Trasformatore raddrizzatore multi-avvolgimento

Quando la corrente lato valvola di un'installazione di raddrizzatore raggiunge decine di migliaia di ampere, un singolo avvolgimento convenzionale diventa difficile da produrre e terminare in modo sicuro. Le sezioni trasversali dei conduttori crescono oltre i limiti pratici e i punti caldi locali diventano più difficili da controllare. Suddividere l'avvolgimento lato valvola in più rami indipendenti è un modo per gestire questa situazione. Ogni ramo alimenta il proprio ponte raddrizzatore, quindi la corrente per ramo rimane entro i limiti di progettazione. Yulan Transformer produce trasformatori raddrizzatori multi-avvolgimento da 630 kVA fino a 80.000 kVA, con opzioni di tensione primaria di 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV e 35 kV.

Funzione della struttura divisa

Una volta diviso l'avvolgimento lato valvola, la corrente in ciascun ramo è inferiore. Conduttori e sbarre diventano più facili da dimensionare e instradare. I rami rimangono accoppiati attraverso il nucleo e tra loro appare un'impedenza divisa. Questa impedenza limita la misura in cui un guasto in un ramo disturba gli altri. Aiuta anche a sopprimere le correnti circolanti tra i ponti raddrizzatori paralleli.

Nel servizio di elettrolisi, gli avvolgimenti divisi vengono spesso utilizzati con connessioni parallele inverse della stessa fase. Due rami condividono la stessa fase di tensione ma i loro conduttori sono disposti in direzioni opposte. I campi magnetici risultanti si annullano parzialmente, riducendo così il flusso di dispersione nei condotti degli avvolgimenti e le perdite vaganti nell'acciaio strutturale.

Arrangiamenti tipici divisi

Doppia divisione

Due rami indipendenti lato valvola alimentano due ponti raddrizzatori. Questa è la disposizione più comune nelle forniture di elettrolisi o galvanica di media capacità.

Divisione tripla e quadrupla

Tre o quattro rami vengono utilizzati quando la corrente CC totale è molto elevata o quando il processo necessita di diverse uscite CC controllabili in modo indipendente. Ogni ramo può essere messo fuori servizio senza influenzare gli altri.

Divisione assiale e radiale

La divisione assiale posiziona le sezioni tortuose lungo l'altezza del lembo centrale. La divisione radiale dispone gli avvolgimenti in strati attraverso la finestra centrale. I due metodi influenzano l'impedenza e il flusso di dispersione in modo diverso, quindi la scelta dipende dai parametri del raddrizzatore e dal comportamento al cortocircuito richiesto.

Dati di valutazione e connessione

Dettagli tecnici

L'impedenza divisa è uno dei parametri più importanti in questi trasformatori. Influisce sulla condivisione della corrente tra i ponti e sulla corrente di picco durante un guasto sul lato valvola. Una bassa impedenza divisa significa che un guasto in un ramo produce un grande disturbo negli altri. Un valore elevato aggiunge perdite e peggiora la regolazione dell'uscita CC. L'obiettivo di impedenza viene normalmente fornito dal progettista del raddrizzatore e il produttore del trasformatore lo raggiunge regolando le posizioni degli avvolgimenti e le dimensioni del condotto di raffreddamento.

I cavi lato valvola rimangono una sfida anche dopo la divisione. Sono comuni sbarre di rame parallele, con un'attenta spaziatura e trasposizione per mantenere uniforme la distribuzione della corrente. Alcuni progetti utilizzano morsettiere di grandi dimensioni sulla parete del serbatoio per ridurre la resistenza di contatto e facilitare i collegamenti sul campo.

Forti campi di dispersione provenienti dagli avvolgimenti ad alta corrente provocano anche il riscaldamento delle correnti parassite nel serbatoio e nelle strutture di bloccaggio. La schermatura magnetica viene solitamente aggiunta alle pareti interne del serbatoio per le unità più grandi. Le piastre di bloccaggio possono essere scanalate o realizzate in materiale non magnetico per ridurre le perdite disperse.

La scelta del raffreddamento non dovrebbe basarsi solo sulla corrente sinusoidale. Le correnti armoniche provenienti dal raddrizzatore aggiungono perdite aggiuntive, quindi la potenza del raffreddatore deve includere questo margine. Il raffreddamento forzato ad acqua dell'olio è comune nei trasformatori di elettrolisi molto grandi, mentre il raffreddamento ad aria forzata è spesso sufficiente per potenze medie.

