Multi-wikkelende gelijkrichtertransformator

Wanneer de stroom aan de klepzijde van een gelijkrichterinstallatie tienduizenden ampère bereikt, wordt een conventionele enkele wikkeling moeilijk te vervaardigen en veilig af te sluiten. De doorsneden van geleiders overschrijden de praktische grenzen en lokale hotspots worden moeilijker te controleren. Het opsplitsen van de wikkeling aan de klepzijde in verschillende onafhankelijke takken is één manier om dit te beheren. Elke tak voedt zijn eigen gelijkrichterbrug, zodat de stroom per tak binnen de ontwerpgrenzen blijft. Yulan Transformer produceert gelijkrichttransformatoren met meerdere wikkelingen van 630 kVA tot 80.000 kVA, met primaire spanningsopties van 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV en 35 kV.

Functie van de gesplitste structuur

Zodra de wikkeling aan de klepzijde is gesplitst, is de stroom in elke tak kleiner. Geleiders en rails zijn gemakkelijker te dimensioneren en te routeren. De takken blijven door de kern gekoppeld en er ontstaat een gespleten impedantie daartussen. Deze impedantie beperkt de mate waarin een fout in de ene tak de andere vertakt. Het helpt ook de circulatiestromen tussen parallelle gelijkrichterbruggen te onderdrukken.

Bij elektrolyse worden vaak gesplitste wikkelingen gebruikt met invers parallelle verbindingen in dezelfde fase. Twee takken delen dezelfde spanningsfase, maar hun kabels zijn in tegengestelde richtingen gerangschikt. De resulterende magnetische velden heffen elkaar gedeeltelijk op, waardoor de lekflux in de wikkelkanalen wordt verminderd en zwerfverliezen in constructiestaal worden verminderd.

Typische split-arrangementen

Dubbele splitsing

Twee onafhankelijke takken aan de klepzijde voeden twee gelijkrichterbruggen. Dit is de meest gebruikelijke opstelling bij elektrolyse- of galvaniseerbenodigdheden met een gemiddelde capaciteit.

Drievoudige en viervoudige split

Er worden drie of vier takken gebruikt als de totale DC-stroom erg hoog is of als het proces meerdere onafhankelijk regelbare DC-uitgangen nodig heeft. Elke vestiging kan buiten dienst worden gesteld zonder dat dit gevolgen heeft voor de andere.

Axiaal en radiaal gespleten

Axiale splitsing plaatst kronkelende secties langs de hoogte van het kernlid. Radiale splitsing zorgt ervoor dat wikkelingen in lagen door het kernvenster worden aangebracht. De twee methoden beïnvloeden de impedantie en de lekflux op een verschillende manier, dus de keuze hangt af van de gelijkrichterparameters en het vereiste kortsluitgedrag.

Beoordelings- en verbindingsgegevens

Technische details

Gesplitste impedantie is een van de belangrijkste parameters in deze transformatoren. Het beïnvloedt de stroomverdeling tussen bruggen en de piekstroom tijdens een fout aan de klepzijde. Een lage splitsimpedantie betekent dat een fout in één tak een grote verstoring in de andere veroorzaakt. Een hoge waarde voegt verliezen toe en verslechtert de DC-uitgangsregeling. Het impedantiedoel wordt normaal gesproken geleverd door de ontwerper van de gelijkrichter, en de fabrikant van de transformator bereikt dit door de wikkelingsposities en de afmetingen van het koelkanaal aan te passen.

Leidingen aan de ventielzijde blijven een uitdaging, zelfs na het splitsen. Parallelle koperen staven zijn gebruikelijk, met een zorgvuldige afstand en transpositie om de stroomverdeling gelijkmatig te houden. Sommige ontwerpen gebruiken grote klemmenborden op de tankwand om de contactweerstand te verminderen en veldverbindingen eenvoudiger te maken.

Sterke lekvelden van wikkelingen met hoge stroomsterkte veroorzaken ook wervelstroomverwarming in de tank en klemconstructies. Bij grotere eenheden wordt meestal magnetische afscherming aan de binnentankwanden toegevoegd. Klemplaten kunnen van sleuven zijn voorzien of van niet-magnetisch materiaal zijn gemaakt om zwerfverliezen te beperken.

