Многообмоточный выпрямительный трансформатор

Когда ток на стороне клапана выпрямительной установки достигает десятков тысяч ампер, изготовление и безопасное подключение обычной одинарной обмотки становится затруднительным. Сечения проводников выходят за практические пределы, и локальные горячие точки становится сложнее контролировать. Одним из способов решения этой проблемы является разделение обмотки со стороны клапана на несколько независимых ветвей. Каждая ветвь питает свой собственный выпрямительный мост, поэтому ток на каждую ветвь остается в расчетных пределах. Yulan Transformer производит многообмоточные выпрямительные трансформаторы мощностью от 630 до 80 000 кВА с вариантами первичного напряжения 6 кВ, 10 кВ, 15 кВ, 22 кВ и 35 кВ.

Функция разделенной структуры

Когда обмотка со стороны клапана разделена, ток в каждой ветви уменьшается. Проводники и шины становятся проще подбирать и прокладывать. Ветви остаются связанными через ядро, и между ними возникает расщепление импеданса. Этот импеданс ограничивает степень влияния неисправности в одной ветви на другие. Это также помогает подавить циркулирующие токи между параллельными выпрямительными мостами.

При электролизе часто используются разделенные обмотки с однофазными инверсно-параллельными соединениями. Две ветви имеют одну и ту же фазу напряжения, но их выводы расположены в противоположных направлениях. Возникающие магнитные поля частично компенсируются, что уменьшает поток рассеяния в каналах обмотки и снижает паразитные потери в конструкционной стали.

Типичные схемы разделения

Двойной сплит

Две независимые ветви со стороны клапана питают два выпрямительных моста. Это наиболее распространенная схема в электролизных или гальванических установках средней мощности.

Тройной и четверной сплит

Три или четыре ветви используются, когда общий постоянный ток очень высок или когда процесс требует нескольких независимо управляемых выходов постоянного тока. Каждую ветвь можно вывести из эксплуатации, не затрагивая другие.

Осевой и радиальный раскол

При осевом разделении секции обмотки располагаются по высоте конечности сердечника. Радиальное расщепление позволяет расположить обмотки слоями через окно сердечника. Оба метода по-разному влияют на импеданс и поток рассеяния, поэтому выбор зависит от параметров выпрямителя и требуемого поведения при коротком замыкании.

Номинальные данные и данные подключения

Инженерные детали

Разделенное сопротивление является одним из наиболее важных параметров этих трансформаторов. Это влияет на распределение тока между мостами и пиковый ток во время неисправности на стороне клапана. Низкий разделенный импеданс означает, что неисправность в одной ветви вызывает большие помехи в других. Высокое значение увеличивает потери и ухудшает регулирование выхода постоянного тока. Целевой импеданс обычно задается разработчиком выпрямителя, а производитель трансформатора достигает его путем регулировки положения обмоток и размеров охлаждающего канала.

Выводы со стороны клапана остаются проблемой даже после разделения. Обычно используются параллельные медные стержни с осторожным расположением и перемещением, чтобы обеспечить равномерное распределение тока. В некоторых конструкциях на стенке резервуара используются большие клеммные колодки, чтобы уменьшить контактное сопротивление и упростить подключение на местах.

Сильные поля рассеяния сильноточных обмоток также вызывают вихревой нагрев резервуара и зажимных конструкций. Магнитное экранирование обычно добавляется к внутренним стенкам резервуара для более крупных агрегатов. Зажимные пластины могут иметь прорези или быть изготовлены из немагнитного материала для сокращения паразитных потерь.

Выбор охлаждения не должен основываться только на синусоидальном токе. Гармонические токи выпрямителя добавляют дополнительные потери, поэтому номинал охладителя должен учитывать этот запас. Принудительное масляно-водяное охлаждение распространено в электролизных трансформаторах очень больших размеров, тогда как принудительное воздушное охлаждение часто бывает достаточным для средних мощностей.

Производство и проверка

В обмотках используются транспонированные проводники или несколько параллельных проводников. Между разделенными ветвями располагаются изоляционные перегородки. После сборки блок сердечника и катушки проходит процесс вакуумной сушки в паровой фазе керосина для удаления влаги и газа.

Регулярные испытания включают сопротивление обмотки, коэффициент трансформации, сопротивление изоляции, устойчивость к промышленной частоте, наведенное перенапряжение, потери холостого хода, потери нагрузки и сопротивление короткого замыкания. Кроме того, измеряется разделенное сопротивление между ветвями и проверяется изоляция между ветвями. Испытания грозовым импульсом и частичным разрядом проводятся при первичном напряжении 35 кВ и выше. Испытания на повышение температуры с заданным спектром гармоник могут быть организованы, когда покупатель предоставит ожидаемый профиль нагрузки.

Результаты испытаний сохраняются под серийным номером и могут быть прослежены по записям обмоток, укладки сердечников и сушки. Компания имеет сертификаты ISO 9001:2015, ISO 14001 и ISO 45001.

Вопросы перед заказом

Какая связь между многообмоточным и многоимпульсным?

Это отдельные понятия. Многообмотка означает, что обмотка со стороны клапана разделена на ветви, которые могут питать разные мосты. Многоимпульсность означает, что эти мосты сдвинуты по фазе для подавления гармоник первичной стороны. Трансформатор с двойным разделением может питать два моста, фаза которых сдвинута на 30°, создавая 12-импульсную систему.

Кто определяет разделенное сопротивление?

Целевое значение предоставляет производитель выпрямителя или разработчик электрической системы. Затем производитель трансформатора разрабатывает схему обмотки, соответствующую этому требованию, и подтверждает результат во время испытаний.

Чем полезно однофазное обратное параллельное соединение?

Это уменьшает поле сетевых рассеяний внутри трансформатора. Поскольку токи двух ветвей текут в противоположных направлениях, их поля частично компенсируются. Это снижает нагрев конструкции и уменьшает электромагнитные силы на обмотках.

Могут ли отдельные филиалы работать, пока другие закрыты?

Да. Каждая ветвь со стороны клапана независима, поэтому соответствующий выпрямительный мост можно включать отдельно. Первичная обмотка и сердечник остаются под напряжением, но активные ветви должны оставаться в пределах расчетного тока.

Как обслуживается система принудительного водяного охлаждения масла?

Давление масла всегда должно превышать давление воды, чтобы любая утечка текла от масла к воде, а не наоборот. Водопроводные трубы следует регулярно проверять на наличие накипи и утечек. Система охлаждения должна запуститься до подачи питания на трансформатор и продолжить работу после его выключения.

Где используются эти трансформаторы

Типичные установки включают в себя большие залы электролиза алюминия, меди и цинка, установки хлор-щелочного мембранного электролиза, печи графитации, дуговые печи постоянного тока и автоматизированные гальванические линии. Эти процессы требуют стабильного постоянного тока очень высокого уровня, а конструкция с несколькими обмотками помогает поддерживать равномерное распределение тока и управляемые размеры выводов.

Производственные возможности

Yulan Transformer производит печные и выпрямительные трансформаторы с 1999 года. Завод работает в условиях класса 110 кВ, грузоподъемностью 80 тонн, системой вакуумной сушки паровой фазы керосина мощностью 400 кВт, системой импульсных испытаний 1200 кВ и испытательным трансформатором промышленной частоты без частичного разряда 400 кВ. Эти мощности обеспечивают обработку изоляции и заводские испытания больших многообмоточных выпрямительных трансформаторов.

Для расчета разделенного импеданса, расположения обмоток для конкретного проекта или габаритных чертежей обращайтесь в технический отдел Yulan Transformer.