Transformateur de four électrique de raffinage

Les transformateurs des fours électriques de raffinage se situent entre l'atelier de fusion et la fonderie, et leur comportement électrique diffère de celui des unités de fusion d'une manière qui affecte à la fois la conception et la planification de la maintenance. La stabilité de l'arc est plus élevée, mais le transformateur est commuté et exploité beaucoup plus souvent. Sur un four à poche typique, le changeur de prises en charge peut effectuer 50 à 80 opérations en une seule journée, et le transformateur lui-même peut exécuter 20 à 30 chauffes par jour dans un atelier à haut rendement. Sur une année, cela représente des dizaines de milliers de changements de robinetterie et de cycles thermiques. Yulan Transformer construit des transformateurs pour fours de raffinage de 1 000 kVA à 80 000 kVA, avec des tensions primaires de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV, 35 kV ou 110 kV. La tension secondaire et les étapes de prise suivent le programme de puissance de raffinage et les données de réseau court fournies par l'aciérie.

Gamme de spécifications

Priorités de conception

Durée de vie du changeur de prises : le mécanisme de commutation doit supporter des opérations fréquentes sans usure excessive des contacts.

Précision du pas de tension : un contrôle précis est important car la fenêtre de température de l'acier est souvent étroite.

Adaptation de réseau court : la tension secondaire du transformateur doit compenser la chute des câbles et des jeux de barres vers les électrodes.

Tolérance aux cycles thermiques : un chauffage et un refroidissement répétés nécessitent un serrage stable du bobinage.

Marge harmonique : l'arc produit des courants harmoniques qui ajoutent des pertes de Foucault dans les enroulements.

Interaction avec le réseau : les variations de puissance par lots peuvent provoquer des scintillements de tension sur des réseaux d'alimentation faibles.

Configurations de référence par taille de poche

Compilé à partir de projets précédents. Les paramètres finaux sont confirmés dans l'accord technique.

Points d'ingénierie supplémentaires

Régulation des transformateurs et des électrodes

L'arc d'affinage est contrôlé par un régulateur d'électrode qui ajuste la position de l'électrode pour maintenir un courant ou une impédance cible. L'impédance du transformateur affecte directement la réponse du régulateur. Une inadéquation entre l'impédance du transformateur et les réglages du régulateur peut provoquer une chasse au courant ou une réponse lente. Pour cette raison, la valeur d'impédance doit être partagée avec le fournisseur d'automatisation pendant la phase de conception.

Fonctionnement parallèle

ou diviser les chemins de puissance. Dans ce cas, les deux unités doivent avoir des pas d'impédance et de tension adaptés, sinon la répartition du courant devient inégale et une unité supporte plus de charge que l'autre. La correspondance est vérifiée par test avant expédition.

Service de dégazage sous vide

Les unités de dégazage sous vide, y compris les stations VD et VOD, utilisent le même type de transformateur mais avec des modèles de fonctionnement différents. Les températures sont plus courtes et la puissance est souvent inférieure, mais le transformateur a toujours besoin de toute la plage de prises. Le système de refroidissement peut parfois être dimensionné pour réduire les pertes car le cycle de service est moins exigeant qu'une station de four à poche.

Compensation de chute de tension

Le réseau court entre les bornes secondaires du transformateur et les électrodes peut chuter de 5 à 10 % de la tension secondaire à courant élevé. Le concepteur du transformateur doit connaître la résistance et la réactance du réseau court pour régler la tension secondaire à vide suffisamment élevée pour compenser. Si ces données ne sont pas disponibles au stade de la conception, le four risque de ne pas atteindre sa puissance nominale.

Accès maintenance

Les zones de raffinage sont chaudes, poussiéreuses et parfois encombrées. Le transformateur du four électrique de raffinage doit être positionné de manière à permettre l'accès aux traversées, au changeur de prises et à l'équipement de refroidissement sans retirer les structures majeures. Les armoires de commande doivent être placées à l’écart des zones d’éclaboussures de scories.

Foire aux questions

Quelle est la cause la plus fréquente des temps d’arrêt des transformateurs de raffinage ?

L'usure des contacts du changeur de prises est le principal problème du service de raffinage, suivi par les problèmes du système de refroidissement. Les pannes d'enroulement sont moins fréquentes car l'arc est plus stable qu'en service de fusion. Une inspection régulière du changeur de prises et de la qualité de l’huile permet d’éviter les pannes imprévues.

À quelle fréquence l’huile du changeur de prises doit-elle être remplacée ?

L’huile du compartiment du changeur de prises se dégrade plus rapidement que l’huile du réservoir principal en raison des arcs électriques lors de la commutation. De nombreux opérateurs remplacent ou filtrent l'huile du changeur de prises tous les 6 à 12 mois, en fonction du nombre d'opérations. L'analyse des gaz dissous de l'huile du changeur de prises peut fournir une alerte précoce en cas d'usure des contacts.

Le transformateur peut-il fonctionner à pleine charge en continu ?

Les transformateurs de raffinage sont généralement conçus pour le cycle de raffinage réel et non pour une pleine charge continue. Cependant, certaines usines fonctionnent pendant de longues périodes à puissance élevée. L'utilisateur doit fournir le profil de charge attendu afin que la conception thermique puisse être vérifiée pour le service réel.

Que se passe-t-il si l'impédance est trop faible ?

Une faible impédance permet des courants de court-circuit plus élevés et peut provoquer une régulation de l'arc instable. Cela augmente également les pics de courant lors du contact de l'électrode avec le bain d'acier. Le concepteur électrique définit la plage d'impédance et le fabricant du transformateur doit la respecter dans une tolérance étroite.

Comment le transformateur est-il protégé contre les transitoires du four à arc ?

La protection comprend des relais de surintensité avec des temporisations pour traverser les transitoires normaux, une protection différentielle pour les défauts internes et une surveillance de la température des enroulements et de l'huile. Les parafoudres protègent contre les surtensions de commutation et de foudre.

Fabrication et vérification

Yulan Transformer produit des transformateurs de four depuis 1999 et des unités de raffinage sont en service dans plusieurs aciéries. L'usine fonctionne avec une capacité de levage de 80 tonnes, un système de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène de 400 kW, un système de test par impulsions de 1 200 kV et un transformateur de test de fréquence industrielle sans décharge partielle de 400 kV. Les tests de routine couvrent la résistance des enroulements, le rapport, la résistance d'isolement, la tenue à la fréquence industrielle, les surtensions induites, la perte à vide, la perte de charge et l'impédance de court-circuit. Les changeurs de prises passent par toutes les positions avant expédition. Les données de test sont archivées par numéro de série et liées aux enregistrements des enroulements et des assemblages de noyaux. L'entreprise est certifiée ISO 9001 :2015, ISO 14001 et ISO 45001.

Pour des conceptions spécifiques à un projet, une correspondance de réseau court ou des dessins d'encombrement, contactez le service technique de Yulan Transformer.