12-Puls-Gleichrichtertransformator

Die Abschwächung von Oberschwingungen in Gleichrichtersystemen beginnt typischerweise mit der Erhöhung der Impulszahl. Ein 6-Puls-Gleichrichter erzeugt auf der Netzseite Oberschwingungen niedriger Ordnung (z. B. die 5. und 7.), was die Stromqualität beeinträchtigt und die Geräteverluste erhöht. Durch die Speisung zweier 6-Puls-Gleichrichterbrücken über einen Phasenschiebertransformator – wodurch ein Phasenunterschied von 30 ° zwischen ihren Wechselstromseiten entsteht – wird auf der Gleichstromseite ein 12-Puls-Ausgang erreicht. Theoretisch heben sich die 5. und 7. Harmonische gegenseitig auf, sodass die 11. und 13. als primäre Restharmonische übrig bleiben, wodurch der harmonische Gehalt deutlich reduziert wird. Die 12-Puls-Gleichrichtertransformatoren von Yulan Transformer reichen von 630 kVA bis 80.000 kVA, mit netzseitigen Nennspannungen von 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV und 35 kV.

Strukturelle Konfigurationen

Es gibt zwei gängige Möglichkeiten, einen 12-Puls-Gleichrichtertransformator zu implementieren:

Methode 1: Zwei unabhängige Transformatoren

Zwei 6-Puls-Gleichrichtertransformatoren sind mit Phasenverschiebungen von +15° bzw. -15° ausgelegt und parallel geschaltet, um zwei Sätze Gleichrichterbrücken zu versorgen. Diese Konfiguration bietet Layoutflexibilität – sie ermöglicht den Betrieb einer Einheit, während die andere gewartet wird –, erfordert jedoch eine größere Stellfläche.

Methode 2: Einzeltransformator mit Doppelwicklungen

Ein einzelner Transformator ist mit zwei Sätzen verteilerseitiger Wicklungen ausgestattet – einer in Sternschaltung und einer in Dreieckschaltung – wodurch natürlich eine Phasendifferenz von 30 ° entsteht. Diese Konfiguration ist kompakt, obwohl sich ein Ausfall der einzelnen Einheit auf die gesamte Last auswirkt.

Benutzer können die Konfiguration basierend auf dem verfügbaren Platz am Standort, Wartungsstrategien und Zuverlässigkeitsanforderungen auswählen. Beide Methoden sind hinsichtlich der Leistung der Oberwellenunterdrückung gleichwertig.

Anwendbare Branchen

12-Puls-Gleichrichterlösungen werden häufig in Anwendungen mit strengen Grenzwerten für Netzoberschwingungen eingesetzt, darunter:

● Traktionsstromversorgungssysteme für den städtischen Schienenverkehr

● Elektrolyse von Nichteisenmetallen (z. B. Aluminium und Kupfer)

● Chlor-Alkali-Elektrolyse in der chemischen Industrie

● Stromversorgungen für Gleichstrom-Lichtbogenöfen

● Große Galvanik-Produktionslinien

Industrieanlagen müssen die Oberschwingungsgrenzwerte von IEEE 519 oder GB/T 14549 einhalten

Datenparameter

Phasenverschiebendes Wicklungsdesign

Der Phasenverschiebungswinkel wird durch Anpassen der Wicklungsverbindungskonfiguration erreicht. Zu den gängigen Phasenverschiebungsmethoden gehören erweiterte Delta-Verbindungen und Zickzack-Verbindungen. Die Windungszahl der Phasenschieberwicklungen muss genau berechnet werden; Eine übermäßige Abweichung des Phasenverschiebungswinkels kann die zirkulierenden Ströme zwischen den beiden Gleichrichterbrücken erhöhen und dadurch die Leistung der Oberwellenunterdrückung beeinträchtigen. Standards verlangen typischerweise, dass die Abweichung des Phasenverschiebungswinkels innerhalb von ± 0,5° kontrolliert wird.

Bei Konfigurationen mit zwei separaten Transformatoren muss die Kurzschlussimpedanz beider Einheiten genau aufeinander abgestimmt sein; Eine übermäßige Abweichung führt zu einer ungleichmäßigen Lastverteilung und verringert die Oberwellenunterdrückungsfähigkeit des 12-Puls-Systems. Yulan Transformer überprüft die Anzahl der Phasenverschiebungswicklungen für jede einzelne Einheit während des Wickel- und Montageprozesses, misst den tatsächlichen Phasenverschiebungswinkel während der Werksabnahmeprüfung und zeichnet die Ergebnisse im Testbericht auf.

Verluste und Temperaturanstieg

Während 12-Puls-Gleichrichtertransformatoren die 5. und 7. Harmonische eliminieren – was zu geringeren zusätzlichen Wicklungsverlusten im Vergleich zu 6-Puls-Systemen führt – bleiben die 11. und 13. Harmonische bestehen. Folglich muss die Konstruktion immer noch Wirbelstromverluste berücksichtigen. Die Betriebsmagnetflussdichte des Kerns wird niedriger gehalten als die von Standard-Verteilungstransformatoren, um eine Sättigung durch Gleichstromvorspannung während Gleichrichter-Transientenprozessen zu verhindern.

Die Lastverluste sind etwas geringer als bei 6-Puls-Transformatoren gleicher Leistung, wobei der spezifische Unterschied von der Phasenverschiebungsmethode und der Wicklungsstruktur abhängt. Kunden können während der technischen Angebotsphase Verlustberechnungen und geschätzte Daten zum Temperaturanstieg anfordern.

