【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Φ65/35， 6根]軟纜2[500mm2，24根]表33 國外礦熱爐變壓器特性廠名變壓器型號(hào)一臺(tái)礦熱爐變壓器數(shù)電壓級(jí)數(shù)繞組接線一次側(cè)二次側(cè)容量/ kVA電壓/V電流/A電壓/V電流/A北鎳三相112345△/△100001730157014301320122355050045842839031500315003150031500315003000027200250002300021200彼阡克單相12345610500100098691586550045068365662258331415373153731537315373153731537310500101649608908352504725彼阡克25000/35單相315678910141820233500047747747747747746345244040037335980070468366464562861158152850647520830239002440025120258302583025830258302583025830258301666716667166671666716667162001540015000136501289012300諾林21000/353123456789101520263500041239537832874369664960257855553141526620190208502156022310231202390024020249202492024920249202492024920150001500015000150001500015000150001441513830132401035086606630綜合比較以上礦熱爐變壓器二次電壓，同時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本工程項(xiàng)目25500kVA鎳鐵礦熱爐變壓器（長(zhǎng)期超負(fù)荷30%運(yùn)行時(shí)）二次電壓選定為： 冶煉鎳鐵時(shí)，二次側(cè)采用Dd0連接，礦熱爐二次電壓范圍：400～520～690V，全部電壓要求恒功率輸出?？紤]到以后可能轉(zhuǎn)煉高碳鉻鐵，將二次側(cè)采用Yd11連接，二次電壓范圍：231～399V，經(jīng)調(diào)研考察，特別是制造的可能性及電爐變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行的可行性與安全性，確定如下的相關(guān)參數(shù)：（1）變壓器容量：25500kVA（8500kVA3），由三臺(tái)8500kVA單相變壓器組合而成，滿足長(zhǎng)期超載30%；（2）一次電壓：35kV，50Hz；（3）功率因數(shù)：COSΦ≥；（4）有功功率：25500=22950 kVA； 二次側(cè)：Yd11連接時(shí)：2323242425260、262727282829300、303131323333434353536370、37383839399V，共30檔，各檔恒電流。 二次側(cè)：Dd0連接時(shí)：400、4444450、460、470、480、490、500、5555550、560、57580、590、600、6162636650、660、6768690V，共30檔，各檔恒功率。（5）工作電壓：520V（6）電壓級(jí)數(shù)：60級(jí)（7）調(diào)壓方式：有載電動(dòng)調(diào)壓（8）超負(fù)荷30%時(shí)最大電極電流：礦熱爐變壓器有傳統(tǒng)的芯式變壓器與新型節(jié)能型殼式變壓器兩種形式。