Industriële 12-puls gelijkrichtertransformator

Waarom 12-pulsen in plaats van 6-pulsen

Een gelijkrichter met 6 pulsen trekt aanzienlijke 5e en 7e harmonische stromen uit de voeding. Deze harmonischen vergroten de wikkelverliezen, veroorzaken spanningsvervorming en vereisen vaak externe filtering. Een 12-pulssysteem maakt gebruik van twee 6-pulsbruggen die worden gevoed door faseverschoven spanningen. Wanneer de faseverschuiving 30° bedraagt, vallen de 5e en 7e harmonische stromen aan de primaire zijde weg. De overige dominante harmonischen zijn de 11e en 13e, die gemakkelijker te beheren zijn en lagere amplitudes hebben.

Deze aanpak is gebruikelijk in industriële installaties waar harmonische limieten worden gespecificeerd door IEEE 519 of vergelijkbare netwerkcodes. Het wordt ook gebruikt als de belasting van de gelijkrichter groot genoeg is dat harmonische filters alleen al duur zouden zijn.

Systeemconfiguraties

Industriële 12-puls gelijkrichtertransformatoren worden in twee hoofduitvoeringen geleverd.

Twee afzonderlijke transformatoren

Er zijn twee 6-pulstransformatoren gebouwd met faseverschuivingen van +15° en -15°. Elke brug voedt één gelijkrichterbrug. Dankzij deze opstelling kan één eenheid buiten dienst worden gesteld voor onderhoud, terwijl de andere met verminderde belasting blijft werken. Het vereenvoudigt ook het transport voor zeer grote beoordelingen.

Enkele transformator met dubbele secundaire wikkelingen

Eén transformator bevat twee wikkelingen aan de klepzijde, één in Y-vorm en één in delta. Het natuurlijke faseverschil van 30° creëert het 12-pulseffect. Dit ontwerp bespaart vloerruimte en vermindert het aantal primaire schakelapparatuurverbindingen, maar een enkele storing heeft invloed op het hele gelijkrichtersysteem.

Beide configuraties bieden vergelijkbare harmonische annulering. De keuze hangt af van de locatie-indeling, de onderhoudsstrategie en de redundantievereisten.

Typische industriële toepassingen

● Aluminium-, koper- en zinkelektrolyse-installaties

● Chloor-alkali-elektrolyse in chemische installaties

● DC-boogovens en ondergedompelde boogovens

● Grote galvaniseer- en anodiseerlijnen

● Tractiestroomvoorziening voor stedelijke spoorwegsystemen

● Industriële DC-drives met hoog vermogen

Technische specificaties

Nauwkeurigheid van faseverschuiving

De faseverschuiving wordt geproduceerd door uitgebreide delta- of zigzagwikkelingsverbindingen. Het aantal windingen in de faseverschuivende wikkeling moet nauwkeurig worden berekend. Als de fasehoek afwijkt van de ontwerpwaarde, ontstaan ​​er circulatiestromen tussen de twee gelijkrichterbruggen. Dit vermindert de annulering van de 5e en 7e harmonischen en vergroot de verliezen.

Tijdens de productie verifieert Yulan Transformer het aantal windingen van faseverschuivende wikkelingen en meet de werkelijke fasehoek tijdens fabriekstests. De gemeten waarde wordt vastgelegd in het testrapport. De typische fasehoektolerantie ligt binnen ±0,5°.

Bij arrangementen met twee transformatoren moet de kortsluitimpedantie van beide eenheden dichtbij worden gehouden. Een groot impedantieverschil veroorzaakt een ongelijkmatige belastingverdeling en verzwakt het harmonische annuleringseffect.

Verliezen en temperatuurstijging

Een gelijkrichttransformator met 12 pulsen elimineert de meeste 5e en 7e harmonische stromen, waardoor extra wikkelverliezen lager zijn dan bij een ontwerp met 6 pulsen. De 11e en 13e harmonischen blijven echter bestaan, en het ontwerp bevat nog steeds een marge voor wervelstroomverliezen.

De kern werkt met een fluxdichtheid die lager is dan die van een standaard distributietransformator. Dit vermijdt verzadiging veroorzaakt door mogelijke DC-componenten tijdens transiënte omstandigheden. De temperatuurstijging wordt geverifieerd onder het gespecificeerde harmonische stroomspectrum, niet alleen onder sinusoïdale stroom.

Constructie-eigenschappen

Wikkelingen

De stromen aan de klepzijde in industriële gelijkrichtertoepassingen bereiken vaak enkele duizenden ampère. Grote eenheden gebruiken getransponeerde geleiders of meerdere parallelle geleiders. Transposities aan de uiteinden van de wikkelingen helpen de stroomverdeling gelijk te maken en de circulerende verliezen te verminderen.

Leadregeling

Secundaire kabels zijn meestal gemaakt van koperen staven. De regeling houdt rekening met nabijheidseffecten en mechanische ondersteuning. Meerdere secundaire bussen of klemmenborden zijn gebruikelijk.

