Industriel 24-puls strømensrettertransformer

Industrielle anlæg med store DC-belastninger står ofte over for strenge harmoniske grænser under IEEE 519 eller regionale netkoder. En 12-puls ensretter fjerner den 5. og 7. harmoniske, men efterlader den 11. og 13. tilstede. Et 24-puls arrangement udvider faseforskydningskonceptet, så de dominerende harmoniske strømme på primærsiden starter fra 23. orden. Yulan Transformer leverer industrielle 24-puls strømensrettertransformatorer fra 630 kVA til 80.000 kVA med primærspændinger på 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV eller 35 kV.

Harmonisk annulleringslogik

Et 24-puls system bruger fire 6-puls ensretterbroer. Transformatorerne, der forsyner disse broer, faseforskydes, så broens indgangsspændinger er adskilt med 15° fra hinanden. På den primære side annullerer 5., 7., 11. og 13. harmoniske strømme stort set. De resterende karakteristiske harmoniske begynder ved 23. orden, som har meget lavere amplitude og er nemmere at filtrere, hvis det kræves.

Resultatet er en renere primærstrømsbølgeform og reduceret spændingsforvrængning ved punktet for fælles kobling. Dette kan eliminere behovet for store passive filterbanker i mange applikationer.

Faseskift-konfigurationer

De mest almindelige faseforskydningskombinationer til 24-puls drift er:

Bro	Faseskift (eksempel)
Bro 1	+7,5°
Bro 2	-7,5°
Bro 3	+22,5°
Bro 4	-22,5°

Andre kombinationer såsom 0°, 15°, 30° og 45° bruges også afhængigt af systemdesignet. Det nøjagtige sæt bestemmes af ensretterproducenten eller projektelektrikeren.

Systemarrangementer

Fire uafhængige transformere

Hver transformer forsyner én ensretterbro og er bygget med et specifikt faseskift. Vedligeholdelsen er fleksibel, fordi en enhed kan tages ud, mens de tre andre fortsætter med at arbejde med reduceret belastning. Ulempen er et større fodaftryk og flere koblingsanlæg.

To dobbelt-sekundære transformere

Hver transformer indeholder to ventilsideviklinger med forskellige faseforskydninger. For eksempel giver den ene enhed +7,5° og -7,5°, og den anden giver +22,5° og -22,5°. Dette reducerer antallet af udstyr og gulvplads sammenlignet med optionen med fire enheder.

Enkelt flerviklet transformer

En transformer rummer fire ventilsideviklinger, hver med en forskellig fasevinkel. Dette sparer mest plads, men betyder, at en enkelt transformatorfejl afbryder hele ensrettersystemet. Fremstillingskompleksiteten er også højere.

Den harmoniske annulleringsydelse er ækvivalent blandt disse arrangementer. Sitelayout, redundansbehov og transportbegrænsninger afgør normalt, hvilken der vælges.

Tekniske specifikationer

Punkt	Parameter
Gældende standarder	IEC, GB, ANSI/IEEE, NEMA og branchespecifikke specifikationer
Nominel kapacitet	630 kVA til 80.000 kVA
Primær nominel spænding	6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV eller 35 kV
Sekundær spænding	Bestemt af ensretterkredsløbet, almindeligvis 380 V til 3000 V
Nominel frekvens	50 Hz eller 60 Hz
Fase	Tre-faset
Kombination af faseskift	±7,5°/±22,5° eller andre projektspecificerede sæt
Primær forbindelse	Delta eller wye
Sekundær forbindelse	Wye, delta, multi-winding eller zigzag
Kortslutningsimpedans	6% til 12% eller som specificeret
Kølemetode	ONAN, ONAF eller OFWF
Spændingsregulering	Udskiftning af vandhane uden kredsløb eller on-load

Designovervejelser for 24-pulsenheder

Fasevinkelnøjagtighed

Harmonisk annullering afhænger af de fire broers relative fasepositioner. En afvigelse i et hvilket som helst viklingssæt reducerer annulleringen af ​​det tilsvarende harmoniske par. Yulan Transformer verificerer drejningstallet for hver faseskiftende vikling og måler de faktiske fasevinkler under fabrikstest. Tolerancen holdes inden for ±0,5°.

Impedanstilpasning

Når flere transformere danner et 24-puls system, skal deres kortslutningsimpedanser være nøje afstemt. Store impedansforskelle forårsager ujævn strømfordeling mellem broer, hvilket svækker harmonisk undertrykkelse og kan overbelaste én bro. Impedanstolerance defineres på designstadiet og verificeres ved test.