殼式鐵芯電爐變壓器是學(xué)習(xí)美國西屋公司、挪威國民工業(yè)公司、日本三菱公司等國外先進(jìn)技術(shù)與冶金、化工等有關(guān)設(shè)計(jì)院密切合作的結(jié)晶產(chǎn)物，針對(duì)鐵合金、電石、黃磷、磨料等冶煉工業(yè)特殊要求，通過反復(fù)試驗(yàn)，獨(dú)具特色的新技術(shù)、新工藝、研制成功的新產(chǎn)品。它的特點(diǎn)是沖破了我國傳統(tǒng)的芯式鐵芯磁路結(jié)構(gòu)，別具一格的采用殼式鐵芯（即外鐵芯），適形油箱，低壓線是用銅排制作，線圈被鐵芯所包圍與適形油箱構(gòu)成一個(gè)整體，線圈受力面積大，確保應(yīng)力的最優(yōu)分布，線圈垂直放置，油道暢通，避免了局部過熱現(xiàn)象。該產(chǎn)品與傳統(tǒng)的心式鐵芯變壓器相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）機(jī)械強(qiáng)度高，抗短路能力強(qiáng) 殼式鐵芯電爐變壓器，設(shè)計(jì)工藝結(jié)構(gòu)與芯式的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝結(jié)構(gòu)不同，殼式鐵芯變壓器是線圈在內(nèi)，鐵芯在外。低壓線圈采取銅排制作，高壓線圈是紙包扁銅線，矩形高、低壓線圈交替，垂直排列在鐵芯內(nèi)，鐵芯對(duì)線圈起到大面積夾緊作用。線圈、鐵芯、油箱組成一個(gè)牢固的整體，它的機(jī)械強(qiáng)度高，承受較大的短路電動(dòng)力，抗短路能力強(qiáng)。（2）冷卻效果好，過載能力強(qiáng)由于殼式鐵芯電爐變壓器高、低壓線圈垂直，交替放在鐵芯內(nèi)，油道非常暢通，冷卻油在高、低壓線圈中間循環(huán)流動(dòng)，流量大，油流速度快，冷卻面積均勻，線圈間不會(huì)有過熱點(diǎn)，殼式鐵芯變壓器油溫與線圈溫度相差不多。而芯式鐵芯變壓器是鐵芯在內(nèi)，高壓線圈抱著低壓線圈，低壓線圈抱著鐵芯，高低壓線圈與鐵芯之間油流是軸向流動(dòng)，油道阻力大，油循環(huán)效果差，熱量無法散發(fā)出來，所以芯式鐵芯變壓器線圈鐵芯溫度與油面溫度相差很大，實(shí)際上是油面溫度低，線圈溫度已經(jīng)很高了。所以殼式鐵芯的冷卻效果好，變壓器溫升低，絕緣不易老化，變壓器超負(fù)荷能力強(qiáng)，殼式變壓器產(chǎn)品一般都在超負(fù)荷運(yùn)行30%以上，有的超50%，甚至有超100%長(zhǎng)期運(yùn)行，一般溫度都在50176。以下。（3）噪音小，損耗低殼式鐵芯變壓器由于設(shè)計(jì)、工藝結(jié)構(gòu)，使鐵芯、線圈、外殼組成一個(gè)牢固的整體，機(jī)械噪音??；同時(shí)選用的變壓器優(yōu)質(zhì)原材料，如硅鋼片為武鋼產(chǎn)高導(dǎo)磁取向30Q130Q120硅鋼片，導(dǎo)線選用優(yōu)質(zhì)無氧銅，合理的選用導(dǎo)線、電流密度，變壓器的鐵損、銅耗減低。尤其殼式鐵芯變壓器交替排列的繞組，引出線直接從繞組幅向引出，都在鐵芯上部高低引線容易引出，而且出線可以大大縮短，變壓器的附加損耗減少，所以殼式鐵芯變壓器噪音小、損耗低，與傳統(tǒng)芯式變壓器相比，空載損耗降低10%以上，負(fù)載損耗降低35%以上。以HTSSPZ616500kVA冶煉爐為例，一年內(nèi)殼式變壓器電耗節(jié)能折算約80萬元/年，約2年左右時(shí)間可回收變壓器的全部投資。（4）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕，便于運(yùn)輸安裝殼式鐵芯變壓器體積小、重量輕，主要是結(jié)構(gòu)緊湊，銅和硅鋼片不少，它少的是油和鐵，因油箱緊靠鐵芯，變壓器體積減小，油箱重量減輕，變壓器油減少，因此變壓器外形體積小、重量輕，便于運(yùn)輸、安裝，方便檢修。