24-pulsgelijkrichtertransformator

In industriële projecten met strikte harmonische beperkingen, terwijl 12-puls gelijkrichting de 5e en 7e harmonischen elimineert, blijven de 11e en 13e harmonischen bestaan. Wanneer de kortsluitcapaciteit van het net laag is of de eisen aan de stroomkwaliteit streng zijn, kan een 24-pulsenschema de harmonische inhoud aan de netzijde verder verminderen. Yulan Transformer produceert gelijkrichttransformatoren met 24 pulsen met capaciteiten variërend van 630 kVA tot 80.000 kVA; spanningen aan de netzijde zijn geschikt voor 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV en 35 kV, terwijl de parameters aan de klepzijde op maat worden ontworpen om aan specifieke gelijkrichtervereisten te voldoen.

Harmonische annuleringslogica

Een gelijkrichtsysteem met 24 pulsen bestaat doorgaans uit vier gelijkrichtbruggen met 6 pulsen. Er wordt een faseverschuivende transformator gebruikt om een ​​sequentieel faseverschil van 15 ° te creëren tussen de AC-zijden van de vier bruggen. Bijgevolg heffen de meeste lage-orde harmonischen aan de rasterzijde – behalve de 23e en 25e – elkaar op. Vergeleken met 12-pulssystemen worden de 11e en 13e harmonischen effectief geëlimineerd; de resterende karakteristieke harmonischen beginnen bij de 23e orde met aanzienlijk verminderde amplitudes, waardoor de vraag naar filterapparatuur afneemt.

Veel voorkomende faseverschuivingscombinaties die in de techniek worden gebruikt, zijn onder meer +7,5 °, -7,5 °, +22,5 ° en -22,5 °, of 0 °, 15 °, 30 ° en 45 °, waarbij de specifieke configuratie wordt bepaald door het systeemontwerp.

Implementatiemethoden

Vier onafhankelijke transformatoren

Vier gelijkrichttransformatoren met 6 pulsen zijn ontworpen met specifieke faseverschuivingshoeken, die elk stroom leveren aan een enkele gelijkrichtbrug. Dit plan biedt onderhoudsflexibiliteit – waardoor de resterende eenheden met een lagere capaciteit kunnen werken als er één uitvalt – maar vereist een grotere footprint en een groter aantal schakelapparatuur aan de primaire zijde.

Twee dubbelwikkelende transformatoren

Elke transformator is uitgerust met twee sets wikkelingen aan de klepzijde om twee verschillende faseverschuivingshoeken te bereiken. De ene transformator levert bijvoorbeeld +7,5° en -7,5°, terwijl de andere +22,5° en -22,5° uitvoert. Vergeleken met het viertransformatorschema halveert deze aanpak het aantal eenheden en resulteert in een compactere lay-out. Enkele multi-kronkelende transformator

Deze configuratie beschikt over vier sets wikkelingen aan de klepzijde binnen één enkele transformator, waardoor vier faseverschuivingshoeken worden bereikt via zigzag- of verlengde-deltaverbindingen. Hoewel deze oplossing de voetafdruk van de apparatuur minimaliseert, heeft een storing in de enkele eenheid invloed op de gehele lading, en is de complexiteit van de productie hoger; het wordt doorgaans gebruikt voor toepassingen met kleine tot middelgrote capaciteit of waar de ruimte beperkt is.

Gebruikers kunnen de configuratie selecteren op basis van de omstandigheden ter plaatse, onderhoudsstrategieën en betrouwbaarheidsvereisten. Alle drie de methoden bieden gelijkwaardige harmonische onderdrukkingsprestaties, waarbij de verschillen voornamelijk liggen in de fysieke lay-out en bediening en onderhoud.

Technische specificaties

Faseverschuivingswikkelingen en nauwkeurigheid

De effectiviteit van harmonische annulering van een 24-pulssysteem is afhankelijk van de nauwkeurigheid van het faseverschil tussen bruggen. Nauwkeurige berekening van de draaiverhoudingen van de faseverschuivingswikkelingen is essentieel, omdat wikkelingsafwijkingen en montagefouten tijdens de productie de uiteindelijke faseverschuivingshoek kunnen beïnvloeden. Yulan Transformer registreert het aantal windingen voor faseverschuivingswikkelingen per eenheid en verifieert de fasehoeken tussen de wikkelingen tijdens fabrieksacceptatietests, waarbij afwijkingen binnen ± 0,5 ° worden gehouden.

Bij gebruik van een combinatie van meerdere transformatoren moet ook de afwijking in kortsluitimpedantie tussen units worden gecontroleerd. Impedantie-mismatch leidt tot een ongelijkmatige verdeling van de belastingsstroom, waardoor specifieke gelijkrichterbruggen mogelijk worden overbelast en de mogelijkheden voor harmonische annulering afnemen. Toegestane impedantieafwijkingsbereiken moeten duidelijk worden gedefinieerd tijdens de technische ontwerpfase.

Verliezen en temperatuurstijging

Het 24-pulsschema elimineert een groter aantal harmonische ordes, waardoor de extra wikkelingsverliezen verder worden verminderd in vergelijking met het 12-pulsschema. Omdat harmonischen van de 23e orde en hoger echter nog steeds huid- en nabijheidseffecten veroorzaken, moet het geleiderontwerp voldoende marges bevatten. De magnetische kernfluxdichtheid wordt onder de niveaus gehouden die typisch zijn voor conventionele distributietransformatoren om potentiële DC-componenten op te vangen die ontstaan ​​tijdens gelijkrichtertransiënten.

