Máy biến áp chỉnh lưu 12 xung công nghiệp

Tại sao lại là 12 xung thay vì 6 xung

Bộ chỉnh lưu 6 xung lấy dòng điện hài bậc 5 và bậc 7 đáng kể từ nguồn cung cấp. Những sóng hài này làm tăng tổn thất cuộn dây, gây méo điện áp và thường cần phải lọc bên ngoài. Hệ thống 12 xung sử dụng hai cầu 6 xung được cấp điện bằng điện áp lệch pha. Khi độ lệch pha là 30°, dòng điện hài bậc 5 và bậc 7 sẽ triệt tiêu ở phía sơ cấp. Các sóng hài chiếm ưu thế còn lại là bậc 11 và 13, dễ quản lý hơn và có biên độ thấp hơn.

Cách tiếp cận này phổ biến trong các nhà máy công nghiệp nơi giới hạn sóng hài được quy định bởi IEEE 519 hoặc các mã lưới tương tự. Nó cũng được sử dụng khi tải chỉnh lưu đủ lớn để chỉ riêng bộ lọc hài sẽ tốn kém.

Cấu hình hệ thống

Máy biến áp chỉnh lưu công suất 12 xung công nghiệp được cung cấp theo hai dạng chính.

Hai máy biến áp riêng biệt

Hai máy biến áp 6 xung được chế tạo với độ lệch pha +15° và -15°. Mỗi nguồn cấp một cầu chỉnh lưu. Sự sắp xếp này cho phép một thiết bị ngừng hoạt động để bảo trì trong khi thiết bị kia tiếp tục hoạt động ở mức tải giảm. Nó cũng đơn giản hóa việc vận chuyển cho các xếp hạng rất lớn.

Máy biến áp đơn có cuộn dây thứ cấp kép

Một máy biến áp có hai cuộn dây phía van, một cuộn dây nối kiểu wye và một cuộn dây nối tam giác. Độ lệch pha 30° tự nhiên tạo ra hiệu ứng 12 xung. Thiết kế này giúp tiết kiệm không gian sàn và giảm số lượng kết nối thiết bị đóng cắt chính, nhưng một lỗi duy nhất sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống chỉnh lưu.

Cả hai cấu hình đều cung cấp khả năng khử sóng hài tương đương. Sự lựa chọn phụ thuộc vào cách bố trí địa điểm, chiến lược bảo trì và yêu cầu dự phòng.

Ứng dụng công nghiệp điển hình

● Nhà máy điện phân nhôm, đồng, kẽm

● Điện phân clo-kiềm tại các cơ sở hóa chất

● Lò hồ quang DC và lò hồ quang chìm

● Dây chuyền mạ điện và anodizing lớn

● Cung cấp năng lượng kéo cho hệ thống đường sắt đô thị

● Bộ truyền động DC công nghiệp có mức công suất cao

Thông số kỹ thuật

Độ chính xác chuyển pha

Sự dịch pha được tạo ra bởi các kết nối cuộn dây tam giác hoặc ngoằn ngoèo mở rộng. Số vòng dây trong cuộn dây lệch pha phải được tính toán chính xác. Nếu góc pha lệch khỏi giá trị thiết kế thì xuất hiện dòng điện tuần hoàn giữa hai cầu chỉnh lưu. Điều này làm giảm việc loại bỏ sóng hài bậc 5 và bậc 7 và làm tăng tổn thất.

Trong quá trình sản xuất, Máy biến áp Yulan xác minh số vòng của cuộn dây chuyển pha và đo góc pha thực tế trong quá trình thử nghiệm tại nhà máy. Giá trị đo được ghi lại trong báo cáo thử nghiệm. Dung sai góc pha điển hình là trong khoảng ±0,5°.

Đối với bố trí hai máy biến áp, trở kháng ngắn mạch của cả hai khối phải được giữ ở mức gần nhau. Sự chênh lệch trở kháng lớn gây ra sự chia sẻ tải không đồng đều và làm suy yếu hiệu ứng khử sóng hài.

Tổn thất và tăng nhiệt độ

Máy biến áp chỉnh lưu 12 xung loại bỏ hầu hết các dòng điện hài bậc 5 và 7, do đó tổn hao cuộn dây bổ sung sẽ thấp hơn so với thiết kế 6 xung. Tuy nhiên, hài bậc 11 và 13 vẫn còn và thiết kế vẫn tính đến biên độ tổn thất do dòng điện xoáy.

Lõi hoạt động ở mật độ từ thông thấp hơn mật độ từ thông của máy biến áp phân phối tiêu chuẩn. Điều này tránh bão hòa do các thành phần DC có thể gây ra trong điều kiện nhất thời. Độ tăng nhiệt độ được kiểm tra dưới phổ dòng điện hài quy định, không chỉ dưới dòng điện hình sin.

Đặc điểm xây dựng

cuộn dây

Dòng điện phía van trong các ứng dụng chỉnh lưu công nghiệp thường đạt tới vài nghìn ampe. Các đơn vị lớn sử dụng dây dẫn chuyển vị hoặc nhiều dây dẫn song song. Sự chuyển vị ở các đầu cuộn dây giúp cân bằng sự phân bổ dòng điện và giảm tổn thất tuần hoàn.

Sắp xếp chì

Dây dẫn thứ cấp thường được làm từ các thanh đồng. Sự sắp xếp có tính đến các hiệu ứng lân cận và hỗ trợ cơ học. Nhiều ống lót thứ cấp hoặc bảng đầu cuối là phổ biến.