Tankafscherming

Harmonische flux induceert wervelstromen in de tankwanden en klemstructuren. Voor grotere vermogens worden magnetische schilden of elektromagnetische schilden op het binnenoppervlak van de tank geïnstalleerd. Dit vermindert zwerfverliezen en voorkomt lokale oververhitting.

Tik op Wisselaar

Het wisselen van de belastingsaftakking wordt vaak gebruikt bij gelijkrichterservice om de secundaire spanning aan te passen en de DC-uitgang te regelen. De kraanwisselaar verhoogt de complexiteit van het actieve deel en vereist extra ruimte in de tank.

Fabriekstests

Routinematige tests omvatten de DC-weerstand van de wikkeling, de spanningsverhouding, de isolatieweerstand, de netfrequentiebestendigheid, geïnduceerde overspanning, nullastverlies, belastingsverlies en kortsluitimpedantie. Aanvullende tests voor gelijkrichttransformatoren met 12 pulsen omvatten fasehoekmetingen, isolatietests tussen wikkelingen aan de klepzijde en metingen van gedeeltelijke ontlading.

Voor primaire spanningen van 35 kV of hoger worden bliksemimpulstests uitgevoerd volgens de geldende normen. Tests voor temperatuurstijging onder harmonische stroomomstandigheden kunnen worden geregeld als dit door de koper wordt gespecificeerd. Testgegevens worden gearchiveerd op serienummer en kunnen worden herleid tot wikkel- en kernassemblageprocessen.

Veelgestelde vragen

Wat is beter voor een nieuwe installatie: één dubbele secundaire transformator of twee afzonderlijke transformatoren?

Voor kleinere vermogens is een enkele transformator met dubbele secundaire wikkelingen meestal zuiniger en vereist minder vloeroppervlak. Voor grotere vermogens of als onderhoudsflexibiliteit belangrijk is, wordt de voorkeur gegeven aan twee afzonderlijke transformatoren. Bij de uiteindelijke beslissing moeten ook de transportlimieten en de beschikbaarheid van reserve-eenheden in overweging worden genomen.

Elimineert een 12-pulssysteem de harmonischen volledig?

Nee. De 5e en 7e harmonischen worden grotendeels geannuleerd, maar de 11e en 13e blijven bestaan. In de praktijk kunnen er nog steeds enkele resterende 5e en 7e componenten verschijnen als gevolg van fasehoekfouten of ongebalanceerde belastingen. Voor strikte harmonische limieten kunnen aanvullende passieve of actieve filters nodig zijn.

Kan een 6-pulsinstallatie worden opgewaardeerd naar 12-puls?

Over het algemeen nee. De faseverschuiving moet in de transformatorwikkelingen worden ingebouwd. Bij een retrofit moet de transformator worden vervangen of moet een afzonderlijke faseverschuivende transformator worden toegevoegd. De tweede optie kan in sommige gevallen mogelijk zijn, maar vereist een zorgvuldige evaluatie van de impedantie-aanpassing en de ruimte.

Hoe wordt de secundaire spanning bepaald?

De fabrikant van de gelijkrichter berekent de vereiste spanning aan de klepzijde op basis van de DC-uitgangsspanning, het gelijkrichtcircuit, de commutatie-overlap en de transformatorimpedantie. De transformatorfabrikant ontwerpt vervolgens de secundaire wikkeling zodat deze bij deze spanning past. Het wijzigen van de secundaire spanning na goedkeuring van het ontwerp kan van invloed zijn op de gehele wikkelingsindeling.

Welke bescherming wordt aanbevolen voor gelijkrichttransformatoren met 12 pulsen?

Standaard overstroombeveiliging kan niet goed werken vanwege harmonische stromen. Beveiligingsrelais moeten harmonische beperkingen bevatten of specifiek worden geselecteerd voor gelijkrichtertaken. Voor de transformator zelf worden temperatuurbewaking, gasrelais, oliepeilindicatoren en drukontlastingsapparaten aanbevolen. Voor grote eenheden is een continue bewaking van de wikkelingstemperatuur en de olieconditie raadzaam.

Productiecapaciteit

Yulan Transformer produceert sinds 1999 oventransformatoren en gelijkrichtertransformatoren. Het bedrijf opereert onder productie- en testomstandigheden van de 110 kV-klasse, waaronder een hefvermogen van 80 ton, een vacuümdroogsysteem in de kerosinedampfase van 400 kW, een impulstestsysteem van 1.200 kV en een 400 kV-vrije netfrequentietesttransformator met gedeeltelijke ontlading. Deze faciliteiten ondersteunen de isolatieverwerking en fabrieksverificatie van grote industriële gelijkrichttransformatoren.

Voor projectspecifieke faseverschuivingsschema's, verliesberekeningen of schetstekeningen kunt u contact opnemen met de technische afdeling van Yulan Transformer.