Tests voor temperatuurstijging moeten worden uitgevoerd met behulp van stroomgolfvormen die de karakteristieke harmonischen omvatten; anders zullen de testresultaten de stijging van de hotspot-temperatuur onder feitelijke bedrijfsomstandigheden niet nauwkeurig weergeven. Klanten kunnen bij het plaatsen van een bestelling het harmonische stroomspectrum opvragen om als invoergegevens te dienen voor de verificatie van temperatuurstijging.

Productie en testen

Wikkelingen maken gebruik van getransponeerde geleiders of meerdere parallelle geleiders, terwijl koperen rails worden gebruikt voor verbindingen met hoge stroomsterkte aan de klepzijde. Op de binnenwanden van de tank is een magnetische of elektrische afscherming geïnstalleerd, afgestemd op de capaciteit van de transformator, om zwerfverliezen veroorzaakt door harmonische magnetische velden tot een minimum te beperken. Units met hoge capaciteit zijn uitgerust met paneelradiatoren of koelsystemen met geforceerde oliecirculatie.

Naast standaard routinetests richten fabrieksacceptatietests zich op het meten van faseverschuivingshoeken, isolatietests tussen wikkelingen aan de klepzijde, meting van gedeeltelijke ontlading en bliksemimpulstests (voor 35 kV en hoger). Testgegevens worden gearchiveerd op serienummer, waardoor traceerbaarheid wordt gegarandeerd tot processen zoals de fabricage van wikkelingen, het stapelen van kernen en het actief drogen van onderdelen.

Technische mogelijkheden

Yulan Transformer produceert sinds 1999 elektrische oventransformatoren en gelijkrichtertransformatoren en beschikt over de mogelijkheid 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. Deze faciliteiten stellen het bedrijf in staat te voldoen aan de vereisten voor isolatieverwerking en fabrieksverificatie voor de complexe multi-wikkelingsstructuren van 24-pulsgelijkrichtertransformatoren.

Veelgestelde vragen

Vraag: Wat is het verschil in harmonische inhoud tussen 24-puls- en 12-pulssystemen?

De primaire harmonischen in een 12-puls gelijkrichter zijn de 11e en 13e orde; een 24-pulssysteem elimineert deze effectief, met resterende karakteristieke harmonischen die beginnen bij de 23e orde. De totale harmonische vervorming (THD) van de stroom aan de netzijde daalt doorgaans van 8% – 10% (12 pulsen) tot onder de 4% (24 pulsen), waarbij specifieke waarden afhankelijk zijn van belasting en impedantie.

Vraag: Wat gebeurt er als één transformator uitvalt in een configuratie met vier transformatoren?

In een configuratie met vier onafhankelijke transformatoren kunnen de overige drie blijven werken als er één offline wordt gehaald; er zal echter een onbalans aan de netzijde optreden en bepaalde harmonischen van lage orde zullen opnieuw verschijnen. Onder deze omstandigheden moet de totale belasting worden verminderd en moet het onderhoud onmiddellijk worden gepland. Een enkele transformatorconfiguratie met meerdere wikkelingen maakt daarentegen niet de isolatie van een individuele brug mogelijk, wat resulteert in een bredere impact in het geval van een storing.

Vraag: Is een 24-pulssysteem gevoeliger voor faseverschuivingshoekfouten dan een 12-pulssysteem?

Ja. Een 24-pulssysteem vereist nauwkeurige faserelaties tussen vier brugsets tegelijk; een afwijking in een enkele set verhindert dat de overeenkomstige harmonische paren elkaar volledig opheffen. Bijgevolg zijn er strengere eisen met betrekking tot de productieprecisie en fabriekstesten van de faseverschuivende wikkelingen.

Vraag: Is het de moeite waard om een ​​24-pulssysteem te gebruiken voor projecten met een kleine capaciteit?

Als het elektriciteitsnet strenge harmonische eisen stelt en de filterkosten hoog zijn, kan een 24-pulssysteem zuiniger zijn dan een 12-pulssysteem gecombineerd met filters. Voor kleinere capaciteiten vertegenwoordigen de vaste kosten die gepaard gaan met meerdere transformatoren echter een groter deel van het totaal, wat een uitgebreide kosten-batenanalyse noodzakelijk maakt. Hoewel systemen met een vermogen boven 630 kVA doorgaans in aanmerking komen voor evaluatie, hangt de uiteindelijke keuze af van de specifieke netomstandigheden en het projectbudget.

Vraag: Kan een gelijkrichttransformator met 24 pulsen passieve filters vervangen?

Het kan niet als volledige vervanging dienen. Hoewel een 24-pulssysteem de meerderheid van de lage-orde harmonischen elimineert, blijven harmonischen van de 23e orde en hoger bestaan; bovendien kunnen belastingsonevenwichtigheden of faseverschuivingsfouten kleine hoeveelheden harmonischen van lage orde introduceren. Voor sommige projecten is mogelijk nog steeds een beperkt aantal filtertakken nodig, hoewel de capaciteit en de kosten aanzienlijk lager zijn dan die van 6-puls- of 12-pulsoplossingen.