Transformator prostowniczy 6-pulsowy

6. Podstawowa różnica między transformatorem prostowniczym a konwencjonalnym transformatorem rozdzielczym polega na podłączeniu prostownika po stronie obciążenia; przebieg prądu nie jest sinusoidalny i ma wysoką zawartość harmonicznych, co wymaga zaprojektowania uzwojeń i rdzenia specjalnie dla warunków pracy prostownika. Yulan Transformer posiada szerokie doświadczenie produkcyjne w zakresie transformatorów do pieców elektrycznych i prostowników. Nasze 6-pulsowe transformatory prostownicze obejmują zakres mocy od 630 kVA do 80 000 kVA, przy napięciach pierwotnych (po stronie sieci) zgodnych z systemami 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV i 35 kV, podczas gdy parametry wtórne (po stronie zaworu) są określone przez specyficzną konfigurację obwodu prostownika.

Przemysły aplikacyjne

Transformatory prostownicze 6-impulsowe są stosowane głównie w trójfazowych układach prostowników mostkowych do zasilania odbiorników prądu stałego. Typowe scenariusze instalacji obejmują:

● Procesy elektrolityczne metali nieżelaznych (aluminium, miedź, cynk itp.)

● Linie produkcyjne do obróbki powierzchni (galwanizacja, anodowanie itp.)

● Piece grafityzacyjne i przemysłowe elektryczne urządzenia grzewcze

● Stacje prostownicze trakcyjne dla kolei miejskiej

● Zasilacze do elektrycznych pieców łukowych prądu stałego i pieców z łukiem krytym

● Chemiczne ogniwa elektrolityczne i przemysł chloro-alkaliczny

Zastosowania te mają wspólne cechy: wysokie prądy obciążenia, różne wymagania dotyczące tętnienia po stronie prądu stałego oraz specyficzne wymagania dotyczące impedancji transformatora i wytrzymałości zwarciowej.

Najważniejsze cechy projektu

Struktura kręta

Uzwojenie po stronie sieci jest projektowane w zależności od poziomu napięcia systemu, natomiast uzwojenie po stronie zaworu jest określane przez napięcie wejściowe prądu przemiennego prostownika. W prostownictwie 6-impulsowym zazwyczaj wykorzystuje się połączenia Dyn lub Yd, aby zapewnić trójfazowe wyjście prądu przemiennego wymagane dla trójfazowego prostownika mostkowego. Niektóre projekty wymagają równoległych uzwojeń po stronie zaworu, aby zmniejszyć prąd w poszczególnych uzwojeniach.

Harmoniczne i straty dodatkowe

Pod obciążeniem prostownika prąd uzwojenia zawiera charakterystyczne harmoniczne (np. piątą i siódmą), które generują dodatkowe straty w uzwojeniach i elementach konstrukcyjnych. Środki projektowe — takie jak zwiększanie przekrojów przewodów, instalowanie ekranowania lub stosowanie przewodów transponowanych — są stosowane w celu zminimalizowania strat prądów wirowych i ryzyka miejscowego przegrzania.

Projekt impedancji

Dobór impedancji zwarcia ma bezpośredni wpływ na proces komutacji prostownika, poziom prądu zwarciowego oraz regulację napięcia wyjściowego prądu stałego. Nadmierna impedancja prowadzi do znacznego spadku napięcia prądu stałego, podczas gdy niewystarczająca impedancja może powodować, że prądy zwarciowe przekroczą wytrzymałość urządzenia. Zakres impedancji jest zwykle określany na podstawie parametrów dostarczonych przez producenta prostownika.

Rdzeń i szum

Rdzeń jest zbudowany z walcowanych na zimno arkuszy stali krzemowej o ziarnie zorientowanym, a proces układania w stosy odbywa się za pomocą zautomatyzowanego sprzętu. Ponieważ strumień magnetyczny w transformatorze prostowniczym może zawierać niewielką składową prądu stałego, w projekcie uwzględniono margines dotyczący roboczej gęstości strumienia magnetycznego rdzenia, aby zapobiec nasyceniu, które w przeciwnym razie prowadziłoby do zwiększonego hałasu i strat.

Dane techniczne

Produkcja i testowanie

Po zmontowaniu część aktywna jest poddawana obróbce w systemie suszenia próżniowego w fazie gazowej nafty w celu usunięcia wilgoci i gazów z materiałów izolacyjnych. W przypadku jednostek o dużej wydajności w uzwojeniach stosuje się przewody transponowane lub kombinowane, aby zmniejszyć straty w postaci prądów wirowych. Zbiornik i elementy konstrukcyjne są śrutowane w celu usunięcia rdzy, a następnie malowane proszkowo; duże jednostki można wyposażyć w panele chłodnicy lub układy chłodzenia powietrzem z wymuszonym olejem.

