Máy biến áp chỉnh lưu công suất 24 xung công nghiệp

Các nhà máy công nghiệp có tải DC lớn thường phải đối mặt với các giới hạn hài hòa nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn IEEE 519 hoặc mã lưới khu vực. Bộ chỉnh lưu 12 xung sẽ loại bỏ sóng hài bậc 5 và bậc 7 nhưng vẫn giữ lại bậc 11 và 13. Sự sắp xếp 24 xung mở rộng khái niệm dịch pha sao cho dòng điện hài chiếm ưu thế ở phía sơ cấp bắt đầu từ bậc 23. Máy biến áp Yulan cung cấp Máy biến áp chỉnh lưu công suất 24 xung công nghiệp từ 630 kVA đến 80.000 kVA, với điện áp sơ cấp 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV hoặc 35 kV.

Logic khử sóng hài

Hệ thống 24 xung sử dụng bốn cầu chỉnh lưu 6 xung. Các máy biến áp cấp nguồn cho các cầu này được dịch pha sao cho điện áp đầu vào của cầu cách nhau 15°. Ở phía sơ cấp, các dòng điện hài bậc 5, 7, 11 và 13 phần lớn bị triệt tiêu. Các sóng hài đặc trưng còn lại bắt đầu ở bậc 23, có biên độ thấp hơn nhiều và dễ lọc hơn nếu cần.

Kết quả là dạng sóng dòng điện sơ cấp sạch hơn và giảm độ méo điện áp tại điểm ghép nối chung. Điều này có thể loại bỏ sự cần thiết của các dãy bộ lọc thụ động lớn trong nhiều ứng dụng.

Cấu hình dịch pha

Các kết hợp dịch pha phổ biến nhất cho hoạt động 24 xung là:

Cầu	Chuyển pha (ví dụ)
Cầu 1	+7,5°
Cầu 2	-7,5°
Cầu 3	+22,5°
Cầu 4	-22,5°

Các kết hợp khác như 0°, 15°, 30° và 45° cũng được sử dụng tùy thuộc vào thiết kế hệ thống. Bộ chỉnh lưu chính xác được xác định bởi nhà sản xuất bộ chỉnh lưu hoặc kỹ sư điện của dự án.

Sắp xếp hệ thống

Bốn máy biến áp độc lập

Mỗi máy biến áp cấp nguồn cho một cầu chỉnh lưu và được thiết kế với sự dịch pha cụ thể. Việc bảo trì rất linh hoạt vì một thiết bị có thể được tháo ra trong khi ba thiết bị còn lại tiếp tục hoạt động ở mức tải giảm. Hạn chế là diện tích lớn hơn và nhiều kết nối thiết bị đóng cắt hơn.

Hai máy biến áp thứ cấp kép

Mỗi máy biến áp có hai cuộn dây phía van có độ lệch pha khác nhau. Ví dụ: một thiết bị cung cấp +7,5° và -7,5°, còn thiết bị kia cung cấp +22,5° và -22,5°. Điều này làm giảm số lượng thiết bị và không gian sàn so với tùy chọn bốn thiết bị.

Máy biến áp đơn nhiều cuộn dây

Một máy biến áp chứa bốn cuộn dây phía van, mỗi cuộn có một góc pha khác nhau. Điều này tiết kiệm không gian nhất nhưng có nghĩa là một sự cố máy biến áp sẽ làm gián đoạn toàn bộ hệ thống chỉnh lưu. Độ phức tạp của sản xuất cũng cao hơn.

Hiệu suất khử sóng hài là tương đương giữa các cách sắp xếp này. Bố cục địa điểm, nhu cầu dự phòng và các hạn chế về vận chuyển thường quyết định cái nào được chọn.

Thông số kỹ thuật

Mục	tham số
Tiêu chuẩn áp dụng	Thông số kỹ thuật IEC, GB, ANSI/IEEE, NEMA và các thông số kỹ thuật dành riêng cho ngành
Công suất định mức	630 kVA đến 80.000 kVA
Điện áp định mức sơ cấp	6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV hoặc 35 kV
Điện áp thứ cấp	Được xác định bằng mạch chỉnh lưu, thường là 380V đến 3000V
Tần số định mức	50 Hz hoặc 60 Hz
Giai đoạn	Ba pha
Sự kết hợp chuyển pha	±7,5°/±22,5° hoặc các bộ khác do dự án chỉ định
Kết nối chính	Delta hoặc wye
Kết nối phụ	Wye, delta, nhiều cuộn hoặc ngoằn ngoèo
Trở kháng ngắn mạch	6% đến 12% hoặc theo quy định
Phương pháp làm mát	ONAN, ONAF hoặc OFWF
Điều chỉnh điện áp	Thay đổi vòi khi ngắt mạch hoặc khi đang tải

Những cân nhắc về thiết kế cho các đơn vị 24 xung

Độ chính xác góc pha

Sự triệt tiêu sóng hài phụ thuộc vào vị trí pha tương đối của bốn cầu. Một sai lệch trong bất kỳ bộ dây quấn nào cũng làm giảm sự triệt tiêu của cặp sóng hài tương ứng. Máy biến áp Yulan xác minh số vòng của từng cuộn dây chuyển pha và đo các góc pha thực tế trong quá trình thử nghiệm tại nhà máy. Dung sai được giữ trong khoảng ± 0,5°.

