24-Puls-Gleichrichtertransformator

In Industrieprojekten mit strengen Oberschwingungsbeschränkungen eliminiert die 12-Puls-Gleichrichtung zwar die 5. und 7. Oberschwingung, die 11. und 13. Oberschwingung bleiben jedoch bestehen. Wenn die Kurzschlusskapazität des Netzes niedrig ist oder die Anforderungen an die Stromqualität streng sind, kann ein 24-Puls-System den Oberwellengehalt auf der Netzseite weiter reduzieren. Yulan Transformer stellt 24-Puls-Gleichrichtertransformatoren mit Leistungen von 630 kVA bis 80.000 kVA her; Die Spannungen auf der Netzseite können 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV und 35 kV betragen, während die Parameter auf der Ventilseite speziell auf die spezifischen Anforderungen des Gleichrichters zugeschnitten sind.

Harmonische Aufhebungslogik

Ein 24-Puls-Gleichrichtersystem besteht typischerweise aus vier 6-Puls-Gleichrichterbrücken. Ein Phasenschiebertransformator wird verwendet, um eine sequentielle Phasendifferenz von 15° zwischen den Wechselstromseiten der vier Brücken zu erzeugen. Folglich heben sich die meisten Harmonischen niedriger Ordnung auf der Netzseite – mit Ausnahme der 23. und 25. Ordnung – gegenseitig auf. Im Vergleich zu 12-Puls-Systemen werden die 11. und 13. Harmonische effektiv eliminiert; Die verbleibenden charakteristischen Harmonischen beginnen bei der 23. Ordnung mit deutlich reduzierten Amplituden, wodurch der Bedarf an Filtergeräten geringer wird.

Zu den in der Technik häufig verwendeten Phasenverschiebungskombinationen gehören +7,5 °, -7,5 °, +22,5 ° und -22,5 ° oder 0 °, 15 °, 30 ° und 45 °, wobei die spezifische Konfiguration durch das Systemdesign bestimmt wird.

Implementierungsmethoden

Vier unabhängige Transformatoren

Vier 6-Puls-Gleichrichtertransformatoren sind mit spezifischen Phasenverschiebungswinkeln ausgelegt und versorgen jeweils eine einzelne Gleichrichterbrücke mit Strom. Dieses Schema bietet Wartungsflexibilität – es ermöglicht den verbleibenden Einheiten, bei Ausfall einer Einheit mit reduzierter Kapazität zu arbeiten –, erfordert jedoch eine größere Stellfläche und eine größere Anzahl primärseitiger Schaltanlageneinheiten.

Zwei Doppelwicklungstransformatoren

Jeder Transformator ist mit zwei Sätzen verteilerseitiger Wicklungen ausgestattet, um zwei unterschiedliche Phasenverschiebungswinkel zu erreichen. Beispielsweise gibt ein Transformator +7,5 ° und -7,5 ° aus, während der andere +22,5 ° und -22,5 ° ausgibt. Im Vergleich zum Vier-Transformator-Schema halbiert dieser Ansatz die Anzahl der Einheiten und führt zu einem kompakteren Layout. Einzelner Transformator mit mehreren Wicklungen

Diese Konfiguration verfügt über vier Sätze verteilerseitiger Wicklungen in einem einzigen Transformator, wodurch vier Phasenverschiebungswinkel durch Zickzack- oder erweiterte Dreiecksverbindungen erreicht werden. Während diese Lösung den Platzbedarf der Ausrüstung minimiert, wirkt sich ein Ausfall einer einzelnen Einheit auf die gesamte Last aus und die Herstellungskomplexität ist höher. Es wird typischerweise für Anwendungen mit kleiner bis mittlerer Kapazität oder bei begrenztem Platzangebot verwendet.

Benutzer können die Konfiguration basierend auf Standortbedingungen, Wartungsstrategien und Zuverlässigkeitsanforderungen auswählen. Alle drei Methoden bieten eine gleichwertige Oberwellenunterdrückungsleistung, wobei die Unterschiede hauptsächlich im physischen Aufbau sowie im Betrieb und in der Wartung liegen.

Technische Spezifikationen

Phasenverschiebungswicklungen und Genauigkeit

Die Wirksamkeit der Oberwellenunterdrückung eines 24-Puls-Systems hängt von der Genauigkeit der Phasendifferenz zwischen Brücken ab. Eine genaue Berechnung der Windungsverhältnisse der Phasenverschiebungswicklungen ist unerlässlich, da Wicklungsabweichungen und Montagefehler während der Herstellung den endgültigen Phasenverschiebungswinkel beeinflussen können. Yulan Transformer zeichnet die Windungszahlen für Phasenverschiebungswicklungen pro Einheit auf und überprüft die Phasenwinkel zwischen den Wicklungen während der Werksabnahmeprüfung, wobei Abweichungen innerhalb von ± 0,5 ° gehalten werden.

Bei Verwendung einer Kombination mehrerer Transformatoren muss auch die Abweichung der Kurzschlussimpedanz zwischen den Einheiten kontrolliert werden. Eine Impedanzfehlanpassung führt zu einer ungleichmäßigen Laststromverteilung, wodurch möglicherweise bestimmte Gleichrichterbrücken überlastet werden und die Fähigkeit zur Oberwellenunterdrückung abnimmt. Zulässige Impedanzabweichungsbereiche müssen während der technischen Entwurfsphase klar definiert werden.

Verluste und Temperaturanstieg

Das 24-Puls-Schema eliminiert eine größere Anzahl harmonischer Ordnungen, wodurch zusätzliche Wicklungsverluste im Vergleich zum 12-Puls-Schema weiter reduziert werden. Da Harmonische der 23. Ordnung und höher jedoch immer noch Skin- und Proximity-Effekte hervorrufen, muss das Leiterdesign über ausreichende Spielräume verfügen. Die magnetische Flussdichte im Kern wird unter den für herkömmliche Verteilungstransformatoren typischen Werten gehalten, um potenzielle Gleichstromkomponenten auszugleichen, die bei Gleichrichtertransienten entstehen.