Oprócz rutynowych testów fabrycznych — takich jak rezystancja uzwojenia prądu stałego, przekładnia napięciowa, rezystancja izolacji, napięcie wytrzymywane o częstotliwości sieciowej, indukowane napięcie wytrzymywane, utrata obciążenia bez obciążenia, utrata obciążenia i impedancja zwarciowa — przeprowadzane są testy wzrostu temperatury, testy impulsów piorunowych i pomiary wyładowań niezupełnych, zgodnie z wymaganiami użytkownika. Niektóre projekty wymagają również danych weryfikacyjnych dotyczących odporności uzwojenia po stronie zaworu na działanie prądów harmonicznych.

Rozważania dotyczące wyboru

P: Czym różni się prostowanie 6-impulsowe i 12-impulsowe?

Transformator prostowniczy 6-impulsowy ma tylko jeden zestaw trójfazowych uzwojeń po stronie zaworu, wytwarzających po prostownictwie sześć impulsów po stronie prądu stałego. Prostowanie 12-impulsowe zazwyczaj wymaga dwóch transformatorów lub jednego transformatora z zestawami podwójnych uzwojeń; w celu uzyskania 12 impulsów zastosowano przesunięcie fazowe o 30°, co skutkuje niższym tętnieniem po stronie prądu stałego i zmniejszoną zawartością harmonicznych. Wybór zależy od topologii obwodu prostownika i ograniczeń harmonicznych sieci.

P: Jak określa się napięcie po stronie zaworu?

Napięcie po stronie zaworu jest obliczane przez producenta prostownika na podstawie napięcia wyjściowego prądu stałego, metody prostowania, kąta komutacji i impedancji transformatora. Producent transformatora projektuje zwoje uzwojenia po stronie zaworu i poziom izolacji zgodnie z tym napięciem; użytkownikom zaleca się, aby nie zmieniali samodzielnie tych specyfikacji.

P: Jak impedancja wpływa na system prostowniczy?

Wyższa impedancja powoduje większy kąt nakładania się komutacji i wyraźniejszy spadek napięcia wyjściowego DC pod obciążeniem, ale obniża szczytowy prąd zwarciowy. Zbyt niska impedancja powoduje, że proces komutacji przebiega zbyt szybko, co może narazić prostownik na dużą szybkość zmian prądu. Zakres impedancji jest zwykle określany przez projektanta systemu prostowniczego.

P: Jaka pojemność jest odpowiednia dla napięcia po stronie sieci wynoszącego 35 kV?

Napięcie po stronie sieci wynoszące 35 kV jest powszechnie spotykane w transformatorach prostowniczych o mocy od 630 kVA do 20 000 kVA. Jednostki o większej wydajności zazwyczaj wykorzystują wyższe napięcia znamionowe lub specjalistyczne konstrukcje. Konkretne specyfikacje zależą od lokalnych warunków sieci i oceny zdolności zwarciowej.

P: Czy obsługiwana jest regulacja napięcia pod obciążeniem?

Tak. Transformatory prostownicze o dużej pojemności są często wyposażone w przełączniki zaczepów pod obciążeniem (OLTC) w celu regulacji napięcia po stronie zaworu, a tym samym sterowania mocą wyjściową prądu stałego. Regulacja napięcia pod obciążeniem wpływa na układ wewnętrznego zespołu i wymiary zbiornika, co skutkuje dłuższym czasem realizacji dostawy w porównaniu z modelami z przełączaniem zaczepów bez obwodu (bez obciążenia).

Doświadczenie inżynieryjne

Yulan Transformer produkuje transformatory do pieców elektrycznych i transformatory prostownicze od 1999 roku, z doświadczeniem w zakresie dostaw wielkoseryjnych do elektrolizy metali nieżelaznych, elektrolizy chemicznej i przemysłowych zastosowań ogrzewania elektrycznego. Możliwości produkcyjne obejmują udźwig 80 ton, system suszenia próżniowego w fazie gazowej o mocy 400 kW, sprzęt do testowania impulsów 1200 kV oraz transformator testowy częstotliwości energetycznej 400 kV, bez częściowego rozładowania, umożliwiający produkcję i testowanie transformatorów prostowniczych o napięciu znamionowym 110 kV i niższym.

Aby uzyskać propozycje techniczne dotyczące konkretnego projektu, rysunki wymiarowe lub raporty z obliczeń strat, należy skontaktować się z działem technicznym Yulan Transformer.