Przemysłowy 24-impulsowy transformator prostowniczy mocy

Zakłady przemysłowe z dużymi obciążeniami prądu stałego często podlegają ścisłym limitom harmonicznym zgodnie z normą IEEE 519 lub regionalnymi przepisami sieciowymi. Prostownik 12-impulsowy usuwa 5. i 7. harmoniczną, ale pozostawia 11. i 13. harmoniczną. Układ 24-impulsowy rozszerza koncepcję przesunięcia fazowego, tak że dominujące prądy harmoniczne po stronie pierwotnej zaczynają się od 23. rzędu. Yulan Transformer dostarcza przemysłowe 24-pulsowe transformatory prostownicze mocy od 630 kVA do 80 000 kVA, o napięciach pierwotnych 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV lub 35 kV.

Logika eliminacji harmonicznych

System 24-impulsowy wykorzystuje cztery 6-impulsowe mostki prostownicze. Transformatory zasilające te mostki są przesunięte fazowo, tak że napięcia wejściowe mostka są oddzielone od siebie o 15°. Po stronie pierwotnej prądy 5., 7., 11. i 13. harmonicznej w dużym stopniu znoszą się. Pozostałe charakterystyczne harmoniczne zaczynają się od 23 rzędu, mają znacznie mniejszą amplitudę i są łatwiejsze do filtrowania w razie potrzeby.

Rezultatem jest czystszy przebieg prądu pierwotnego i zmniejszone zniekształcenia napięcia w punkcie wspólnego sprzężenia. Może to wyeliminować potrzebę stosowania dużych banków filtrów pasywnych w wielu zastosowaniach.

Konfiguracje przesunięcia fazowego

Najpopularniejsze kombinacje przesunięcia fazowego dla pracy 24-impulsowej to:

Most	Przesunięcie fazowe (przykład)
Most 1	+7,5°
Most 2	-7,5°
Most 3	+22,5°
Most 4	-22,5°

W zależności od projektu systemu stosowane są również inne kombinacje, takie jak 0°, 15°, 30° i 45°. Dokładny zestaw określa producent prostownika lub inżynier elektryk projektu.

Ustalenia systemowe

Cztery niezależne transformatory

Każdy transformator zasila jeden mostek prostowniczy i jest zbudowany z określonym przesunięciem fazowym. Konserwacja jest elastyczna, ponieważ jedną jednostkę można wyjąć, a pozostałe trzy kontynuować pracę przy zmniejszonym obciążeniu. Wadą jest większa powierzchnia i więcej połączeń rozdzielnic.

Dwa podwójne transformatory wtórne

Każdy transformator zawiera dwa uzwojenia po stronie zaworu z różnymi przesunięciami fazowymi. Na przykład jedna jednostka zapewnia +7,5° i -7,5°, a druga zapewnia +22,5° i -22,5°. Zmniejsza to liczbę urządzeń i powierzchnię podłogi w porównaniu z opcją czterech jednostek.

Pojedynczy transformator wielouzwojeniowy

W jednym transformatorze znajdują się cztery uzwojenia po stronie zaworu, każde z innym kątem fazowym. Oszczędza to najwięcej miejsca, ale oznacza, że ​​awaria pojedynczego transformatora zakłóca działanie całego systemu prostownika. Złożoność produkcji jest również większa.

Skuteczność eliminacji harmonicznych jest równoważna w tych układach. Układ terenu, potrzeby w zakresie nadmiarowości i ograniczenia transportowe zwykle decydują o wyborze.

Dane techniczne

Przedmiot	Parametr
Obowiązujące standardy	IEC, GB, ANSI/IEEE, NEMA i specyfikacje branżowe
Pojemność znamionowa	630 kVA do 80 000 kVA
Pierwotne napięcie znamionowe	6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV lub 35 kV
Napięcie wtórne	Określane przez obwód prostownika, zwykle od 380 V do 3000 V
Częstotliwość znamionowa	50 Hz lub 60 Hz
Faza	Trójfazowy
Kombinacja przesunięcia fazowego	±7,5°/±22,5° lub inne zestawy określone w projekcie
Połączenie podstawowe	Delta lub gwiazda
Połączenie wtórne	Wye, delta, wielouzwojeniowe lub zygzak
Impedancja zwarciowa	6% do 12% lub według specyfikacji
Metoda chłodzenia	ONAN, ONAF lub OFWF
Regulacja napięcia	Zmiana zaczepów bez obwodu lub pod obciążeniem

Rozważania projektowe dla jednostek 24-impulsowych

Dokładność kąta fazowego

Tłumienie harmonicznych zależy od względnych pozycji fazowych czterech mostków. Odchylenie w dowolnym zestawie uzwojeń zmniejsza anulowanie odpowiedniej pary harmonicznej. Yulan Transformer weryfikuje liczbę zwojów każdego uzwojenia przesuwającego fazę i mierzy rzeczywiste kąty fazowe podczas testów fabrycznych. Tolerancja mieści się w granicach ±0,5°.

Dopasowanie impedancji

Gdy wiele transformatorów tworzy system 24-impulsowy, ich impedancje zwarciowe muszą być ściśle dopasowane. Duże różnice w impedancji powodują nierówny podział prądu pomiędzy mostkami, co osłabia tłumienie harmonicznych i może spowodować przeciążenie jednego mostu. Tolerancja impedancji jest określana na etapie projektowania i weryfikowana testami.