殼式鐵芯變壓器的優(yōu)點(diǎn)很多，受到機(jī)械工業(yè)部沈陽變壓器研究所認(rèn)定為國內(nèi)首創(chuàng)。被列為省、市重點(diǎn)科研新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，單相HCDSPZ68500/353組合容量25500/35電爐變壓器榮獲國家科技成果金箭獎(jiǎng)，被列為國務(wù)院科技開發(fā)項(xiàng)目。綜上所述，建議本工程選用節(jié)能型殼式變壓器。4鎳鐵礦熱爐工藝技術(shù)參數(shù)比選哥倫比亞塞羅馬托莎公司蒙特利巴諾廠電爐為51000kVA圓形電爐，爐膛內(nèi)徑為21000mm，電極直徑為Φ1800自焙電極，單位面積功率147 kW/m2。多米尼加鷹橋鎳公司建設(shè)55500 kVA六電極矩形電爐三臺(tái)，二次電壓為349～1265V。碳素電極直徑為1000mm，單位面積功率263kW/m2。日本八戶冶煉廠先后建設(shè)60000 kVA電爐一臺(tái)，25000 kVA電爐一臺(tái)，40000 kVA電爐一臺(tái)。其中只有60000 kVA電爐生產(chǎn)鎳鐵，電極直徑為1700mm，單位面積功率363kW/m2。美國漢納礦業(yè)公司先后建設(shè)14000 kVA三電極圓形電爐四臺(tái)，爐膛內(nèi)徑為8m，單位面積功率279kW/m2，爐膛深度為3m，自焙電極直徑為1m。礦熱爐工藝主要技術(shù)參數(shù)計(jì)算如下： A/cm2考慮。電極直徑：，取電極直徑1200mm。當(dāng)用石墨電極時(shí)電極取960 mm。根據(jù)有色冶金爐設(shè)計(jì)手冊(cè)經(jīng)驗(yàn)公式與系數(shù)選擇計(jì)算其它參數(shù)。極心圓直徑：D1=1200=4200 mm爐膛內(nèi)徑：D2= 4200+71200=12600 mm，取15000mm，以適應(yīng)各種原料的要求。爐膛深度：H=1600（渣層厚度）+800（鐵水厚度）+300（料坡高度）+300（死鐵層留鐵厚度）+500（氣體空間，亦即爐料距爐口平臺(tái)的距離）=3500 mm，煙罩高度950 mm，實(shí)際氣體空間500+950=1450mm。爐殼內(nèi)徑：15000 mm+800mm2=16600mm爐殼高度：3500 mm＋2600mm=6100mm超負(fù)荷30%時(shí)爐底功率密度：礦熱爐工藝技術(shù)參數(shù)詳見表41。表41 25500kVA鎳鐵礦熱爐工藝參數(shù)序號(hào)名 稱單 位數(shù) 量備 注1爐殼內(nèi)徑mm16600爐殼鋼板厚20mm2爐殼高度mm61003爐膛內(nèi)徑mm15000偏大希望適應(yīng)各種原料要求4爐膛深度mm35005爐墻厚度mm800爐缸區(qū)域設(shè)銅冷卻壁6爐底厚度mm2600設(shè)水冷綜合爐底7電極直徑mm960石墨電極8極心圓直徑mm4200177。1009工作電壓V52010工作電流A36807超負(fù)荷30%11電極電流密度A/cm2超負(fù)荷30%12電極工作行程mm1200最大1500mm13渣鐵口個(gè)數(shù)個(gè)52個(gè)出鐵2個(gè)出渣，鐵放凈口1個(gè)14電極升降速度m/min～215爐底功率密度kVA/m2188超負(fù)荷30%5電極把持器關(guān)鍵技術(shù)選擇 電極把持器的基本結(jié)構(gòu)電極把持器是生產(chǎn)鐵合金、工業(yè)硅、電石和黃磷等礦熱電爐的核心部件。它不僅承擔(dān)著電極的負(fù)載，而且還受煙氣、爐頂和熔融金屬表面的輻射熱，同時(shí)電極的電流所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)或渦流也影響把持器的正常工作。