Máy biến áp chỉnh lưu 24 xung

Trong các dự án công nghiệp có giới hạn nghiêm ngặt về sóng hài, trong khi chỉnh lưu 12 xung loại bỏ sóng hài bậc 5 và bậc 7 thì hài bậc 11 và 13 vẫn tồn tại. Khi công suất ngắn mạch của lưới điện thấp hoặc yêu cầu chất lượng điện nghiêm ngặt, sơ đồ 24 xung có thể làm giảm hơn nữa hàm lượng sóng hài phía lưới. Yulan Transformer sản xuất máy biến áp chỉnh lưu 24 xung có công suất từ ​​630 kVA đến 80.000 kVA; điện áp phía lưới có thể đáp ứng 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV và 35 kV, trong khi các thông số phía van được thiết kế tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu chỉnh lưu cụ thể.

Logic khử sóng hài

Hệ thống chỉnh lưu 24 xung thường bao gồm bốn cầu chỉnh lưu 6 xung. Một máy biến áp lệch pha được sử dụng để tạo ra độ lệch pha tuần tự 15° giữa các phía AC của bốn cây cầu. Do đó, hầu hết các sóng hài bậc thấp ở phía lưới điện - ngoại trừ sóng hài thứ 23 và 25 - triệt tiêu lẫn nhau. So với hệ thống 12 xung, sóng hài thứ 11 và 13 được loại bỏ một cách hiệu quả; các sóng hài đặc trưng còn lại bắt đầu ở bậc 23 với biên độ giảm đáng kể, từ đó giảm nhu cầu về thiết bị lọc.

Các kết hợp dịch pha phổ biến được sử dụng trong kỹ thuật bao gồm +7,5 ° , -7,5 ° , +22,5 ° và -22,5 ° hoặc 0 ° , 15 ° , 30 ° và 45 ° , với cấu hình cụ thể được xác định bởi thiết kế hệ thống.

Phương pháp thực hiện

Bốn máy biến áp độc lập

Bốn máy biến áp chỉnh lưu 6 xung được thiết kế với các góc lệch pha cụ thể, mỗi máy cấp nguồn cho một cầu chỉnh lưu duy nhất. Sơ đồ này mang lại sự linh hoạt trong bảo trì - cho phép các thiết bị còn lại hoạt động với công suất giảm nếu một thiết bị bị hỏng - nhưng yêu cầu diện tích lớn hơn và số lượng thiết bị đóng cắt phía sơ cấp lớn hơn.

Hai máy biến áp cuộn dây kép

Mỗi máy biến áp được trang bị hai bộ cuộn dây phía van để đạt được hai góc lệch pha riêng biệt. Ví dụ: một máy biến áp xuất ra +7,5 ° và -7,5 °, trong khi máy biến áp kia xuất ra +22,5 ° và -22,5 °. So với sơ đồ bốn máy biến áp, phương pháp này giảm một nửa số lượng tổ máy và mang lại bố cục nhỏ gọn hơn. Máy biến áp nhiều cuộn dây đơn

Cấu hình này có bốn bộ cuộn dây phía van trong một máy biến áp duy nhất, đạt được bốn góc lệch pha thông qua các kết nối zigzag hoặc tam giác mở rộng. Mặc dù giải pháp này giảm thiểu dấu chân của thiết bị nhưng lỗi ở một bộ phận sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ tải và độ phức tạp trong sản xuất cao hơn; nó thường được sử dụng cho các ứng dụng có dung lượng từ nhỏ đến trung bình hoặc ở những nơi có không gian hạn chế.

Người dùng có thể chọn cấu hình dựa trên điều kiện địa điểm, chiến lược bảo trì và yêu cầu về độ tin cậy. Cả ba phương pháp đều mang lại hiệu suất triệt tiêu sóng hài tương đương, với sự khác biệt chủ yếu nằm ở cách bố trí vật lý cũng như cách vận hành và bảo trì.

Thông số kỹ thuật

Cuộn dây dịch pha và độ chính xác

Hiệu quả khử sóng hài của hệ thống 24 xung phụ thuộc vào độ chính xác của độ lệch pha giữa các cầu. Việc tính toán chính xác tỷ số vòng dây của cuộn dây dịch pha là cần thiết, vì độ lệch của cuộn dây và lỗi lắp ráp trong quá trình sản xuất có thể ảnh hưởng đến góc dịch pha cuối cùng. Máy biến áp Yulan ghi lại số vòng của cuộn dây lệch pha trên cơ sở từng đơn vị và xác minh góc pha giữa các cuộn dây trong quá trình kiểm tra nghiệm thu tại nhà máy, duy trì độ lệch trong phạm vi ± 0,5 °.

Khi sử dụng tổ hợp nhiều máy biến áp, độ lệch trở kháng ngắn mạch giữa các máy biến áp cũng phải được kiểm soát. Trở kháng không khớp dẫn đến phân bố dòng tải không đồng đều, có khả năng gây quá tải cho các cầu chỉnh lưu cụ thể và làm giảm khả năng khử sóng hài. Phạm vi sai lệch trở kháng cho phép phải được xác định rõ ràng trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật.

Tổn thất và tăng nhiệt độ

Sơ đồ 24 xung loại bỏ số lượng bậc hài lớn hơn, tiếp tục giảm tổn thất cuộn dây bổ sung so với sơ đồ 12 xung. Tuy nhiên, do các hài bậc 23 trở lên vẫn gây ra hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng lân cận nên thiết kế dây dẫn phải có đủ biên độ. Mật độ từ thông lõi được duy trì dưới mức điển hình của máy biến áp phân phối thông thường để phù hợp với các thành phần DC tiềm năng phát sinh trong quá trình chỉnh lưu quá độ.

