условно делят по габаритным размерам согласно классификатору так же, как силовые трансформаторы общего назначения: I—III габариты — ЭПТ с напряжением первичной стороны до 35 кВ включительно (I — типовой мощностью до 100 кВ-А включительно, II — свыше 100 до 1000 кВ-А включительно, III — свыше 1000 до 6300 кВ-А включительно); IV—мощностью свыше 6300 кВ-А напряжением до 35 кВ включительно; V — мощностью до 32 MB• А включительно напряжением свыше 35 до ПО кВ включительно; VI — мощностью свыше 32 до 80 MB-А включительно напряжением свыше 35 до 110 кВ включительно и мощностью до 80 MB«А включительно напряжением свыше ПО до 330 кВ включительно; VII — мощностью свыше 80 до 220 MB-А включительно напряжением до 330 кВ включительно.

По номинальной частоте различают две группы ЭПТ для работы в установках промышленной (50 Гц) и повышенной частот. Подавляющее большинство ЭПТ предназначено для электротермических установок промышленной частоты. Вторая группа ЭПТ (для высокочастотной закалки и других электротехнологических установок повышенной частоты) в настоящей книге не рассматривается.

В зависимости от способа регулирования напряжения ЭПТ можно разделить на три группы. К первой относятся ЭПТ, не имеющие обмоток с регулировочными ответвлениями; сюда входят лишь отдельные типы ЭПТ, выпускаемые в небольших количествах для единичных установок. Подавляющее большинство типов ЭПТ, учитывая особенности электротермических процессов, выпускают в виде регулируемых единиц.

Ко второй группе относятся ЭПТ, переключаемые без возбуждения (ПБВ), т. е. после отключения всех обмоток от сети. В сухих ЭПТ переключение производят пересоединением подводящих проводов на досках зажимов или с помощью втычных вилок, включаемых в разные гнезда. Устройства переключения ответвлений обмоток без возбуждения (устройства ПБВ) устанавливают в масляных ЭПТ номинальной мощностью до 10000 кВ-А. Сюда входят ЭПТ мощностью от630кВ-А до 8 MB-А для сталеплавильных ЭП, от 400 до 1000 кВ-А — для индукционных, а также ЭПТ мощностью до 10 MB-А различного назначения.

Третью группу образуют ЭПТ мощностью, начиная с 1000 кВ-А, регулируемые под нагрузкой (РПН) при помощи устройств РПН. Этот способ регулирования наиболее совершенный, так как позволяет изменять размер подводимого к ЭП напряжения без отключения нагрузки, т. е. без перерыва электропитания. Такое исполнение имеют ЭПТ мощностью 1600 кВ-А и более для индукционных ЭП, ЭПТ большой мощности для сталеплавильных ЭП и все ЭПТ для руднотермических и электрошлаковых ЭП.

Промежуточную группу образуют ЭПТ с комбинированным регулированием напряжения, например ПБВ для переключения обмотки со схемы «звезда» на схему

«треугольник» и РПН для изменения размера напряжения при данной схемесоединения обмоток.

В зависимости от номинального вторичного напряжения и глубины его регулирования, а также от числа фаз в единице и способа регулирования напряжения ЭПТ делят на группы по их назначению: 1) для дуговых сталеплавильных ЭП; 2) для индукционных ЭП; 3) для руднотермических ЭП; 4) для ЭП электрошлакового переплава; 5) для различного электротехнологического и электротермического оборудования.