Máy biến áp chỉnh lưu 12 xung

Giảm thiểu sóng hài trong hệ thống chỉnh lưu thường bắt đầu bằng việc tăng số xung. Bộ chỉnh lưu 6 xung tạo ra các sóng hài bậc thấp (chẳng hạn như bậc 5 và 7) ở phía lưới điện, ảnh hưởng đến chất lượng điện năng và làm tăng tổn hao thiết bị. Bằng cách cấp nguồn cho hai cầu chỉnh lưu 6 xung thông qua một máy biến áp lệch pha - tạo ra độ lệch pha 30 ° giữa các phía AC của chúng - đạt được đầu ra 12 xung ở phía DC. Về mặt lý thuyết, sóng hài thứ 5 và thứ 7 triệt tiêu lẫn nhau, để lại sóng hài thứ 11 và 13 là hài dư chính, do đó làm giảm đáng kể hàm lượng hài âm. Máy biến áp chỉnh lưu 12 xung của Yulan Transformer có công suất từ ​​630 kVA đến 80.000 kVA, với các mức điện áp phía lưới bao gồm 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV và 35 kV.

Cấu hình kết cấu

Có hai cách phổ biến để thực hiện máy biến áp chỉnh lưu 12 xung:

Cách 1: Hai máy biến áp độc lập

Hai máy biến áp chỉnh lưu 6 xung được thiết kế có độ lệch pha lần lượt là +15° và -15° và được mắc song song để cung cấp cho hai bộ cầu chỉnh lưu. Cấu hình này mang lại sự linh hoạt trong bố cục — cho phép một thiết bị hoạt động trong khi thiết bị kia tiến hành bảo trì — nhưng yêu cầu diện tích lớn hơn.

Phương pháp 2: Máy biến áp đơn có cuộn dây kép

Một máy biến áp đơn được trang bị hai bộ cuộn dây phía van - một nối sao và một nối tam giác - tạo ra độ lệch pha 30° một cách tự nhiên. Cấu hình này nhỏ gọn, tuy nhiên nếu một bộ phận bị hỏng sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ tải.

Người dùng có thể chọn cấu hình dựa trên không gian trang web có sẵn, chiến lược bảo trì và yêu cầu về độ tin cậy. Cả hai phương pháp đều tương đương về hiệu suất triệt tiêu sóng hài.

Các ngành áp dụng

Giải pháp chỉnh lưu 12 xung thường được sử dụng trong các ứng dụng có giới hạn nghiêm ngặt về sóng hài lưới, bao gồm:

● Hệ thống cung cấp điện lực kéo vận chuyển đường sắt đô thị

● Điện phân kim loại màu (ví dụ: nhôm và đồng)

● Điện phân clo-kiềm trong công nghiệp hóa chất

● Nguồn điện cho lò hồ quang điện một chiều

● Dây chuyền sản xuất mạ điện quy mô lớn

Các cơ sở công nghiệp cần phải đáp ứng giới hạn hài hòa IEEE 519 hoặc GB/T 14549

Thông số dữ liệu

Thiết kế cuộn dây chuyển pha

Góc dịch pha đạt được bằng cách điều chỉnh cấu hình kết nối cuộn dây. Các phương pháp chuyển pha phổ biến bao gồm kết nối tam giác mở rộng và kết nối ngoằn ngoèo. Số vòng dây của cuộn dây lệch pha phải được tính toán chính xác; độ lệch quá lớn trong góc dịch pha có thể làm tăng dòng điện tuần hoàn giữa hai cầu chỉnh lưu, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất khử sóng hài. Các tiêu chuẩn thường yêu cầu kiểm soát độ lệch góc dịch pha trong phạm vi ± 0,5 °.

Đối với cấu hình có hai máy biến áp riêng biệt, trở kháng ngắn mạch của cả hai máy phải phù hợp chặt chẽ; độ lệch quá mức dẫn đến phân bố tải không đồng đều và làm giảm khả năng triệt tiêu sóng hài của hệ thống 12 xung. Máy biến áp Yulan xác minh số vòng cuộn dây chuyển pha cho từng bộ phận riêng lẻ trong quá trình cuộn dây và lắp ráp, đồng thời đo góc chuyển pha thực tế trong quá trình thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy, ghi lại kết quả vào báo cáo thử nghiệm.

Tổn thất và tăng nhiệt độ

Trong khi máy biến áp chỉnh lưu 12 xung loại bỏ các hài bậc 5 và 7 - dẫn đến tổn thất cuộn dây bổ sung thấp hơn so với hệ thống 6 xung - thì hài bậc 11 và 13 vẫn tồn tại. Do đó, thiết kế vẫn phải tính đến tổn thất do dòng điện xoáy. Mật độ từ thông hoạt động của lõi được giữ ở mức thấp hơn so với các máy biến áp phân phối tiêu chuẩn để tránh bão hòa do sai lệch DC trong quá trình chuyển tiếp của bộ chỉnh lưu.

Tổn hao khi tải thấp hơn một chút so với các máy biến áp 6 xung có cùng công suất, có sự chênh lệch cụ thể tùy thuộc vào phương pháp chuyển pha và kết cấu cuộn dây. Khách hàng có thể yêu cầu tính toán tổn thất và dữ liệu ước tính mức tăng nhiệt độ trong giai đoạn đề xuất kỹ thuật.

