Transformator prostowniczy wielouzwojeniowy

Kiedy prąd po stronie zaworu w instalacji prostowniczej osiąga dziesiątki tysięcy amperów, wykonanie i bezpieczne zakończenie konwencjonalnego pojedynczego uzwojenia staje się trudne. Przekroje przewodów przekraczają praktyczne granice, a lokalne gorące punkty stają się trudniejsze do kontrolowania. Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest podzielenie uzwojenia po stronie zaworu na kilka niezależnych gałęzi. Każda gałąź zasila własny mostek prostowniczy, więc prąd na gałąź pozostaje w granicach projektowych. Yulan Transformer produkuje wielouzwojeniowe transformatory prostownicze o mocy od 630 kVA do 80 000 kVA, z opcjami napięcia pierwotnego 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV i 35 kV.

Funkcja struktury podzielonej

Po rozdzieleniu uzwojenia po stronie zaworu prąd w każdej gałęzi jest mniejszy. Przewody i szyny zbiorcze stają się łatwiejsze w doborze wymiarów i trasowaniu. Gałęzie pozostają połączone w rdzeniu i pojawia się między nimi rozdzielona impedancja. Impedancja ta ogranicza stopień, w jakim zwarcie w jednej gałęzi zakłóca działanie innych. Pomaga także tłumić prądy krążące pomiędzy równoległymi mostkami prostowniczymi.

W przypadku elektrolizy często stosuje się uzwojenia dzielone z odwrotnymi połączeniami równoległymi tej samej fazy. Dwie gałęzie mają tę samą fazę napięcia, ale ich przewody są ułożone w przeciwnych kierunkach. Powstałe pola magnetyczne częściowo się znoszą, co zmniejsza strumień upływu w kanałach uzwojenia i ogranicza straty błądzące w stali konstrukcyjnej.

Typowe układy podzielone

Podwójny podział

Dwie niezależne gałęzie po stronie zaworu zasilają dwa mostki prostownicze. Jest to najczęstszy układ w urządzeniach do elektrolizy lub galwanizacji o średniej wydajności.

Podział potrójny i poczwórny

Trzy lub cztery gałęzie są używane, gdy całkowity prąd DC jest bardzo wysoki lub gdy proces wymaga kilku niezależnie sterowanych wyjść DC. Każdy oddział może zostać wyłączony z eksploatacji bez wpływu na pozostałe.

Podział osiowy i promieniowy

Rozszczepienie osiowe umieszcza sekcje uzwojenia wzdłuż wysokości ramienia rdzeniowego. Rozszczepianie promieniowe układa uzwojenia w warstwy przez okno rdzenia. Obie metody w różny sposób wpływają na impedancję i strumień rozproszenia, dlatego wybór zależy od parametrów prostownika i wymaganego zachowania zwarciowego.

Dane znamionowe i połączenia

Szczegóły inżynieryjne

Impedancja dzielona jest jednym z ważniejszych parametrów w tych transformatorach. Wpływa na podział prądu pomiędzy mostkami i prąd szczytowy podczas zwarcia po stronie zaworu. Niska impedancja podziału oznacza, że ​​zwarcie w jednej gałęzi powoduje duże zakłócenia w pozostałych. Wysoka wartość zwiększa straty i pogarsza regulację wyjścia DC. Docelową impedancję określa zwykle projektant prostownika, a producent transformatora osiąga ją poprzez dostosowanie położenia uzwojeń i wymiarów kanału chłodzącego.

Przewody po stronie zaworów pozostają wyzwaniem nawet po rozdzieleniu. Powszechnie stosowane są równoległe szyny miedziane, z zachowaniem odpowiednich odstępów i transpozycji, aby zapewnić równomierny rozkład prądu. W niektórych projektach zastosowano duże listwy zaciskowe na ścianie zbiornika, aby zmniejszyć rezystancję styków i ułatwić połączenia w terenie.

Silne pola upływu z uzwojeń wysokoprądowych powodują również nagrzewanie się prądami wirowymi w zbiorniku i konstrukcjach zaciskowych. W przypadku większych jednostek do wewnętrznych ścian zbiorników zwykle dodaje się ekranowanie magnetyczne. Płytki zaciskowe mogą być szczelinowe lub wykonane z materiału niemagnetycznego, aby ograniczyć straty przypadkowe.

Dobór chłodzenia nie powinien opierać się wyłącznie na prądzie sinusoidalnym. Prądy harmoniczne z prostownika powodują dodatkowe straty, dlatego wartość znamionowa chłodnicy musi uwzględniać ten margines. Wymuszone chłodzenie wodą i olejem jest powszechne w bardzo dużych transformatorach elektrolizowych, podczas gdy wymuszone chłodzenie powietrzem jest często wystarczające w przypadku średnich mocy.