Herstellung und Prüfung

Nachdem das aktive Teil zusammengebaut ist, wird es einer Behandlung in einem Kerosin-Dampfphasen-Vakuumtrocknungssystem unterzogen. Bei Einheiten mit hoher Kapazität verwenden die ventilseitigen Wicklungen vertauschte Leiter oder mehrere parallele Leiter, wobei an den Wicklungsenden Transpositionsstrukturen eingebaut sind. An den Innenwänden des Tanks ist eine magnetische Abschirmung angebracht – entsprechend der Kapazität des Geräts konfiguriert –, um Streuverluste durch harmonische Magnetfelder zu reduzieren.

Zu den Werksabnahmeprüfungen gehören neben Standardgegenständen auch Phasenverschiebungswinkelmessungen, Isolationsprüfungen zwischen ventilseitigen Wicklungen und Teilentladungsmessungen. Für Geräte mit einer Nennspannung von 35 kV und mehr werden Blitzimpulsprüfungen gemäß den einschlägigen Normen durchgeführt. Die Prüfdaten werden anhand der Seriennummer archiviert und gewährleisten so die Rückverfolgbarkeit bis zum Wickel- und Kernstapelstadium.

FAQ

F: Benötigt ein 12-Puls-Gleichrichtertransformatorsystem unbedingt zwei Transformatoren?

Nicht unbedingt. Ein einzelner Transformator, der mit zwei Sätzen verteilerseitiger Wicklungen ausgestattet ist – einer in Sternschaltung und einer in Dreieckschaltung – kann eine Phasenverschiebung von 30° erreichen und so eine 12-Puls-Gleichrichtung ermöglichen. Alternativ wird durch die Verwendung zweier unabhängiger Transformatoren die Phasenverschiebungsfunktion auf zwei Einheiten verteilt, was den getrennten Betrieb und die separate Wartung erleichtert.

F: Wie wirkt sich die Genauigkeit des Phasenverschiebungswinkels auf das System aus?

Abweichungen im Phasenverschiebungswinkel stören die Symmetrie zwischen den beiden Gleichrichterbrücken, was zu einem gleichstromseitigen Ungleichgewicht führt und die vollständige Auslöschung der 5. und 7. Harmonischen auf der Netzseite verhindert. Wenn die Abweichung innerhalb von ± 0,5 ° kontrolliert wird, entspricht die Leistung der Oberwellenunterdrückung im Allgemeinen den technischen Anforderungen.

F: Wie viel höher sind die Kosten eines 12-Puls-Systems im Vergleich zu einem 6-Puls-System?

Der Kostenanstieg ist in erster Linie auf die Komplexität der Entwicklung und Herstellung phasenverschiebender Wicklungen zurückzuführen. Eine Konfiguration mit einer Einheit und zwei Wicklungen kostet 15 bis 25 % mehr als ein 6-Puls-Transformator gleicher Kapazität; Eine unabhängige Konfiguration mit zwei Einheiten verursacht außerdem zusätzliche Kosten für Schaltanlagen und Stellfläche. Bei einigen Projekten können jedoch Einsparungen bei der Filterausrüstung und bei den Wartungskosten den Preisunterschied ausgleichen.

F: Kann ein bestehendes 6-Puls-System in ein 12-Puls-System nachgerüstet werden?

Die Nachrüstmöglichkeiten sind begrenzt. Wenn der Originaltransformator bereits über Phasenschieberwicklungen oder eine Doppelwicklungsstruktur verfügt, kann die Umwandlung möglicherweise durch Anpassung der externen Verkabelung erreicht werden. Andernfalls muss der Transformator ausgetauscht werden, da bei der Herstellung phasenschiebende Wicklungen eingebaut werden müssen.

F: Für welche Leistungsbereiche sind 12-Puls-Gleichrichtertransformatoren geeignet?

Für Leistungen ab 630 kVA stehen Ausführungen zur Verfügung. Eine Struktur mit einer einzelnen Einheit und zwei Wicklungen ist für geringere Kapazitäten wirtschaftlicher, während für höhere Kapazitäten häufig eine Konfiguration mit zwei unabhängigen Transformatoren mit zwei Einheiten bevorzugt wird, um Transport und Wartung zu erleichtern. Die konkrete Wahl hängt vom Projektlayout und den Zuverlässigkeitsanforderungen ab.

Technische Fähigkeiten

Yulan Transformer stellt seit 1999 elektrische Ofentransformatoren und Gleichrichtertransformatoren her und verfügt über die Kapazitäten zur Herstellung und Prüfung von Produkten mit einer Nennspannung von 110 kV und darunter. Zur Hauptausrüstung gehören eine Hebekapazität von 80 Tonnen, ein 400-kW-Kerosin-Dampfphasen-Vakuumtrocknungssystem, eine 1200-kV-Impulsprüfausrüstung und ein teilentladungsfreier 400-kV-Netzfrequenz-Prüftransformator. Diese Einrichtungen ermöglichen es dem Unternehmen, die Anforderungen an die Isolationsverarbeitung und Werksabnahmeprüfung für leistungsstarke 12-Puls-Gleichrichtertransformatoren zu erfüllen. Für projektspezifische Phasenverschiebungslösungen, Verlustberechnungsberichte oder Umrisszeichnungen wenden Sie sich bitte an die technische Abteilung von Yulan Transformer.