Sản xuất và thử nghiệm

Sau khi bộ phận hoạt động được lắp ráp, nó sẽ được xử lý trong hệ thống sấy chân không pha hơi dầu hỏa. Đối với các thiết bị công suất cao, cuộn dây phía van sử dụng các dây dẫn chuyển vị hoặc nhiều dây dẫn song song, với các cấu trúc chuyển vị được tích hợp ở các đầu cuộn dây. Tấm chắn từ được lắp đặt trên các thành bên trong của bể - được cấu hình theo công suất của thiết bị - để giảm tổn thất tản lạc do từ trường hài hòa gây ra.

Ngoài các hạng mục tiêu chuẩn, các thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy bao gồm đo góc lệch pha, thử nghiệm cách điện giữa các cuộn dây phía van và đo phóng điện cục bộ. Đối với các tổ máy có điện áp danh định từ 35 kV trở lên, việc thử nghiệm xung sét được thực hiện theo các tiêu chuẩn liên quan. Dữ liệu thử nghiệm được lưu trữ theo số sê-ri, đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc từ giai đoạn cuộn dây và xếp chồng lõi.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Hệ thống máy biến áp chỉnh lưu 12 xung có nhất thiết phải cần đến hai máy biến áp không?

Không nhất thiết phải như vậy. Một máy biến áp đơn được trang bị hai bộ cuộn dây phía van - một nối dây wye và một nối tam giác - có thể đạt được độ dịch pha 30°, cho phép chỉnh lưu 12 xung. Ngoài ra, việc sử dụng hai máy biến áp độc lập sẽ phân phối chức năng chuyển pha giữa hai tổ máy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận hành và bảo trì riêng biệt.

Câu hỏi: Độ chính xác của góc dịch pha ảnh hưởng đến hệ thống như thế nào?

Sự lệch pha trong góc lệch pha phá vỡ tính đối xứng giữa hai cầu chỉnh lưu, gây mất cân bằng phía DC và ngăn cản việc loại bỏ hoàn toàn sóng hài bậc 5 và bậc 7 ở phía lưới điện. Khi độ lệch được kiểm soát trong phạm vi ± 0,5 °, hiệu suất triệt tiêu sóng hài thường đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

Câu hỏi: Chi phí của hệ thống 12 xung cao hơn bao nhiêu so với hệ thống 6 xung?

Việc tăng chi phí chủ yếu xuất phát từ sự phức tạp trong việc thiết kế và chế tạo cuộn dây chuyển pha. Cấu hình một cuộn dây kép có giá cao hơn từ 15% đến 25% so với máy biến áp 6 xung có cùng công suất; cấu hình hai khối độc lập cũng đòi hỏi chi phí bổ sung cho thiết bị đóng cắt và không gian sàn. Tuy nhiên, việc tiết kiệm chi phí thiết bị lọc và bảo trì có thể bù đắp chênh lệch giá ở một số dự án.

Câu hỏi: Hệ thống 6 xung hiện có có thể được trang bị thêm thành hệ thống 12 xung không?

Tùy chọn trang bị thêm bị hạn chế. Nếu máy biến áp ban đầu đã có sẵn cuộn dây chuyển pha hoặc cấu trúc cuộn dây kép thì việc chuyển đổi có thể đạt được bằng cách điều chỉnh hệ thống dây điện bên ngoài. Nếu không, máy biến áp phải được thay thế vì cuộn dây chuyển pha phải được lắp vào trong giai đoạn sản xuất.

Hỏi: Máy biến áp chỉnh lưu 12 xung phù hợp với dải công suất nào?

Các thiết kế có sẵn cho công suất trên 630 kVA. Cấu trúc một cuộn dây kép sẽ tiết kiệm hơn đối với công suất thấp hơn, trong khi cấu hình máy biến áp độc lập gồm hai tổ máy thường được ưu tiên cho công suất cao hơn để thuận tiện cho việc vận chuyển và bảo trì. Sự lựa chọn cụ thể phụ thuộc vào bố cục dự án và yêu cầu về độ tin cậy.

Năng lực kỹ thuật

Yulan Transformer đã sản xuất máy biến áp lò điện và máy biến áp chỉnh lưu từ năm 1999, có khả năng sản xuất và thử nghiệm các sản phẩm có điện áp định mức từ 110 kV trở xuống. Các thiết bị chính bao gồm sức nâng 80 tấn, hệ thống sấy chân không pha hơi dầu hỏa công suất 400 kW, thiết bị kiểm tra xung 1200 kV và máy biến áp thử nghiệm tần số điện không phóng điện cục bộ 400 kV. Những cơ sở này cho phép công ty đáp ứng các yêu cầu về xử lý cách điện và thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy đối với máy biến áp chỉnh lưu 12 xung công suất cao. Vui lòng liên hệ với bộ phận kỹ thuật Máy biến áp Yulan để biết các giải pháp chuyển pha dành riêng cho dự án, báo cáo tính toán tổn thất hoặc bản vẽ phác thảo.