Che chắn xe tăng

Dòng sóng hài tạo ra dòng điện xoáy trong thành bể và các kết cấu kẹp. Tấm chắn từ hoặc tấm chắn điện từ được lắp đặt trên bề mặt bên trong bể để có xếp hạng lớn hơn. Điều này làm giảm tổn thất đi lạc và ngăn ngừa quá nhiệt cục bộ.

Nhấn vào Thay đổi

Thay đổi vòi khi tải thường được sử dụng trong dịch vụ chỉnh lưu để điều chỉnh điện áp thứ cấp và điều khiển đầu ra DC. Bộ đổi vòi làm tăng độ phức tạp của bộ phận hoạt động và cần thêm không gian bên trong bể.

Thử nghiệm tại nhà máy

Các thử nghiệm định kỳ bao gồm điện trở DC cuộn dây, tỷ số điện áp, điện trở cách điện, khả năng chịu tần số nguồn, quá điện áp cảm ứng, tổn thất không tải, tổn thất tải và trở kháng ngắn mạch. Các thử nghiệm bổ sung đối với máy biến áp chỉnh lưu 12 xung bao gồm đo góc pha, thử nghiệm cách điện giữa các cuộn dây phía van và đo phóng điện cục bộ.

Đối với điện áp sơ cấp từ 35 kV trở lên, thử nghiệm xung sét được thực hiện theo tiêu chuẩn hiện hành. Thử nghiệm độ tăng nhiệt trong điều kiện dòng điện hài có thể được bố trí khi người mua quy định. Hồ sơ kiểm tra được lưu trữ theo số sê-ri và có thể truy tìm quá trình lắp ráp cuộn dây và lõi.

Câu hỏi thường gặp

Cái nào tốt hơn cho việc lắp đặt mới: một máy biến áp thứ cấp kép hay hai máy biến áp riêng biệt?

Đối với công suất nhỏ hơn, máy biến áp đơn có cuộn thứ cấp kép thường tiết kiệm hơn và yêu cầu ít diện tích sàn hơn. Đối với các công suất lớn hơn hoặc khi việc bảo trì linh hoạt là quan trọng thì nên sử dụng hai máy biến áp riêng biệt. Quyết định cuối cùng cũng nên xem xét giới hạn vận chuyển và sự sẵn có của các thiết bị dự phòng.

Hệ thống 12 xung có loại bỏ hoàn toàn sóng hài không?

Không. Hòa âm thứ 5 và thứ 7 phần lớn bị hủy bỏ, nhưng hài âm thứ 11 và 13 vẫn còn. Trong thực tế, một số thành phần dư thứ 5 và thứ 7 vẫn có thể xuất hiện do lỗi góc pha hoặc tải không cân bằng. Các bộ lọc thụ động hoặc chủ động bổ sung có thể được yêu cầu đối với các giới hạn hài hòa nghiêm ngặt.

Cài đặt 6 xung có thể nâng cấp lên 12 xung không?

Nói chung là không. Sự dịch pha phải được tích hợp vào cuộn dây máy biến áp. Việc trang bị thêm sẽ yêu cầu thay thế máy biến áp hoặc thêm một máy biến áp chuyển pha riêng. Tùy chọn thứ hai có thể thực hiện được trong một số trường hợp nhưng cần đánh giá cẩn thận về khả năng kết hợp trở kháng và không gian.

Điện áp thứ cấp được xác định như thế nào?

Nhà sản xuất bộ chỉnh lưu tính toán điện áp phía van cần thiết dựa trên điện áp đầu ra DC, mạch chỉnh lưu, sự chồng chéo chuyển mạch và trở kháng máy biến áp. Sau đó, nhà sản xuất máy biến áp sẽ thiết kế cuộn dây thứ cấp để phù hợp với điện áp này. Việc thay đổi điện áp thứ cấp sau khi phê duyệt thiết kế có thể ảnh hưởng đến toàn bộ cách bố trí cuộn dây.

Nên bảo vệ gì cho máy biến áp chỉnh lưu 12 xung?

Bảo vệ quá dòng tiêu chuẩn có thể hoạt động sai do dòng điện hài. Rơle bảo vệ phải bao gồm khả năng hạn chế sóng hài hoặc được chọn riêng cho nhiệm vụ chỉnh lưu. Nên sử dụng giám sát nhiệt độ, rơle khí, chỉ báo mức dầu và thiết bị giảm áp cho chính máy biến áp. Đối với các thiết bị lớn, nên theo dõi liên tục nhiệt độ cuộn dây và tình trạng dầu.

Năng lực sản xuất

Máy biến áp Yulan đã sản xuất máy biến áp lò nung và máy biến áp chỉnh lưu từ năm 1999. Công ty hoạt động trong các điều kiện thử nghiệm và sản xuất cấp 110 kV, bao gồm sức nâng 80 tấn, hệ thống sấy chân không pha hơi dầu hỏa 400 kW, hệ thống thử nghiệm xung 1.200 kV và máy biến áp thử nghiệm tần số điện không phóng điện một phần 400 kV. Các cơ sở này hỗ trợ quá trình xử lý cách điện và xác minh tại nhà máy của máy biến áp chỉnh lưu công nghiệp lớn.

Để biết sơ đồ chuyển pha dành riêng cho dự án, tính toán tổn thất hoặc bản vẽ phác thảo, vui lòng liên hệ với bộ phận kỹ thuật Máy biến áp Yulan.