De koelingsselectie mag niet alleen gebaseerd zijn op sinusoïdale stroom. Harmonische stromen uit de gelijkrichter zorgen voor extra verliezen, dus de koelwaarde moet deze marge meenemen. Geforceerde olie-waterkoeling is gebruikelijk bij zeer grote elektrolysetransformatoren, terwijl geforceerde luchtkoeling vaak voldoende is voor gemiddelde vermogens.

Productie en verificatie

Wikkelingen gebruiken getransponeerde geleiders of meerdere parallelle geleiders. Tussen gespleten takken worden isolatiebarrières geplaatst. Na de montage ondergaan de kern- en spoeleenheid een vacuümdroogproces in de kerosinedampfase om vocht en gas te verwijderen.

Routinetests omvatten wikkelingsweerstand, spanningsverhouding, isolatieweerstand, netfrequentiebestendigheid, geïnduceerde overspanning, nullastverlies, belastingsverlies en kortsluitimpedantie. Bovendien wordt de splitsimpedantie tussen takken gemeten en wordt de isolatie tussen takken geverifieerd. Blikseminpuls- en gedeeltelijke ontladingstests worden uitgevoerd voor primaire spanningen van 35 kV en hoger. Tests voor temperatuurstijging met een gespecificeerd harmonisch spectrum kunnen worden uitgevoerd wanneer de koper het verwachte belastingsprofiel verstrekt.

Testresultaten worden opgeslagen op serienummer en zijn terug te voeren op wikkel-, kernstapel- en drooggegevens. Het bedrijf is ISO 9001:2015, ISO 14001 en ISO 45001 gecertificeerd.

Vragen voordat u bestelt

Wat is de relatie tussen multi-wikkeling en multi-puls?

Het zijn aparte concepten. Multi-wikkeling betekent dat de wikkeling aan de klepzijde is verdeeld in takken die verschillende bruggen kunnen voeden. Multi-puls betekent dat deze bruggen in fase zijn verschoven om harmonischen aan de primaire zijde te annuleren. Een dubbelgesplitste transformator kan twee bruggen voeden die 30° in fase zijn verschoven, waardoor een 12-pulssysteem ontstaat.

Wie bepaalt de splitsimpedantie?

De gelijkrichterfabrikant of de ontwerper van het elektrische systeem geeft de streefwaarde aan. De transformatorfabrikant ontwerpt vervolgens de wikkelindeling die hieraan voldoet en bevestigt het resultaat tijdens het testen.

Wat maakt een inverse parallelle verbinding met dezelfde fase nuttig?

Het vermindert het netto lekveld in de transformator. Omdat de twee takstromen in tegengestelde richtingen stromen, vallen hun velden gedeeltelijk weg. Dit verlaagt de structurele verwarming en vermindert de elektromagnetische krachten op de wikkelingen.

Kunnen individuele filialen worden gerund terwijl andere zijn gesloten?

Ja. Elke aftakking aan de klepzijde is onafhankelijk, zodat de bijbehorende gelijkrichtbrug afzonderlijk kan worden geschakeld. De primaire wikkeling en kern blijven bekrachtigd, maar de actieve takken moeten binnen hun ontwerpstroomlimieten blijven.

Hoe wordt een geforceerd olie-waterkoelsysteem onderhouden?

De oliedruk moet altijd hoger zijn dan de waterdruk, zodat eventuele lekkages van olie naar water stromen, en niet andersom. De waterleidingen moeten regelmatig worden geïnspecteerd op kalkaanslag en lekken. Het koelsysteem moet starten voordat de transformator wordt bekrachtigd en blijven draaien nadat deze is uitgeschakeld.

Waar deze transformatoren worden gebruikt

Typische installaties zijn onder meer grote aluminium-, koper- en zinkelektrolysehallen, chloor-alkali-membraan-elektrolyse-installaties, grafitiseringsovens, DC-boogovens en geautomatiseerde galvaniseerlijnen. Deze processen vereisen een stabiele gelijkstroom op zeer hoge niveaus, en de constructie met meerdere wikkelingen zorgt voor een gelijkmatige stroomverdeling en beheersbare kabelgroottes.

Productiecapaciteit

Yulan Transformer bouwt sinds 1999 oven- en gelijkrichtertransformatoren. De fabriek werkt onder omstandigheden van 110 kV-klasse, met 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 fabriekstests van grote gelijkrichttransformatoren met meerdere wikkelingen.

Neem voor gesplitste impedantieberekeningen, projectspecifieke wikkelopstellingen of schetstekeningen contact op met de technische afdeling van Yulan Transformer.