産業用12パルス電力整流器変圧器

なぜ 6 パルスではなく 12 パルスなのか

6 パルス整流器は、電源から大量の 5 次および 7 次高調波電流を引き出します。これらの高調波は巻線損失を増加させ、電圧歪みを引き起こすため、多くの場合、外部フィルタリングが必要になります。 12 パルス システムは、位相シフトされた電圧によって給電される 2 つの 6 パルス ブリッジを使用します。位相シフトが 30°の場合、5 次と 7 次の高調波電流は 1 次側で相殺されます。残りの主要な高調波は 11 番目と 13 番目で、管理が容易で振幅が低くなります。

このアプローチは、IEEE 519 または同様のグリッド コードによって高調波制限が指定されている産業プラントでは一般的です。また、整流器の負荷が大きく、高調波フィルタだけではコストがかかる場合にも使用されます。

システム構成

産業用 12 パルス電力整流器変圧器は、2 つの主な構成で供給されます。

2 つの別々の変圧器

2 つの 6 パルストランスは、+15° および -15° の位相シフトで構築されています。それぞれが 1 つの整流器ブリッジに電力を供給します。この構成により、1 台のユニットをメンテナンスのために停止し、もう 1 台のユニットを負荷を軽減して動作を継続することができます。また、非常に大きな評価の転送も簡素化されます。

デュアル二次巻線を備えた単一トランス

1 つの変圧器には 2 つのバルブ側巻線が含まれており、1 つは Y 接続され、もう 1 つはデルタに接続されます。自然な 30° の位相差が 12 パルス効果を生み出します。この設計により床面積が節約され、一次開閉装置接続の数が減りますが、単一の障害が整流器システム全体に影響します。

どちらの構成でも同等の高調波キャンセルが可能です。どちらを選択するかは、サイトのレイアウト、メンテナンス戦略、および冗長性の要件によって異なります。

代表的な産業用途

●アルミニウム、銅、亜鉛の電解プラント

●化学設備におけるクロール・アルカリ電解

●直流アーク炉、サブマージアーク炉

● 大規模な電気めっきおよび陽極酸化ライン

● 都市鉄道システム用の主電源

● 高い電力定格を備えた産業用 DC ドライブ

技術仕様

Phase Shift Accuracy

位相シフトは、拡張されたデルタまたはジグザグ巻線接続によって生成されます。位相シフト巻線の巻き数は正確に計算する必要があります。位相角が設計値からずれると、2 つの整流器ブリッジ間に循環電流が発生します。これにより、5 次と 7 次の高調波のキャンセルが減少し、損失が増加します。

Yulan Transformer は、生産中に位相シフト巻線の巻数を検証し、工場テスト中に実際の位相角を測定します。測定値はテストレポートに記録されます。一般的な位相角の許容誤差は ±0.5°以内です。

2 つの変圧器を配置した場合、両方のユニットの短絡インピーダンスを近くに保つ必要があります。インピーダンスの差が大きいと負荷分散が不均一になり、高調波キャンセル効果が弱まります。

損失と温度上昇

12 パルス整流トランスは、ほとんどの 5 次および 7 次高調波電流を除去するため、追加の巻線損失は 6 パルス設計よりも低くなります。ただし、11 次と 13 次の高調波は残り、設計には渦電流損失に対するマージンが含まれています。

コアは標準の配電変圧器よりも低い磁束密度で動作します。これにより、過渡状態中に発生する可能性のある DC 成分によって引き起こされる飽和が回避されます。温度上昇は、正弦波電流下だけでなく、指定された高調波電流スペクトル下でも検証されます。

構造上の特徴

巻線

産業用整流器アプリケーションにおけるバルブ側の電流は、多くの場合数千アンペアに達します。大きなユニットでは、転置された導体または複数の並列導体が使用されます。巻線端の転置により、電流分布が均一になり、循環損失が低減されます。