Produkcja i weryfikacja

W uzwojeniach stosuje się przewody transponowane lub wiele równoległych przewodów. Pomiędzy rozdzielonymi odgałęzieniami umieszcza się przegrody izolacyjne. Po zmontowaniu rdzeń i cewka poddawane są procesowi suszenia próżniowego w fazie gazowej nafty w celu usunięcia wilgoci i gazu.

Rutynowe testy obejmują rezystancję uzwojenia, stosunek napięcia, rezystancję izolacji, wytrzymywaną częstotliwość sieciową, indukowane przepięcie, utratę obciążenia bez obciążenia, utratę obciążenia i impedancję zwarciową. Dodatkowo mierzona jest impedancja rozdzielona pomiędzy gałęziami oraz sprawdzana jest izolacja pomiędzy gałęziami. Badania udaru piorunowego i wyładowań niezupełnych wykonujemy dla napięć pierwotnych 35 kV i wyższych. Testy wzrostu temperatury z określonym widmem harmonicznym można zorganizować, gdy nabywca dostarczy oczekiwany profil obciążenia.

Wyniki testów są przechowywane według numeru seryjnego i można je prześledzić wstecz do zapisów uzwojenia, ułożenia rdzenia i suszenia. Firma posiada certyfikaty ISO 9001:2015, ISO 14001, ISO 45001.

Pytania przed złożeniem zamówienia

Jaki jest związek między wieloma uzwojeniami i wieloma impulsami?

Są to odrębne pojęcia. Uzwojenie wielokrotne oznacza, że ​​uzwojenie po stronie zaworu jest podzielone na gałęzie, które mogą zasilać różne mostki. Tryb wielopulsowy oznacza, że ​​mostki te są przesunięte w fazie w celu wyeliminowania harmonicznych strony pierwotnej. Transformator z podwójnym podziałem może zasilać dwa mostki przesunięte w fazie o 30°, tworząc system 12-impulsowy.

Kto określa impedancję rozdzieloną?

Wartość docelową podaje producent prostownika lub projektant instalacji elektrycznej. Następnie producent transformatora projektuje układ uzwojeń odpowiadający tym wymaganiom i potwierdza wynik podczas testów.

Co sprawia, że ​​odwrotne połączenie równoległe tej samej fazy jest przydatne?

Zmniejsza pole upływu netto wewnątrz transformatora. Ponieważ dwa prądy odgałęzione płyną w przeciwnych kierunkach, ich pola częściowo się znoszą. Obniża to nagrzewanie strukturalne i zmniejsza siły elektromagnetyczne działające na uzwojenia.

Czy poszczególne oddziały mogą działać, podczas gdy inne są zamknięte?

Tak. Każde odgałęzienie po stronie zaworu jest niezależne, więc odpowiedni mostek prostowniczy można przełączać oddzielnie. Uzwojenie pierwotne i rdzeń pozostają pod napięciem, ale aktywne gałęzie muszą mieścić się w projektowanych granicach prądu.

Jak konserwowany jest wymuszony układ chłodzenia wodą oleju?

Ciśnienie oleju musi zawsze przekraczać ciśnienie wody, aby jakikolwiek wyciek płynął z oleju do wody, a nie odwrotnie. Rurociągi wodne należy regularnie sprawdzać pod kątem kamienia i wycieków. Układ chłodzenia musi zostać uruchomiony przed włączeniem zasilania transformatora i kontynuować pracę po jego wyłączeniu.

Gdzie te transformatory są używane

Typowe instalacje obejmują duże hale do elektrolizy aluminium, miedzi i cynku, instalacje do elektrolizy membranowej chlorowo-alkalicznej, piece do grafityzacji, piece łukowe prądu stałego i zautomatyzowane linie galwaniczne. Procesy te wymagają stabilnego prądu stałego na bardzo wysokim poziomie, a konstrukcja z wieloma uzwojeniami pomaga w utrzymaniu równomiernego podziału prądu i możliwych do zarządzania rozmiarów przewodów.

Możliwości produkcyjne

Yulan Transformer produkuje transformatory piecowe i prostownicze od 1999 roku. Fabryka działa w warunkach klasy 110 kV, ma udźwig 80 ton, system suszenia próżniowego w fazie lotnej nafty o mocy 400 kW, system testowania impulsowego 1200 kV i transformator testowy częstotliwości energetycznej 400 kV bez wyładowań częściowych. Urządzenia te wspierają obróbkę izolacji i testowanie fabryczne dużych wielouzwojeniowych transformatorów prostowniczych.

W celu obliczenia impedancji podziału, układu uzwojeń specyficznego dla projektu lub rysunków poglądowych, należy skontaktować się z działem technicznym Yulan Transformer.