Produzione e Verifica

Gli avvolgimenti utilizzano conduttori trasposti o più conduttori paralleli. Le barriere isolanti sono posizionate tra i rami divisi. Dopo l'assemblaggio, il nucleo e l'unità bobina vengono sottoposti a un processo di essiccazione sotto vuoto in fase di vapore di cherosene per rimuovere umidità e gas.

I test di routine includono la resistenza dell'avvolgimento, il rapporto di tensione, la resistenza di isolamento, la resistenza alla frequenza di alimentazione, la sovratensione indotta, la perdita a vuoto, la perdita di carico e l'impedenza di cortocircuito. Inoltre, viene misurata l'impedenza divisa tra i rami e viene verificato l'isolamento tra i rami. Le prove sugli impulsi di fulmine e sulle scariche parziali vengono eseguite per tensioni primarie di 35 kV e superiori. È possibile organizzare test di aumento della temperatura con uno spettro armonico specificato quando l'acquirente fornisce il profilo di carico previsto.

I risultati dei test vengono archiviati in base al numero di serie e possono essere fatti risalire ai registri di avvolgimento, impilamento delle anime e asciugatura. L'azienda possiede le certificazioni ISO 9001:2015, ISO 14001 e ISO 45001.

Domande prima di ordinare

Qual è la relazione tra multi-avvolgimento e multi-impulso?

Sono concetti separati. Multi-avvolgimento significa che l'avvolgimento lato valvola è diviso in rami che possono alimentare diversi ponti. Multi-impulso significa che questi ponti sono sfasati per cancellare le armoniche sul lato primario. Un trasformatore double-split può alimentare due ponti sfasati di 30° per creare un sistema a 12 impulsi.

Chi determina l'impedenza divisa?

Il produttore del raddrizzatore o il progettista dell'impianto elettrico fornisce il valore target. Il produttore del trasformatore progetta quindi il layout dell'avvolgimento per soddisfarlo e conferma il risultato durante i test.

Cosa rende utile la connessione parallela inversa della stessa fase?

Riduce il campo di dispersione netto all'interno del trasformatore. Poiché le correnti dei due rami scorrono in direzioni opposte, i loro campi si annullano parzialmente. Ciò riduce il riscaldamento strutturale e riduce le forze elettromagnetiche sugli avvolgimenti.

È possibile gestire singole filiali mentre le altre sono chiuse?

SÌ. Ogni ramo lato valvola è indipendente, quindi il corrispondente ponte raddrizzatore può essere commutato separatamente. L'avvolgimento primario e il nucleo rimangono energizzati, ma i rami attivi devono rimanere entro i limiti di corrente di progettazione.

Come viene mantenuto un sistema di raffreddamento forzato dell'acqua dell'olio?

La pressione dell'olio deve sempre superare la pressione dell'acqua, in modo che eventuali perdite passino dall'olio all'acqua e non viceversa. Le tubazioni dell'acqua devono essere ispezionate regolarmente per rilevare eventuali incrostazioni e perdite. Il sistema di raffreddamento deve avviarsi prima che il trasformatore venga alimentato e continuare a funzionare dopo lo spegnimento.

Dove vengono utilizzati questi trasformatori

Le installazioni tipiche includono grandi sale di elettrolisi di alluminio, rame e zinco, impianti di elettrolisi a membrana di cloro-alcali, forni di grafitizzazione, forni ad arco CC e linee di galvanostegia automatizzate. Questi processi richiedono una corrente CC stabile a livelli molto elevati e la struttura multi-avvolgimento aiuta a mantenere una condivisione uniforme della corrente e dimensioni dei conduttori gestibili.

Capacità di produzione

Yulan Transformer costruisce trasformatori per forni e raddrizzatori dal 1999. La fabbrica opera in condizioni di classe 110 kV, con una capacità di sollevamento di 80 tonnellate, un sistema di essiccazione sotto vuoto in fase di vapore di cherosene da 400 kW, un sistema di prova a impulso da 1.200 kV e un trasformatore di prova della frequenza di alimentazione libera a scarica parziale da 400 kV. Queste strutture supportano il processo di isolamento e il collaudo in fabbrica di grandi trasformatori raddrizzatori multi-avvolgimento.

Per calcoli di impedenza divisa, disposizioni di avvolgimento specifiche del progetto o disegni di assieme, contattare l'ufficio tecnico di Yulan Transformer.