[科普中国]-电弧炉变压器

电弧炉变压器是指用于各种金属、矿石冶炼、热处理、制取合金、电渣回炉等电弧炉的电源。电弧炉变压器是电弧炉的主要电气设备之一，其作用是将输入的高达10～110kV（甚至更高）的高压，降低到100～1200V后输出，产生大电流供电弧炉使用。

特点电弧炉变压器负载是随时间变化的，电流的波动很厉害，特别是在熔化期，电弧炉变压器经常处于冲击电流较大的尖峰负载。电弧炉变压器与一般电力变压器比较，具有如下特点：

(1)变压比大，一次电压很高而二次电压又较低。

(2)二次电流大，高达几千至百万安培。

(3)二次电压可以调节，以满足冶炼工艺的需要。

(4)过载能力大，要求变压器有20%的短时过载能力，不会因一般的温升而影响变压器寿命。

(5)有较高的机械强度，经得住冲击电流和短路电流所引起的机械应力。

(6)变压器工作时最高温度小于95℃。

(7)电弧炉变压器的一次（高压）线圈规定既可接成Y形又可接成△形，而二次（低压）线圈只能接成△形。1

结构电弧炉变压器主要由铁芯、线圈、油箱、绝缘套管和油枕等组成。电弧炉变压器的铁芯大多采用三相芯式结构，芯式结构消耗材料较少，制造工艺又较简单。变压器的铁芯骨架由铁柱、铁轭和夹紧机构组成。导磁体是一个垂直的框架，它由三个铁芯、下铁轭和上铁轭组成，线圈放在铁芯上。铁轭把铁芯连接起来，并且和铁芯一起形成一个三铁芯磁路。铁芯的作用是导磁，由硅钢片叠集而成。硅钢片磁导率高，较大的电阻率能减少涡流引起的能量损失。为了减少硅钢片内的涡流损失，而在硅钢片的两面涂漆或者覆以纸质绝缘物。

为了使铁芯与铁轭牢固地连接，导磁体采用交叉地堆积硅钢片，以保证有半数铁芯片子进入两个铁轭内。同时，又能使一层的硅钢片盖住相邻一层硅钢片的缝隙。

在放置线圈前，上铁轭先打开，即将上轭的硅钢片从原位置上取下来，等装好线圈之后，再把硅钢片插放到原来的位置上。

铁芯的硅钢片借助于夹件并且用螺杆机构夹紧，螺杆穿过整个铁芯并与夹件绝缘。

变压器的线圈分为高压线圈（一次线圈）和低压线圈（二次线圈）。根据线圈在铁芯上的安装位置，分为同心式和交叠式。电弧炉变压器多数采用交叠式。交叠式线圈的特点是高压线圈和低压线圈的半径大小一样，平均直径也一样，它是沿着铁芯高度方向，将高压线圈和低压线圈相互交替配置。交叠式线圈具有结构简单、焊接方便、机械强度高、接线方便等优点；同心式线圈，由于低压线圈内电流大，把它安装在外面，而将高压线圈装在低压线圈的里面。1

主要参数电弧炉变压器的主要参数如下：

(1)一次额定电压。该电压是供电网络加在变压器一次线圈上的电压，也即供电网络的标准电压，主要有6kV、10kV、35kV和110kV。

(2)二次电压。二次电压也称为低压侧电压。其大小及其级数主要取决于炼钢工艺的要求，其范围一般在100～1200V之间。

(3)额定电流。不论变压器为何种连接方式，其低压侧线圈中的额定电流是保持不变的；而高压线圈中的电流随着二次电流的改变而改变。

(4)额定容量。二次电压最高时的容量定义为电弧炉变压器的额定容量，其表达式如下：

(5)供电电源频率。在我国，电源频率f=50Hz，但在国外，电源频率各国的规定是不同的。

(6)线圈的连接线路和连接组。线圈连接成Y-△形或△-△形时，连接组标号为Yd11（11表示初级和次级相位角相差11°）或Dd0（0表示初级和次级相位角相差0°）。

(7)效率。一般中小型变压器η=95%～98%，大型变压器η=99%。1

运行维护于电弧炉变压器要加强日常维护工作，定期进行小修和大修。

1．监视

所谓监视就是监视电弧炉变压器的负荷，定期进行外部检查并观察油的情况。值班操作人员依靠低压侧各相电流表来监视变压器的负荷。每次换接电压段之后，应记录三相空载电压值。每个熔炼周期的始末要记录变压器的上层油温，以判断变压器工作是否正常、冷却系统有无障碍等，防止事故发生。

2．变压器小修

变压器小修周期为1年两次。小修内容如下：

(1)检查线圈连同套管的绝缘电阻。

(2)清除低压引出线套管及绝缘子上的污垢。

(3)从外部检查整个变压器及其附件，检查所有接触连接处，同时消除缺陷。

(4)检查油标，从油枕内排放垢物。必要时往油箱内注油。

(5)如达到维修周期，则需修理切换开关。

(6)从变压器油箱和切换开关油箱内取出油样做检查试验(检查项目同电力变压器)。

(7)检查和修理变压器的冷却装置。

(8)进行预防性试验(方法和标准同电力变压器)。

(9)做好变压器通电前的准备工作。拆除接地短路线，用兆欧表再次检查线圈和迸线电缆的绝缘电阻。

3．变压器大修

变压器的定期大修，应在开始运行后1年迸行，以后则每隔5年进行1次。大修内容包括：

(1)拆卸变压器送修理车间。打开大盖，进行吊心检查。

(2)检查线圈固定情况及导磁体夹紧情况，检查所有接触连接处，用油冲洗线圈和磁导体，净化变压器油，装配变压器并试验变压器油箱密封情况。

大修的其他条件，如试验、吊心环境等要求都同于电力变压器。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学