リードの配置

二次リードは通常、銅の棒から作られます。この配置では、近接効果と機械的サポートが考慮されています。複数の二次ブッシュまたは端子台が一般的です。

タンクシールド

高調波磁束はタンクの壁とクランプ構造に渦電流を引き起こします。タンク内面に磁気シールドや電磁シールドを設置し、定格を大きくします。これにより漂遊損失が減少し、局所的な過熱が防止されます。

タップチェンジャー

負荷時タップ変更は、整流器サービスで二次電圧を調整し、DC 出力を制御するために頻繁に使用されます。タップ切換器により作動部分が複雑になり、タンク内に追加のスペースが必要になります。

工場でのテスト

定期テストには、巻線の DC 抵抗、電圧比、絶縁抵抗、電源周波数耐性、誘導過電圧、無負荷損失、負荷損失、短絡インピーダンスが含まれます。 12 パルス整流器変圧器の追加テストには、位相角測定、バルブ側巻線間の絶縁テスト、部分放電測定が含まれます。

一次電圧が 35 kV 以上の場合、適用される規格に従って雷インパルス試験が実施されます。ご購入者様のご指定に応じて、高調波電流条件での温度上昇試験も承ります。テスト記録はシリアル番号ごとにアーカイブされ、巻線およびコアの組み立てプロセスまで追跡できます。

よくある質問

新規設置には、1 つのデュアル 2 次変圧器と 2 つの独立した変圧器のどちらが適していますか?

定格が小さい場合は、通常、二重の二次巻線を備えた単一の変圧器の方が経済的であり、必要な床面積も少なくなります。より大きな定格の場合、またはメンテナンスの柔軟性が重要な場合は、2 つの別々の変圧器が推奨されます。最終的な決定では、輸送制限と予備ユニットの可用性も考慮する必要があります。

12パルスシステムは高調波を完全に除去しますか?

いいえ、5 次と 7 次の高調波はほとんどキャンセルされますが、11 次と 13 次は残ります。実際には、位相角誤差や負荷の不平衡により、残りの 5 次および 7 次成分が依然として現れる可能性があります。高調波を厳密に制限するには、追加のパッシブまたはアクティブ フィルターが必要になる場合があります。

6 パルスの設置を 12 パルスにアップグレードできますか?

一般的にはノーです。位相シフトは変圧器の巻線に組み込む必要があります。改造するには、変圧器を交換するか、別の移相変圧器を追加する必要があります。 2 番目のオプションは場合によっては可能ですが、インピーダンス整合とスペースを慎重に評価する必要があります。

二次電圧はどのように決まるのですか?

整流器のメーカーは、DC 出力電圧、整流器回路、整流オーバーラップ、および変圧器のインピーダンスに基づいて、必要なバルブ側の電圧を計算します。次に、変圧器メーカーは、この電圧に一致するように二次巻線を設計します。設計承認後に二次電圧を変更すると、巻線レイアウト全体に影響を与える可能性があります。

12パルス整流器変圧器にはどのような保護が推奨されますか?

標準の過電流保護は、高調波電流により誤動作する可能性があります。保護リレーには高調波抑制機能が含まれているか、整流器の役割に特化して選択される必要があります。変圧器自体には、温度監視、ガスリレー、オイルレベルインジケータ、および圧力逃がし装置を推奨します。大型ユニットの場合は、巻線の温度とオイルの状態を継続的に監視することをお勧めします。

製造能力

Yulan Transformer は 1999 年以来、炉用変圧器と整流器用変圧器を生産しています。同社は、80 トンの吊り上げ能力、400 kW の灯油蒸気相真空乾燥システム、1,200 kV インパルス試験システム、および 400 kV 部分放電のない電力周波数試験用変圧器を含む 110 kV クラスの生産および試験条件で稼働しています。これらの設備は、大型産業用整流変圧器の絶縁処理と工場検証をサポートします。

プロジェクト固有の位相シフトスキーム、損失計算、または外形図については、Yulan Transformer 技術部門にお問い合わせください。