12-импульсный выпрямительный трансформатор

Подавление гармоник в выпрямительных системах обычно начинается с увеличения количества импульсов. 6-импульсный выпрямитель генерирует гармоники низкого порядка (например, 5-ю и 7-ю) на стороне сети, влияя на качество электроэнергии и увеличивая потери в оборудовании. Запитывая два 6-пульсных выпрямительных моста через фазосдвигающий трансформатор, создавая разность фаз 30° между их сторонами переменного тока, на стороне постоянного тока достигается 12-пульсный выходной сигнал. Теоретически 5-я и 7-я гармоники нейтрализуют друг друга, оставляя 11-ю и 13-ю в качестве основных остаточных гармоник, тем самым значительно уменьшая содержание гармоник. 12-пульсные выпрямительные трансформаторы Yulan Transformer имеют мощность от 630 кВА до 80 000 кВА, а номинальное напряжение на стороне сети включает 6 кВ, 10 кВ, 15 кВ, 22 кВ и 35 кВ.

Структурные конфигурации

Существует два распространенных способа реализации 12-пульсного выпрямительного трансформатора:

Метод 1: два независимых трансформатора

Два 6-пульсных выпрямительных трансформатора выполнены со сдвигом фаз +15° и -15° соответственно и включены параллельно для питания двух комплектов выпрямительных мостов. Эта конфигурация обеспечивает гибкость компоновки — позволяя одному блоку работать, пока другой проходит техническое обслуживание, — но требует большей площади.

Метод 2: одиночный трансформатор с двумя обмотками

Одиночный трансформатор оснащен двумя наборами обмоток со стороны клапана — одной, соединенной звездой, и одной, соединенной треугольником, что естественным образом создает разность фаз 30 °. Эта конфигурация компактна, хотя сбой в одном блоке влияет на всю нагрузку.

Пользователи могут выбирать конфигурацию в зависимости от доступного пространства на площадке, стратегии обслуживания и требований к надежности. Оба метода эквивалентны с точки зрения эффективности подавления гармоник.

Применимые отрасли

12-пульсные выпрямители обычно используются в приложениях со строгими ограничениями на гармоники в сети, в том числе:

● Системы тягового электроснабжения городского железнодорожного транспорта.

● Электролиз цветных металлов (например, алюминия и меди)

● Хлор-щелочной электролиз в химической промышленности.

● Источники питания для дуговых печей постоянного тока.

● Крупномасштабные гальванические производственные линии.

Промышленные объекты должны соответствовать ограничениям по гармоникам IEEE 519 или GB/T 14549.

Параметры данных

Конструкция фазосдвигающей обмотки

Угол сдвига фаз достигается за счет регулировки конфигурации подключения обмоток. Распространенные методы фазового сдвига включают соединения расширенным треугольником и зигзагообразные соединения. Число витков в фазосдвигающих обмотках должно быть точно рассчитано; Чрезмерное отклонение угла сдвига фаз может увеличить циркулирующие токи между двумя выпрямительными мостами, тем самым ухудшая эффективность подавления гармоник. Стандарты обычно требуют, чтобы отклонение угла фазового сдвига контролировалось в пределах ± 0,5°.

Для конфигураций, включающих два отдельных трансформатора, импеданс короткого замыкания обоих блоков должен быть точно согласован; чрезмерное отклонение приводит к неравномерному распределению нагрузки и снижает способность подавления гармоник 12-импульсной системы. Yulan Transformer проверяет количество витков фазосдвигающей обмотки для каждого отдельного блока во время процессов намотки и сборки, а также измеряет фактический угол фазового сдвига во время заводских приемочных испытаний, записывая результаты в протокол испытаний.

Потери и повышение температуры

Хотя 12-пульсные выпрямительные трансформаторы устраняют 5-ю и 7-ю гармоники, что приводит к меньшим дополнительным потерям в обмотках по сравнению с 6-пульсными системами, 11-я и 13-я гармоники сохраняются. Следовательно, конструкция все равно должна учитывать потери на вихревые токи. Рабочая плотность магнитного потока сердечника поддерживается ниже, чем у стандартных распределительных трансформаторов, чтобы предотвратить насыщение, вызванное смещением постоянного тока во время переходных процессов выпрямителя.