Các thử nghiệm tăng nhiệt độ phải được tiến hành bằng cách sử dụng dạng sóng dòng điện bao gồm các sóng hài đặc trưng; nếu không, kết quả thử nghiệm sẽ không phản ánh chính xác mức tăng nhiệt độ điểm nóng trong điều kiện vận hành thực tế. Khách hàng có thể yêu cầu phổ dòng điện hài khi đặt hàng để làm dữ liệu đầu vào cho việc xác minh độ tăng nhiệt độ.

Sản xuất và thử nghiệm

Cuộn dây sử dụng dây dẫn chuyển đổi hoặc nhiều dây dẫn song song, trong khi thanh cái bằng đồng được sử dụng cho các kết nối dòng điện cao ở phía van. Tấm chắn từ hoặc điện được lắp đặt trên các thành bên trong của bể - có kích thước tùy theo công suất của máy biến áp - để giảm thiểu tổn thất tản lạc do từ trường hài gây ra. Các thiết bị công suất cao được trang bị bộ tản nhiệt dạng bảng hoặc hệ thống làm mát tuần hoàn dầu cưỡng bức.

Ngoài các thử nghiệm thông thường tiêu chuẩn, các thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy còn tập trung vào phép đo góc dịch pha, thử nghiệm cách điện giữa cuộn dây phía van, đo phóng điện cục bộ và thử nghiệm xung sét (đối với 35kV trở lên). Dữ liệu thử nghiệm được lưu trữ theo số sê-ri, đảm bảo khả năng truy nguyên ngược lại các quy trình như chế tạo cuộn dây, xếp lõi và sấy bộ phận hoạt động.

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 xác minh tại nhà máy đối với cấu trúc nhiều cuộn dây phức tạp của máy biến áp chỉnh lưu 24 xung.

Câu hỏi thường gặp

Hỏi: Sự khác biệt về hàm lượng sóng hài giữa hệ thống 24 xung và 12 xung là gì?

Các sóng hài chính trong bộ chỉnh lưu 12 xung là bậc 11 và 13; hệ thống 24 xung loại bỏ những điều này một cách hiệu quả, với các sóng hài đặc trưng còn lại bắt đầu từ bậc 23. Độ méo hài tổng (THD) của dòng điện phía lưới thường giảm từ 8% – 10% (12 xung) xuống dưới 4% (24 xung), với các giá trị cụ thể tùy thuộc vào tải và trở kháng.

Hỏi: Điều gì xảy ra nếu một máy biến áp bị hỏng trong cấu hình bốn máy biến áp?

Trong cấu hình sử dụng bốn máy biến áp độc lập, ba máy biến áp còn lại có thể tiếp tục hoạt động nếu một máy bị ngắt kết nối; tuy nhiên, sự mất cân bằng phía lưới sẽ xảy ra và một số sóng hài bậc thấp nhất định sẽ xuất hiện trở lại. Trong những điều kiện này, tổng tải phải được giảm xuống và bảo trì kịp thời. Ngược lại, cấu hình máy biến áp nhiều cuộn dây không cho phép cách ly từng cây cầu riêng lẻ, dẫn đến tác động rộng hơn trong trường hợp xảy ra sự cố.

Câu hỏi: Hệ thống 24 xung có nhạy cảm hơn với các lỗi góc lệch pha so với hệ thống 12 xung không?

Đúng. Hệ thống 24 xung yêu cầu mối quan hệ pha chính xác giữa bốn bộ cầu cùng một lúc; một sai lệch trong bất kỳ tập hợp đơn lẻ nào sẽ ngăn cản các cặp hài tương ứng triệt tiêu lẫn nhau hoàn toàn. Do đó, có những yêu cầu khắt khe hơn về độ chính xác trong sản xuất và thử nghiệm tại nhà máy đối với cuộn dây chuyển pha.

Câu hỏi: Có nên sử dụng hệ thống 24 xung cho các dự án công suất nhỏ không?

Nếu lưới điện đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về sóng hài và chi phí lọc cao thì hệ thống 24 xung có thể tiết kiệm hơn hệ thống 12 xung kết hợp với các bộ lọc. Tuy nhiên, đối với công suất nhỏ hơn, chi phí cố định liên quan đến nhiều máy biến áp chiếm tỷ trọng lớn hơn trong tổng chi phí, đòi hỏi phải phân tích chi phí-lợi ích toàn diện. Mặc dù các hệ thống có công suất trên 630 kVA thường là ứng cử viên để đánh giá nhưng lựa chọn cuối cùng phụ thuộc vào điều kiện lưới điện cụ thể và ngân sách dự án.

Hỏi: Máy biến áp chỉnh lưu 24 xung có thể thay thế các bộ lọc thụ động không?

Nó không thể phục vụ như một sự thay thế hoàn toàn. Mặc dù hệ thống 24 xung loại bỏ phần lớn các sóng hài bậc thấp, nhưng các sóng hài bậc 23 trở lên vẫn tồn tại; hơn nữa, sự mất cân bằng tải hoặc lỗi dịch pha có thể gây ra một lượng nhỏ sóng hài bậc thấp. Một số dự án có thể vẫn yêu cầu số lượng nhánh lọc hạn chế, mặc dù công suất và chi phí liên quan thấp hơn đáng kể so với giải pháp 6 xung hoặc 12 xung.