Vinding og kerne

Ventilsidestrømme er ofte høje, hvilket kræver transponerede ledere eller flere parallelle ledere. Kernen arbejder under fluxtætheden af ​​en standard distributionstransformator for at undgå mætning fra transiente DC-komponenter. Viklingsdesignet inkluderer margen for hvirvelstrømstab forårsaget af de resterende 23. og 25. harmoniske strømme.

Tankafskærmning

Harmonisk lækageflux inducerer hvirvelstrømme i tankvæggene og klemmestrukturer. Magnetiske eller elektromagnetiske skjolde er installeret på den indvendige tankoverflade for at opnå større værdier for at reducere herreløse tab og forhindre hot spots.

Fabrikstestning

Rutinetests dækker viklingens jævnstrømsmodstand, spændingsforhold, isolationsmodstand, strømfrekvensmodstand, induceret overspænding, tab uden belastning, belastningstab og kortslutningsimpedans. For 24-pulsenheder omfatter yderligere målinger:

● Verifikation af fasevinkel for hvert viklingssæt på ventilsiden

● Isolationstest mellem forskellige ventilsideviklinger

● Delvis udledningsmåling

● Lynimpulstest for primærspændinger på 35 kV og derover

Temperaturstigningstest under et specificeret harmonisk strømspektrum kan arrangeres, når køberen oplyser den forventede belastningsprofil. Testdata arkiveres efter serienummer og spores til viklings- og kernesamlingsposterne.

FAQ

Hvor meget harmonisk reduktion giver 24-puls sammenlignet med 12-puls?

Et 12-puls system efterlader typisk 11. og 13. harmoniske som de dominerende komponenter. Et 24-puls system annullerer også disse, så de primære strømharmoniske starter fra 23. orden. Den totale harmoniske strømforvrængning falder ofte fra omkring 8% til 10% for 12-puls til under 4% for 24-puls, afhængigt af belastnings- og impedansforhold.

Er 24-puls altid dyrere end 12-puls?

Transformatordelen er dyrere på grund af de ekstra faseskiftende viklinger eller ekstra enheder. Omkostningerne til passive filtre kan dog være meget lavere, og i nogle projekter er de samlede installerede omkostninger sammenlignelige eller endda lavere, når filterbesparelser medregnes. En detaljeret sammenligning bør overveje udstyrsomkostninger, gulvareal og løbende vedligeholdelse af filterkomponenter.

Hvad sker der, hvis en transformer i et arrangement med fire enheder fejler?

De resterende tre enheder kan fortsætte med at fungere, men faseforskydningssættet er ikke længere afbalanceret. Nogle harmoniske af lavere orden vil dukke op igen på den primære side. Systemet skal køres med reduceret belastning, indtil den fejlbehæftede enhed er repareret eller udskiftet. Med en enkelt flerviklingstransformator påvirker en fejl hele ensrettersystemet.

Kan en 12-puls installation opgraderes til 24-puls?

Ikke let. De ekstra faseskift skal indbygges i transformatorviklingerne. Eftermontering ville kræve tilføjelse af en eller flere faseskiftende transformatorer eller udskiftning af de eksisterende enheder. Plads, impedanstilpasning og forbindelseskompleksitet kræver omhyggelig evaluering, før man forpligter sig til en sådan ændring.

Har 24-puls systemer stadig brug for harmoniske filtre?

I mange tilfælde nej, men dette afhænger af netkravene og mængden af ​​resterende 23. og 25. harmoniske strøm. Ved meget strenge grænser, eller når belastningen er ubalanceret, kan der stadig være installeret små filtergrene. Deres størrelse og omkostninger er langt lavere end dem, der kræves til 6-puls eller 12-puls arrangementer.

Produktionsevne

Yulan Transformer har produceret ovntransformatorer og ensrettertransformatorer siden 1999. Virksomheden opererer under 110 kV klasse produktions- og testforhold, herunder en 80-tons løftekapacitet, et 400 kW petroleumdampfase vakuumtørringssystem, et 1.200 kV impulstestsystem og en 400 kV frekvenstransformator uden partial-afladning. Disse faciliteter understøtter isoleringsbearbejdning og fabriksverifikation af multi-windede 24-puls ensrettertransformatorer.

For projektspecifikke faseforskydningsordninger, tabsberegninger eller oversigtstegninger, kontakt venligst Yulan Transformers tekniske afdeling.