電極把持器的主要作用是將強(qiáng)大的電流通過導(dǎo)電銅瓦傳遞給電極，把銅瓦牢固地夾緊在電極上，控制電極的燒結(jié)，使電極內(nèi)部和外部燒結(jié)均勻合理。具體地說，電極把持器是使銅瓦在一定的壓力下貼緊電極殼，保證從母線傳來的大電流通過集電環(huán)、導(dǎo)電銅管，經(jīng)銅瓦傳到電極殼上。當(dāng)電極壓放時(shí)又需要適當(dāng)減少這種壓力，使電極殼與銅瓦之間產(chǎn)生滑動(dòng)，而又不會(huì)因過松產(chǎn)生打弧燒毀電極殼和銅瓦。在更換銅瓦時(shí)要求拆卸、更換方便。把持器被煙氣、煙罩頂和熔融金屬表面的輻射熱以及通過把持器的電流所加熱，附近溫度經(jīng)常在800℃～1000℃以上。電極把持器在此種高溫、渦流強(qiáng)磁場(chǎng)的條件下作業(yè)，應(yīng)能保證在將電流導(dǎo)向電極時(shí)的電能損失達(dá)到最低，并能牢固地夾住電極不讓電極在冶煉過程中滑落，同時(shí)電極把持器的構(gòu)造應(yīng)便于作業(yè)過程中隨著電極的燒損而下移或上升。 電極把持器的基本結(jié)構(gòu)電極把持器是由導(dǎo)電裝置、壓緊裝置、電極壓放裝置和把持筒等部分組成。 導(dǎo)電裝置傳統(tǒng)的導(dǎo)電裝置一般包括集電環(huán)、導(dǎo)電銅管和銅瓦。集電環(huán)主要起均壓作用，其將電流集合起來，然后再分配給導(dǎo)電銅管，以使每根電極上的每塊銅瓦的電流基本相等。集電環(huán)中部有等分連接壓緊件裝置，主要與導(dǎo)電銅管連接。銅圓環(huán)結(jié)構(gòu)的集電環(huán)，一般安裝在把持筒上，并用絕緣材料隔離；導(dǎo)電銅管是集電環(huán)和銅瓦之間的連接管，其端口部位與冷卻膠管連接，主要作用是傳導(dǎo)電流，管內(nèi)通水，自身冷卻和銅瓦冷卻；銅瓦的作用是傳導(dǎo)電流和控制電極的燒結(jié)，按其材料的不同可分為鑄造銅瓦和鍛造銅瓦，銅瓦內(nèi)部通水冷卻，外部配有與導(dǎo)電銅管和夾緊環(huán)相配合的有關(guān)零部件。電極把持器的機(jī)械（氣壓、液壓）抱緊施壓裝置主要作用是夾緊和松開電極，以滿足銅瓦對(duì)電極的壓力和在冶煉過程中升、降電極，它是由電極夾緊環(huán)或壓力環(huán)、大套、彈簧拉緊氣缸或油缸及銅瓦等組成，工作可靠和操作簡(jiǎn)單是對(duì)抱緊裝置的基本要求。 在冶煉過程中，電極的工作端是不斷消耗的。電極壓放裝置的作用是定期壓放電極，使電極消耗掉的部分得以補(bǔ)充，保持電極一定的工作端長(zhǎng)度。電極壓放裝置有鋼帶式電極壓放裝置、雙閘活動(dòng)壓放油缸式電極壓放裝置、下閘活動(dòng)無壓放油缸式電極壓放裝置、四閘活動(dòng)油缸加蝶簧式電極壓放裝置及雙氣囊壓放油缸式電極壓放裝置等。 電極把持器的種類電極把持器的形式很多，它的夾緊方式主要有幾種類型—大螺釘式、徑向頂緊的壓力環(huán)式、錐形環(huán)式。近年來，又從國外引進(jìn)了波紋管式、膠囊式及組合式把持器等類型。 徑向大螺釘頂緊式把持器徑向大螺釘頂緊把持器結(jié)構(gòu)如圖51所示（b是a中彈簧或蝶簧徑向壓緊方式的細(xì)部結(jié)構(gòu)）。這種把持器的夾緊部分為彈簧式夾緊環(huán)。它是由半環(huán)、頂頭、彈簧、彈簧墊、帶內(nèi)孔螺栓、固定螺母、外套等組成。壓緊銅瓦是將鋼制的頂頭裝入半環(huán)孔中，彈簧力通過頂頭作用在銅瓦上，只要彈簧力調(diào)整合適，壓放電極時(shí)，電極可靠自重克服銅瓦與電極的摩擦力向下滑移。徑向大螺釘頂緊把持器把持器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，可以隨電極殼的變形狀況，調(diào)整銅瓦對(duì)電極殼的壓緊力，圖51（c）為完全人工調(diào)整，無彈簧施壓的結(jié)構(gòu)。(a) (b)