Industriell 24-puls likriktartransformator

Industriella anläggningar med stora DC-belastningar möter ofta strikta harmoniska gränser enligt IEEE 519 eller regionala nätkoder. En 12-pulslikriktare tar bort den 5:e och 7:e övertonen men lämnar den 11:e och 13:e närvarande. Ett 24-pulsarrangemang utökar fasförskjutningskonceptet så att de dominerande övertonsströmmarna på primärsidan börjar från den 23:e ordningen. Yulan Transformer levererar industriella 24-pulslikriktare transformatorer från 630 kVA till 80 000 kVA, med primärspänningar på 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV eller 35 kV.

Harmonic Cancellation Logic

Ett 24-pulssystem använder fyra 6-pulsar likriktarbryggor. Transformatorerna som matar dessa bryggor är fasförskjutna så att bryggans inspänningar separeras med 15° från varandra. På primärsidan avbryter de 5:e, 7:e, 11:e och 13:e övertonsströmmarna till stor del. De återstående karakteristiska övertonerna börjar vid 23:e ordningen, som har mycket lägre amplitud och är lättare att filtrera om det behövs.

Resultatet är en renare primärströmsvågform och minskad spänningsdistorsion vid punkten för gemensam koppling. Detta kan eliminera behovet av stora passiva filterbanker i många applikationer.

Fasförskjutningskonfigurationer

De vanligaste fasförskjutningskombinationerna för 24-pulsdrift är:

Bro	Fasförskjutning (exempel)
Bro 1	+7,5°
Bro 2	-7,5°
Bro 3	+22,5°
Bro 4	-22,5°

Andra kombinationer som 0°, 15°, 30° och 45° används också beroende på systemdesign. Den exakta uppsättningen bestäms av likriktartillverkaren eller projektelektroingenjören.

Systemarrangemang

Fyra oberoende transformatorer

Varje transformator matar en likriktarbrygga och är byggd med en specifik fasförskjutning. Underhållet är flexibelt eftersom en enhet kan tas ut medan de andra tre fortsätter att arbeta med reducerad belastning. Nackdelen är ett större fotavtryck och fler ställverksanslutningar.

Två dubbla sekundära transformatorer

Varje transformator innehåller två lindningar på ventilsidan med olika fasförskjutningar. Till exempel ger en enhet +7,5° och -7,5°, och den andra ger +22,5° och -22,5°. Detta minskar antalet utrustning och golvyta jämfört med alternativet med fyra enheter.

Enkel flerlindad transformator

En transformator har fyra ventilsidalindningar, var och en med olika fasvinkel. Detta sparar mest utrymme men innebär att ett enda transformatorfel avbryter hela likriktarsystemet. Tillverkningskomplexiteten är också högre.

Den harmoniska utsläckningsprestandan är likvärdig bland dessa arrangemang. Platslayout, redundansbehov och transportbegränsningar avgör vanligtvis vilken som väljs.

Tekniska specifikationer

Punkt	Parameter
Tillämpliga standarder	IEC, GB, ANSI/IEEE, NEMA och branschspecifika specifikationer
Nominell kapacitet	630 kVA till 80 000 kVA
Primär märkspänning	6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV eller 35 kV
Sekundär spänning	Bestäms av likriktarkretsen, vanligtvis 380 V till 3000 V
Nominell frekvens	50 Hz eller 60 Hz
Fas	Trefas
Fasförskjutningskombination	±7,5°/±22,5° eller andra projektspecificerade set
Primär anslutning	Delta eller wye
Sekundär anslutning	Wye, delta, multi-winding eller sicksack
Kortslutningsimpedans	6 % till 12 % eller enligt specifikation
Kylningsmetod	ONAN, ONAF eller OFWF
Spänningsreglering	Kranbyte från krets eller belastning

Designöverväganden för 24-pulsenheter

Fasvinkelnoggrannhet

Övertonsavstängning beror på de fyra bryggornas relativa faspositioner. En avvikelse i en lindningsuppsättning minskar annulleringen av motsvarande övertonspar. Yulan Transformer verifierar varvtalet för varje fasskiftande lindning och mäter de faktiska fasvinklarna under fabrikstestning. Toleransen hålls inom ±0,5°.

Impedansmatchning

När flera transformatorer bildar ett 24-pulssystem måste deras kortslutningsimpedanser vara noga överensstämmande. Stora impedansskillnader orsakar ojämn strömdelning mellan bryggor, vilket försvagar övertonsdämpningen och kan överbelasta en brygga. Impedanstoleransen definieras vid designstadiet och verifieras genom test.