Потери в нагрузке несколько ниже, чем у 6-импульсных трансформаторов той же мощности, причем конкретная разница зависит от способа фазосдвигания и конструкции обмоток. Клиенты могут запросить расчет потерь и расчетные данные о повышении температуры на этапе технического предложения.

Производство и тестирование

После сборки активная часть проходит обработку в системе вакуумной сушки паровой фазы керосина. В агрегатах большой мощности в обмотках со стороны клапана используются транспонированные проводники или несколько параллельных проводников с транспозиционными структурами, встроенными на концах обмотки. На внутренних стенках резервуара установлена ​​магнитная экранировка, конфигурация которой соответствует мощности установки, для уменьшения паразитных потерь, вызванных гармоническими магнитными полями.

Помимо стандартных позиций, заводские приемочные испытания включают измерение угла сдвига фаз, испытания изоляции между обмотками со стороны клапана и измерение частичных разрядов. Для установок напряжением 35 кВ и выше испытания грозовым импульсом проводятся в соответствии с действующими стандартами. Данные испытаний архивируются по серийному номеру, что обеспечивает прослеживаемость вплоть до этапов намотки и укладки сердечников.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Обязательно ли для 12-пульсной трансформаторной системы выпрямителя требуются два трансформатора?

Не обязательно. Одиночный трансформатор, оснащенный двумя наборами обмоток со стороны клапана — одной, соединенной звездой, а другой — треугольником, может обеспечить сдвиг фазы на 30 °, что обеспечивает 12-импульсное выпрямление. Альтернативно, использование двух независимых трансформаторов распределяет функцию фазового сдвига между двумя блоками, облегчая раздельную эксплуатацию и техническое обслуживание.

Вопрос: Как точность угла фазового сдвига влияет на систему?

Отклонения угла фазового сдвига нарушают симметрию между двумя выпрямительными мостами, вызывая дисбаланс на стороне постоянного тока и препятствуя полному подавлению 5-й и 7-й гармоник на стороне сети. Когда отклонение контролируется в пределах ± 0,5°, эффективность подавления гармоник обычно соответствует инженерным требованиям.

Вопрос: Насколько выше стоимость 12-пульсной системы по сравнению с 6-пульсной?

Увеличение стоимости связано, прежде всего, со сложностью проектирования и изготовления фазосдвигающих обмоток. Одноблочная конфигурация с двумя обмотками стоит на 15–25% дороже, чем 6-пульсный трансформатор той же мощности; двухблочная независимая конфигурация также влечет за собой дополнительные затраты на распределительное устройство и площадь помещения. Однако экономия на фильтрующем оборудовании и затратах на техническое обслуживание может компенсировать разницу в цене в некоторых проектах.

Вопрос: Можно ли переоборудовать существующую 6-пульсную систему в 12-пульсную?

Возможности дооснащения ограничены. Если исходный трансформатор уже включает в себя фазосдвигающие обмотки или конструкцию с двумя обмотками, преобразование может быть достигнуто путем регулировки внешней проводки. В противном случае трансформатор необходимо заменить, так как фазосдвигающие обмотки должны быть заложены еще на этапе изготовления.

Вопрос: Для каких диапазонов мощностей подходят 12-пульсные выпрямительные трансформаторы?

Доступны исполнения для мощностей выше 630 кВА. Одноблочная конструкция с двойной обмоткой более экономична для более низких мощностей, тогда как двухблочная конфигурация независимого трансформатора часто предпочтительна для более высоких мощностей для облегчения транспортировки и обслуживания. Конкретный выбор зависит от планировки проекта и требований к надежности.

Инженерные возможности

Yulan Transformer занимается производством электропечных трансформаторов и выпрямительных трансформаторов с 1999 года, обладая возможностями по производству и испытаниям продукции на напряжение 110 кВ и ниже. Ключевое оборудование включает грузоподъемность 80 тонн, систему вакуумной сушки паровой фазы керосина мощностью 400 кВт, импульсное испытательное оборудование на 1200 кВ и испытательный трансформатор промышленной частоты без частичных разрядов на 400 кВ. Эти мощности позволяют компании выполнять требования к обработке изоляции и заводским приемочным испытаниям для 12-пульсных выпрямительных трансформаторов большой мощности. Пожалуйста, свяжитесь с техническим отделом Yulan Transformer для получения решений по фазовому сдвигу для конкретного проекта, отчетов о расчете потерь или контурных чертежей.