12-pulsgelijkrichtertransformator

Harmonische mitigatie in gelijkrichtersystemen begint doorgaans met het verhogen van het pulsaantal. Een gelijkrichter met 6 pulsen genereert harmonischen van lage orde (zoals de 5e en 7e) aan de netzijde, waardoor de stroomkwaliteit wordt beïnvloed en de apparatuurverliezen toenemen. Door twee 6-pulsgelijkrichterbruggen te voeden via een faseverschuivende transformator – waardoor een faseverschil van 30 ° ontstaat tussen hun AC-zijden – wordt een 12-pulsuitgang bereikt aan de DC-zijde. Theoretisch heffen de 5e en 7e harmonischen elkaar op, waardoor de 11e en 13e als de primaire restharmonischen overblijven, waardoor de harmonische inhoud aanzienlijk wordt verminderd. De 12-puls gelijkrichtertransformatoren van Yulan Transformer variëren van 630 kVA tot 80.000 kVA, met spanningswaarden aan de netzijde waaronder 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV en 35 kV.

Structurele configuraties

Er zijn twee veelgebruikte manieren om een ​​gelijkrichttransformator met 12 pulsen te implementeren:

Methode 1: Twee onafhankelijke transformatoren

Twee gelijkrichttransformatoren met 6 pulsen zijn ontworpen met faseverschuivingen van respectievelijk +15 ° en -15 ° en zijn parallel geschakeld om twee sets gelijkrichtbruggen te voeden. Deze configuratie biedt flexibiliteit in de indeling – waardoor de ene unit kan blijven werken terwijl de andere onderhoud ondergaat – maar vereist een grotere footprint.

Methode 2: Enkele transformator met dubbele wikkelingen

Een enkele transformator is uitgerust met twee sets wikkelingen aan de klepzijde – één ster- en één delta-verbonden – waardoor op natuurlijke wijze een faseverschil van 30 ° ontstaat. Deze configuratie is compact, hoewel een storing in de enkele unit de gehele belasting beïnvloedt.

Gebruikers kunnen de configuratie kiezen op basis van de beschikbare locatieruimte, onderhoudsstrategieën en betrouwbaarheidsvereisten. Beide methoden zijn gelijkwaardig in termen van harmonische onderdrukkingsprestaties.

Toepasselijke industrieën

Gelijkrichteroplossingen met 12 pulsen worden vaak gebruikt in toepassingen met strikte limieten voor netharmonischen, waaronder:

● Tractievoedingssystemen voor stadsvervoer per spoor

● Elektrolyse van non-ferrometalen (bijvoorbeeld aluminium en koper)

● Chloor-alkali-elektrolyse in de chemische industrie

● Voedingen voor gelijkstroom-vlamboogovens

● Grootschalige galvaniseerproductielijnen

Industriële faciliteiten moeten voldoen aan de harmonische limieten van IEEE 519 of GB/T 14549

Gegevensparameters

Faseverschuivend wikkelontwerp

De faseverschuivingshoek wordt bereikt door de configuratie van de wikkelingsverbinding aan te passen. Veel voorkomende faseverschuivende methoden zijn onder meer uitgebreide deltaverbindingen en zigzagverbindingen. Het aantal windingen in de faseverschuivende wikkelingen moet nauwkeurig worden berekend; overmatige afwijking in de faseverschuivingshoek kan de circulatiestromen tussen de twee gelijkrichterbruggen vergroten, waardoor de harmonische annuleringsprestaties in gevaar worden gebracht. Normen vereisen doorgaans dat de faseverschuivingshoekafwijking binnen ± 0,5 ° wordt geregeld.

Voor configuraties waarbij twee afzonderlijke transformatoren betrokken zijn, moet de kortsluitimpedantie van beide eenheden nauw op elkaar afgestemd zijn; overmatige afwijkingen leiden tot een ongelijkmatige verdeling van de belasting en verminderen het harmonische onderdrukkingsvermogen van het 12-pulssysteem. Yulan Transformer verifieert het aantal faseverschuivende wikkelingen voor elke individuele eenheid tijdens het wikkel- en assemblageproces, en meet de werkelijke faseverschuivingshoek tijdens fabrieksacceptatietests, waarbij de resultaten worden vastgelegd in het testrapport.

Verliezen en temperatuurstijging

Terwijl 12-pulsgelijkrichtertransformatoren de 5e en 7e harmonischen elimineren - wat resulteert in lagere extra wikkelingsverliezen vergeleken met 6-pulssystemen - blijven de 11e en 13e harmonischen bestaan. Bijgevolg moet het ontwerp nog steeds rekening houden met wervelstroomverliezen. De operationele magnetische fluxdichtheid van de kern wordt lager gehouden dan die van standaard distributietransformatoren om verzadiging veroorzaakt door DC-voorspanning tijdens transiënte gelijkrichterprocessen te voorkomen.

Belastingsverliezen zijn iets lager dan die van 6-pulstransformatoren met dezelfde capaciteit, waarbij het specifieke verschil afhankelijk is van de faseverschuivingsmethode en de wikkelingsstructuur. Klanten kunnen verliesberekeningen en geschatte temperatuurstijgingsgegevens opvragen tijdens de technische voorstelfase.