Lindning och kärna

Ventilsidans strömmar är ofta höga och kräver transponerade ledare eller flera parallella ledare. Kärnan arbetar under flödestätheten för en standarddistributionstransformator för att undvika mättnad från transienta DC-komponenter. Lindningskonstruktionen inkluderar marginal för virvelströmsförluster orsakade av de återstående 23:e och 25:e övertonsströmmarna.

Tankavskärmning

Harmoniskt läckflöde inducerar virvelströmmar i tankväggarna och klämkonstruktionerna. Magnetiska eller elektromagnetiska sköldar är installerade på den inre tankytan för större värden för att minska ströförluster och förhindra heta fläckar.

Fabrikstestning

Rutinmässiga tester omfattar lindningslikströmsresistans, spänningsförhållande, isolationsresistans, effektmotståndskraft, inducerad överspänning, tomgångsförlust, lastförlust och kortslutningsimpedans. För 24-pulsenheter inkluderar ytterligare mätningar:

● Verifiering av fasvinkel för varje lindningsset på ventilsidan

● Isolationsprovning mellan olika ventilsidor

● Partiell urladdningsmätning

● Blixtimpulstest för primärspänningar på 35 kV och högre

Temperaturstegningstester under ett specificerat övertonsströmspektrum kan arrangeras när köparen tillhandahåller den förväntade lastprofilen. Testdata arkiveras med serienummer och spåras till lindnings- och kärnmonteringsposterna.

FAQ

Hur mycket övertonsreduktion ger 24-puls jämfört med 12-puls?

Ett 12-pulssystem lämnar vanligtvis 11:e och 13:e övertonerna som dominerande komponenter. Ett 24-pulssystem avbryter även dessa, så de primära strömövertonerna börjar från 23:e ordningen. Den totala övertonsströmdistorsionen sjunker ofta från cirka 8 % till 10 % för 12-puls till under 4 % för 24-puls, beroende på belastnings- och impedansförhållanden.

Är 24-puls alltid dyrare än 12-puls?

Transformatordelen är dyrare på grund av de extra fasskiftande lindningarna eller extra enheter. Kostnaden för passiva filter kan dock vara mycket lägre, och i vissa projekt är den totala installationskostnaden jämförbar eller till och med lägre när filterbesparingar ingår. En detaljerad jämförelse bör ta hänsyn till utrustningskostnad, golvarea och löpande underhåll av filterkomponenter.

Vad händer om en transformator i ett arrangemang med fyra enheter går sönder?

De återstående tre enheterna kan fortsätta att fungera, men fasförskjutningsuppsättningen är inte längre balanserad. Vissa övertoner av lägre ordning kommer att dyka upp igen på primärsidan. Systemet bör köras med reducerad belastning tills den trasiga enheten repareras eller byts ut. Med en enda flerlindad transformator påverkar ett fel hela likriktarsystemet.

Kan en 12-puls installation uppgraderas till 24-puls?

Inte lätt. De ytterligare fasförskjutningarna måste byggas in i transformatorlindningarna. Eftermontering skulle kräva att en eller flera fasskiftande transformatorer läggs till eller att de befintliga enheterna byts ut. Utrymme, impedansmatchning och anslutningskomplexitet kräver noggrann utvärdering innan man förbinder sig till en sådan förändring.

Behöver 24-pulssystem fortfarande övertonsfilter?

I många fall nej, men detta beror på nätkraven och mängden kvarvarande 23:e och 25:e övertonsström. För mycket strikta gränser eller när lasten är obalanserad kan små filtergrenar fortfarande installeras. Deras storlek och kostnad är mycket lägre än de som krävs för 6-puls eller 12-pulsarrangemang.

Tillverkningsförmåga

Yulan Transformer har producerat ugnstransformatorer och likriktartransformatorer sedan 1999. Företaget arbetar under 110 kV klass produktions- och testförhållanden, inklusive en 80-tons lyftkapacitet, ett 400 kW fotogen ångfas vakuumtorkningssystem, ett 1 200 kV impulstestsystem och en frekvensomvandlare med 400 kV urladdningsfri kraft. Dessa anläggningar stödjer isoleringsbearbetning och fabriksverifiering av flerlindade 24-puls likriktartransformatorer.

För projektspecifika fasförskjutningsscheman, förlustberäkningar eller konturritningar, vänligen kontakta Yulan Transformers tekniska avdelning.