Kết hợp trở kháng

Khi nhiều máy biến áp tạo thành hệ thống 24 xung, trở kháng ngắn mạch của chúng phải phù hợp chặt chẽ. Sự chênh lệch trở kháng lớn gây ra sự chia sẻ dòng điện không đồng đều giữa các cây cầu, làm suy yếu khả năng triệt tiêu sóng hài và có thể làm quá tải một cây cầu. Dung sai trở kháng được xác định ở giai đoạn thiết kế và được xác minh bằng thử nghiệm.

Cuộn dây và lõi

Dòng điện phía van thường cao, đòi hỏi phải có dây dẫn chuyển vị hoặc nhiều dây dẫn song song. Lõi hoạt động dưới mật độ từ thông của máy biến áp phân phối tiêu chuẩn để tránh bão hòa từ các thành phần DC nhất thời. Thiết kế cuộn dây bao gồm cả giới hạn tổn thất do dòng điện xoáy gây ra bởi dòng điện hài bậc 23 và 25 còn lại.

Che chắn xe tăng

Dòng rò sóng hài tạo ra dòng điện xoáy trong thành bể và các kết cấu kẹp. Các tấm chắn từ tính hoặc điện từ được lắp đặt trên bề mặt bể bên trong để có công suất lớn hơn nhằm giảm thất thoát đi lạc và ngăn ngừa các điểm nóng.

Thử nghiệm tại nhà máy

Các thử nghiệm định kỳ bao gồm điện trở DC của 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. Đối với các đơn vị 24 xung, các phép đo bổ sung bao gồm:

● Xác minh góc pha cho từng bộ dây quấn phía van

● Thử nghiệm cách điện giữa các cuộn dây phía van khác nhau

● Đo phóng điện cục bộ

● Kiểm tra xung sét đối với điện áp sơ cấp từ 35 kV trở lên

Các thử nghiệm độ tăng nhiệt trong phổ dòng điện hài quy định có thể được bố trí khi người mua cung cấp đặc tính tải dự kiến. Dữ liệu thử nghiệm được lưu trữ theo số sê-ri và được truy tìm trong hồ sơ lắp ráp cuộn dây và lõi.

Câu hỏi thường gặp

24 xung mang lại mức giảm hài hòa bao nhiêu so với 12 xung?

Hệ thống 12 xung thường để lại các sóng hài thứ 11 và 13 làm thành phần chủ đạo. Hệ thống 24 xung cũng loại bỏ những điều này, do đó các sóng hài dòng điện sơ cấp bắt đầu từ bậc 23. Tổng độ méo dòng điện hài thường giảm từ khoảng 8% đến 10% đối với 12 xung xuống dưới 4% đối với 24 xung, tùy thuộc vào điều kiện tải và trở kháng.

Có phải 24 xung luôn đắt hơn 12 xung?

Phần máy biến áp đắt hơn do có thêm cuộn dây chuyển pha hoặc các bộ phận bổ sung. Tuy nhiên, chi phí của bộ lọc thụ động có thể thấp hơn nhiều và trong một số dự án, tổng chi phí lắp đặt tương đương hoặc thậm chí thấp hơn khi tính cả khoản tiết kiệm bộ lọc. Việc so sánh chi tiết nên xem xét chi phí thiết bị, diện tích sàn và việc bảo trì liên tục các bộ phận của bộ lọc.

Điều gì xảy ra nếu một máy biến áp trong sơ đồ bốn tổ máy bị hỏng?

Ba tổ máy còn lại có thể tiếp tục hoạt động nhưng bộ lệch pha không còn cân bằng. Một số sóng hài bậc thấp sẽ xuất hiện trở lại ở phía sơ cấp. Hệ thống phải được chạy ở mức tải giảm cho đến khi thiết bị bị lỗi được sửa chữa hoặc thay thế. Với một máy biến áp nhiều cuộn dây, sự cố sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống chỉnh lưu.

Cài đặt 12 xung có thể nâng cấp lên 24 xung không?

Không dễ dàng. Sự dịch pha bổ sung phải được tích hợp vào cuộn dây máy biến áp. Việc trang bị thêm sẽ yêu cầu thêm một hoặc nhiều máy biến áp chuyển pha hoặc thay thế các thiết bị hiện có. Không gian, kết hợp trở kháng và độ phức tạp của kết nối cần được đánh giá cẩn thận trước khi thực hiện thay đổi đó.

Hệ thống 24 xung có còn cần bộ lọc sóng hài không?

Trong nhiều trường hợp là không, nhưng điều này phụ thuộc vào yêu cầu của lưới điện và lượng dòng điện hài bậc 23 và 25 dư. Đối với các giới hạn rất nghiêm ngặt hoặc khi tải không cân bằng, các nhánh lọc nhỏ vẫn có thể được lắp đặt. Kích thước và giá thành của chúng thấp hơn nhiều so với yêu cầu của bố trí 6 xung hoặc 12 xung.

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 24 xung nhiều cuộn dây.

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.