Uzwojenie i rdzeń

Prądy po stronie zaworu są często wysokie i wymagają transponowanych przewodów lub wielu równoległych przewodów. Rdzeń pracuje poniżej gęstości strumienia standardowego transformatora dystrybucyjnego, aby uniknąć nasycenia przez przejściowe składowe prądu stałego. Projekt uzwojenia uwzględnia margines strat wiroprądowych spowodowanych przez pozostałe prądy 23. i 25. harmonicznej.

Osłona zbiornika

Strumień rozproszenia harmonicznego indukuje prądy wirowe w ścianach zbiornika i konstrukcjach zaciskowych. Ekrany magnetyczne lub elektromagnetyczne są instalowane na wewnętrznej powierzchni zbiornika w celu uzyskania większych wartości znamionowych, aby zmniejszyć straty bezpańskie i zapobiec powstawaniu gorących punktów.

Testowanie fabryczne

Rutynowe testy obejmują rezystancję uzwojenia prądu stałego, przekładnię napięciową, rezystancję izolacji, wytrzymywaną częstotliwość sieciową, indukowane przepięcie, utratę obciążenia bez obciążenia, utratę obciążenia i impedancję zwarciową. W przypadku jednostek 24-impulsowych dodatkowe pomiary obejmują:

● Weryfikacja kąta fazowego dla każdego zestawu uzwojeń po stronie zaworu

● Testowanie izolacji pomiędzy różnymi uzwojeniami po stronie zaworu

● Pomiar wyładowań niezupełnych

● Badanie udarem piorunowym dla napięć pierwotnych 35 kV i wyższych

Testy wzrostu temperatury w określonym spektrum prądu harmonicznego można zorganizować, gdy nabywca przedstawi oczekiwany profil obciążenia. Dane testowe są archiwizowane według numeru seryjnego i śledzone w zapisach montażu uzwojenia i rdzenia.

Często zadawane pytania

Jaką redukcję harmonicznych zapewnia tryb 24-impulsowy w porównaniu z 12-impulsowym?

W systemie 12-impulsowym dominującymi składnikami są zazwyczaj 11. i 13. harmoniczna. System 24-impulsowy również je anuluje, więc harmoniczne prądu pierwotnego zaczynają się od 23. rzędu. Całkowite zniekształcenie harmoniczne prądu często spada z około 8% do 10% dla 12-impulsowego do poniżej 4% dla 24-impulsowego, w zależności od warunków obciążenia i impedancji.

Czy 24-impulsowe jest zawsze droższe niż 12-impulsowe?

Część transformatorowa jest droższa ze względu na dodatkowe uzwojenia przesuwające fazę lub dodatkowe jednostki. Jednakże koszt filtrów pasywnych może być znacznie niższy, a w niektórych projektach całkowity koszt instalacji jest porównywalny lub nawet niższy, jeśli uwzględni się oszczędności filtrów. Szczegółowe porównanie powinno uwzględniać koszt sprzętu, powierzchnię podłogi i bieżącą konserwację elementów filtra.

Co się stanie, jeśli jeden transformator w układzie czterech jednostek ulegnie awarii?

Pozostałe trzy jednostki mogą kontynuować pracę, ale zestaw przesunięć fazowych nie jest już zrównoważony. Niektóre harmoniczne niższego rzędu pojawią się ponownie po stronie pierwotnej. System powinien pracować przy zmniejszonym obciążeniu do czasu naprawy lub wymiany uszkodzonej jednostki. W przypadku pojedynczego transformatora wielouzwojeniowego awaria wpływa na cały układ prostowniczy.

Czy instalację 12-impulsową można rozbudować do 24-impulsowej?

Nie łatwo. Dodatkowe przesunięcia fazowe muszą być wbudowane w uzwojenia transformatora. Modernizacja wymagałaby dodania jednego lub większej liczby transformatorów przesuwających fazę lub wymiany istniejących jednostek. Przestrzeń, dopasowanie impedancji i złożoność połączenia wymagają dokładnej oceny przed podjęciem decyzji o takiej zmianie.

Czy systemy 24-impulsowe nadal wymagają filtrów harmonicznych?

W wielu przypadkach nie, ale zależy to od wymagań sieci i wielkości prądu resztkowego 23. i 25. harmonicznej. W przypadku bardzo rygorystycznych ograniczeń lub gdy obciążenie jest niezrównoważone, można nadal instalować małe gałęzie filtrów. Ich rozmiar i koszt są znacznie niższe niż te wymagane w przypadku układów 6-impulsowych lub 12-impulsowych.

Możliwości produkcyjne

Yulan Transformer produkuje transformatory piecowe i transformatory prostownikowe od 1999 roku. Firma działa w warunkach produkcyjnych i testowych klasy 110 kV, obejmujących udźwig 80 ton, system suszenia próżniowego w fazie lotnej nafty o mocy 400 kW, system testowania impulsowego 1200 kV oraz transformator testowy częstotliwości swobodnej mocy 400 kV. Urządzenia te wspomagają obróbkę izolacji i weryfikację fabryczną wielouzwojeniowych transformatorów prostowniczych 24-impulsowych.

W sprawie schematów przesunięć fazowych dostosowanych do projektu, obliczeń strat lub rysunków poglądowych należy skontaktować się z działem technicznym Yulan Transformer.