Productie en testen

Nadat het actieve onderdeel is geassembleerd, ondergaat het een behandeling in een vacuümdroogsysteem in de kerosinedampfase. Voor eenheden met hoge capaciteit maken de wikkelingen aan de klepzijde gebruik van getransponeerde geleiders of meerdere parallelle geleiders, waarbij transpositiestructuren zijn opgenomen aan de wikkeluiteinden. Er is magnetische afscherming geïnstalleerd op de binnenwanden van de tank – geconfigureerd op basis van de capaciteit van de unit – om zwerfverliezen veroorzaakt door harmonische magnetische velden te verminderen.

Naast standaarditems omvatten fabrieksacceptatietests faseverschuivingshoekmetingen, isolatietests tussen wikkelingen aan de klepzijde en metingen van gedeeltelijke ontlading. Voor eenheden met een nominaal vermogen van 35 kV en hoger worden bliksemimpulstests uitgevoerd in overeenstemming met de relevante normen. Testgegevens worden gearchiveerd op serienummer, waardoor traceerbaarheid tot aan de wikkel- en kernstapelfasen wordt gegarandeerd.

Veelgestelde vragen

Vraag: Heeft een gelijkrichtertransformatorsysteem met 12 pulsen noodzakelijkerwijs twee transformatoren nodig?

Niet noodzakelijkerwijs. Een enkele transformator uitgerust met twee sets wikkelingen aan de klepzijde – één met Y-verbinding en één met delta-verbinding – kan een faseverschuiving van 30 ° bereiken, waardoor gelijkrichting van 12 pulsen mogelijk is. Als alternatief kan het gebruik van twee onafhankelijke transformatoren de faseverschuivende functie over twee units verdelen, waardoor gescheiden bediening en onderhoud mogelijk wordt.

Vraag: Welke invloed heeft de nauwkeurigheid van de faseverschuivingshoek op het systeem?

Afwijkingen in de faseverschuivingshoek verstoren de symmetrie tussen de twee gelijkrichterbruggen, waardoor onbalans aan de DC-zijde ontstaat en de volledige annulering van de 5e en 7e harmonischen aan de netzijde wordt voorkomen. Wanneer de afwijking binnen ± 0,5 ° wordt geregeld, voldoen de harmonische onderdrukkingsprestaties over het algemeen aan de technische vereisten.

Vraag: Hoeveel hoger zijn de kosten van een 12-pulssysteem vergeleken met een 6-pulssysteem?

De kostenstijging komt voornamelijk voort uit de complexiteit van het ontwerpen en vervaardigen van faseverschuivende wikkelingen. Een configuratie met één enkele wikkeling en dubbele wikkeling kost 15% tot 25% meer dan een 6-pulstransformator met dezelfde capaciteit; een onafhankelijke configuratie met twee eenheden brengt ook extra kosten met zich mee voor schakelapparatuur en vloeroppervlak. Besparingen op filterapparatuur en onderhoudskosten kunnen het prijsverschil bij sommige projecten echter compenseren.

Vraag: Kan een bestaand 6-pulssysteem achteraf worden omgebouwd tot een 12-pulssysteem?

De mogelijkheden voor retrofit zijn beperkt. Als de originele transformator al faseverschuivende wikkelingen of een dubbele wikkelingsstructuur bevat, kan de conversie worden bereikt door de externe bedrading aan te passen. Anders moet de transformator worden vervangen, omdat tijdens de productiefase faseverschuivende wikkelingen moeten worden ingebouwd.

Vraag: Voor welk capaciteitsbereik zijn 12-puls gelijkrichtertransformatoren geschikt?

Er zijn uitvoeringen beschikbaar voor capaciteiten boven 630 kVA. Een structuur met dubbele wikkelingen uit één eenheid is economischer voor lagere capaciteiten, terwijl een onafhankelijke transformatorconfiguratie met twee eenheden vaak de voorkeur heeft voor hogere capaciteiten om transport en onderhoud te vergemakkelijken. De specifieke keuze is afhankelijk van de projectindeling en betrouwbaarheidseisen.

Technische mogelijkheden

Yulan Transformer produceert sinds 1999 elektrische oventransformatoren en gelijkrichtertransformatoren en beschikt over de capaciteiten om producten met een vermogen van 110 kV en lager te produceren en te testen. De belangrijkste uitrusting omvat een hefvermogen van 80 ton, een vacuümdroogsysteem in de kerosinedampfase van 400 kW, 1200 kV impulstestapparatuur en een 400 kV gedeeltelijk ontladingsvrije stroomfrequentietesttransformator. Dankzij deze faciliteiten kan het bedrijf voldoen aan de vereisten voor isolatieverwerking en fabrieksacceptatietests voor gelijkrichttransformatoren met hoge capaciteit en 12 pulsen. Voor projectspecifieke faseverschuivingsoplossingen, verliesberekeningsrapporten of schetstekeningen kunt u contact opnemen met de technische afdeling van Yulan Transformer.