Temperaturanstiegstests müssen mit Stromwellenformen durchgeführt werden, die die charakteristischen Harmonischen enthalten; Andernfalls spiegeln die Testergebnisse den Hot-Spot-Temperaturanstieg unter tatsächlichen Betriebsbedingungen nicht genau wider. Kunden können bei der Bestellung das Oberschwingungsstromspektrum anfordern, das als Eingangsdaten für die Überprüfung des Temperaturanstiegs dient.

Herstellung und Prüfung

Bei Wicklungen werden verkreuzte Leiter oder mehrere parallele Leiter verwendet, während für Hochstromanschlüsse auf der Ventilseite Kupferschienen zum Einsatz kommen. An den Innenwänden des Tanks ist eine magnetische oder elektrische Abschirmung angebracht, deren Größe der Kapazität des Transformators entspricht, um Streuverluste durch harmonische Magnetfelder zu minimieren. Hochleistungsgeräte sind mit Plattenkühlern oder Zwangsölumlaufkühlsystemen ausgestattet.

Zusätzlich zu den Standard-Routineprüfungen konzentrieren sich die Werksabnahmeprüfungen auf Phasenverschiebungswinkelmessungen, Isolationsprüfungen zwischen ventilseitigen Wicklungen, Teilentladungsmessungen und Blitzimpulsprüfungen (für 35 kV und mehr). Die Testdaten werden anhand der Seriennummer archiviert und gewährleisten so die Rückverfolgbarkeit zu Prozessen wie der Wicklungsherstellung, dem Kernstapeln und der aktiven Teiletrocknung.

Technische Fähigkeiten

Yulan Transformer stellt seit 1999 elektrische Ofentransformatoren und Gleichrichtertransformatoren her und verfügt über die Fähigkeit, Produkte mit einer Nennspannung von 110 kV und darunter herzustellen und zu testen. 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 Werksverifizierung für die komplexen Mehrwicklungsstrukturen von 24-Puls-Gleichrichtertransformatoren zu erfüllen.

Häufig gestellte Fragen

F: Was ist der Unterschied im Oberwellengehalt zwischen 24-Puls- und 12-Puls-Systemen?

Die primären Harmonischen in einem 12-Puls-Gleichrichter sind die 11. und 13. Ordnung; Ein 24-Puls-System eliminiert diese effektiv, wobei verbleibende charakteristische Harmonische ab der 23. Ordnung beginnen. Die Gesamtharmonische Verzerrung (THD) des netzseitigen Stroms sinkt typischerweise von 8 % – 10 % (12-Puls) auf unter 4 % (24-Puls), wobei spezifische Werte von Last und Impedanz abhängen.

F: Was passiert, wenn in einer Konfiguration mit vier Transformatoren ein Transformator ausfällt?

In einer Konfiguration mit vier unabhängigen Transformatoren können die verbleibenden drei weiter betrieben werden, wenn einer vom Netz genommen wird; Es kommt jedoch zu einem netzseitigen Ungleichgewicht und bestimmte Oberwellen niedriger Ordnung treten wieder auf. Unter diesen Bedingungen sollte die Gesamtlast reduziert und die Wartung zeitnah eingeplant werden. Im Gegensatz dazu ermöglicht eine einzelne Transformatorkonfiguration mit mehreren Wicklungen nicht die Isolierung einer einzelnen Brücke, was im Fehlerfall zu größeren Auswirkungen führt.

F: Ist ein 24-Puls-System empfindlicher gegenüber Phasenverschiebungswinkelfehlern als ein 12-Puls-System?

Ja. Ein 24-Puls-System erfordert präzise Phasenbeziehungen zwischen vier Brückensätzen gleichzeitig; Eine Abweichung in einem einzelnen Satz verhindert, dass sich die entsprechenden harmonischen Paare gegenseitig vollständig aufheben. Folglich gelten strengere Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit und Werksprüfung der Phasenschieberwicklungen.

F: Lohnt sich der Einsatz eines 24-Puls-Systems für Projekte mit geringer Kapazität?

Wenn das Stromnetz strenge Oberwellenanforderungen stellt und die Kosten für die Filterung hoch sind, kann ein 24-Puls-System wirtschaftlicher sein als ein 12-Puls-System in Kombination mit Filtern. Bei kleineren Kapazitäten machen die mit mehreren Transformatoren verbundenen Fixkosten jedoch einen größeren Anteil der Gesamtkosten aus, was eine umfassende Kosten-Nutzen-Analyse erforderlich macht. Während Systeme mit einer Nennleistung von über 630 kVA in der Regel für eine Bewertung in Frage kommen, hängt die endgültige Wahl von den spezifischen Netzbedingungen und dem Projektbudget ab.

F: Kann ein 24-Puls-Gleichrichtertransformator passive Filter ersetzen?

Es kann nicht als vollständiger Ersatz dienen. Obwohl ein 24-Puls-System den Großteil der Harmonischen niedriger Ordnung eliminiert, bleiben Harmonische der 23. Ordnung und höher bestehen; Darüber hinaus können Lastungleichgewichte oder Phasenverschiebungsfehler geringe Mengen an Harmonischen niedriger Ordnung verursachen. Einige Projekte erfordern möglicherweise immer noch eine begrenzte Anzahl von Filterzweigen, obwohl die damit verbundene Kapazität und die damit verbundenen Kosten deutlich geringer sind als bei 6-Puls- oder 12-Puls-Lösungen.