産業用 24 パルス電力整流器変圧器

大きな DC 負荷を持つ産業プラントは、IEEE 519 または地域のグリッド コードに基づく厳しい高調波制限に直面することがよくあります。 12 パルス整流器は 5 次と 7 次の高調波を除去しますが、11 次と 13 次はそのまま残します。 24 パルス構成は、一次側の主高調波電流が 23 次から始まるように位相シフトの概念を拡張します。 Yulan Transformer は、一次電圧 6 kV、10 kV、15 kV、22 kV、または 35 kV の 630 kVA ～ 80,000 kVA の産業用 24 パルス電力整流器変圧器を供給します。

高調波キャンセルロジック

24 パルス システムでは、4 つの 6 パルス整流器ブリッジが使用されます。これらのブリッジに給電する変圧器は、ブリッジの入力電圧が互いに 15° 分離されるように位相シフトされています。一次側では、5次、7次、11次、13次の高調波電流がほぼ相殺されます。残りの特徴的な高調波は 23 次で始まり、振幅がはるかに低く、必要に応じてフィルタリングが容易です。

その結果、よりクリーンな一次電流波形が得られ、共通結合点での電圧歪みが減少します。これにより、多くのアプリケーションで大規模なパッシブ フィルター バンクが不要になります。

位相シフト構成

24 パルス動作の最も一般的な位相シフトの組み合わせは次のとおりです。

橋	位相シフト（例）
ブリッジ1	+7.5°
ブリッジ2	-7.5°
ブリッジ3	+22.5°
ブリッジ4	-22.5°

システム設計に応じて、0°、15°、30°、45° などの他の組み合わせも使用されます。正確な設定は、整流器のメーカーまたはプロジェクトの電気エンジニアによって決定されます。

システム構成

4つの独立したトランス

各変圧器は 1 つの整流器ブリッジに電力を供給し、特定の位相シフトを備えて構築されています。 1 台のユニットを取り外しながら、他の 3 台の負荷を軽減して動作を継続できるため、メンテナンスは柔軟です。欠点は、設置面積が大きくなり、開閉装置の接続が増えることです。

2 つのデュアル二次変圧器

各トランスには、異なる位相シフトを持つ 2 つのバルブ側巻線が含まれています。たとえば、1 つのユニットは +7.5° と -7.5° を提供し、もう 1 つのユニットは +22.5° と -22.5° を提供します。これにより、4 ユニットのオプションと比較して、機器の数と床面積が削減されます。

単一の多巻線トランス

1 つの変圧器には、それぞれ異なる位相角を持つ 4 つのバルブ側巻線が収容されています。これによりスペースが最も節約されますが、単一の変圧器に障害が発生すると、整流器システム全体が中断されることになります。製造の複雑性も高まります。

高調波除去性能はこれらの配置の間で同等です。通常、サイトのレイアウト、冗長性のニーズ、およびトランスポートの制約によって、どれが選択されるかが決まります。

技術仕様

アイテム	パラメータ
適用規格	IEC、GB、ANSI/IEEE、NEMA、および業界固有の仕様
定格容量	630kVA～80,000kVA
一次定格電圧	6kV、10kV、15kV、22kV、または35kV
二次電圧	整流回路によって決定され、通常 380 V ～ 3000 V
定格周波数	50Hzまたは60Hz
段階	三相
位相シフトの組み合わせ	±7.5°/±22.5°またはその他のプロジェクト指定のセット
一次接続	デルタまたはワイ
二次接続	Y、デルタ、多重巻線、またはジグザグ
短絡インピーダンス	6% ～ 12% または指定どおり
冷却方法	ONAN、ONAF、または OFWF
電圧調整	オフサーキットまたは負荷時のタップ変更

24パルスユニットの設計上の考慮事項

位相角精度

高調波のキャンセルは、4 つのブリッジの相対的な位相位置に依存します。いずれかの巻線セットに偏差があると、対応する高調波ペアのキャンセルが減少します。 Yulan Transformer は、工場でのテスト中に各位相シフト巻線の巻数を検証し、実際の位相角を測定します。公差は±0.5°以内です。

インピーダンスマッチング

複数の変圧器が 24 パルス システムを形成する場合、それらの短絡インピーダンスは厳密に一致する必要があります。インピーダンスの差が大きいと、ブリッジ間の電流共有が不均一になり、高調波抑制が弱まり、一方のブリッジに過負荷がかかる可能性があります。インピーダンス許容差は設計段階で定義され、テストによって検証されます。

巻線とコア

バルブ側の電流は多くの場合高く、転置された導体または複数の並列導体が必要になります。コアは、過渡 DC 成分による飽和を避けるために、標準的な配電変圧器の磁束密度以下で動作します。巻線設計には、残りの 23 次と 25 次の高調波電流によって生じる渦電流損失に対するマージンが含まれています。

タンクシールド

高調波漏れ磁束は、タンク壁とクランプ構造に渦電流を引き起こします。磁気シールドまたは電磁シールドがタンク内部の表面に取り付けられ、定格が大きくなり、漂遊損失が低減され、ホットスポットが防止されます。

工場でのテスト

定期テストでは、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、および短絡インピーダンスをカバーします。 24 パルスユニットの場合、追加の測定には以下が含まれます。

● 各バルブ側巻線セットの位相角検証

● 異なるバルブ側巻線間の絶縁試験

●部分放電測定

●一次電圧35kV以上の雷インパルス試験

購入者が予想される負荷プロファイルを提供する場合、指定された高調波電流スペクトルの下での温度上昇テストを手配できます。テストデータはシリアル番号ごとにアーカイブされ、巻線とコアの組み立て記録まで追跡されます。

よくある質問

24 パルスは 12 パルスと比較してどの程度高調波を低減しますか?

12 パルス システムでは、通常、11 次と 13 次の高調波が主要な成分として残ります。 24 パルス システムではこれらもキャンセルされるため、一次電流高調波は 23 次から始まります。負荷とインピーダンスの条件に応じて、全高調波電流歪みは、多くの場合、12 パルスの場合は約 8% ～ 10% から、24 パルスの場合は 4% 未満に低下します。

24 パルスは常に 12 パルスより高価ですか?

変圧器部分は、追加の移相巻線または追加のユニットのため、より高価になります。ただし、パッシブ フィルターのコストははるかに低くなる可能性があり、プロジェクトによっては、フィルターの節約を含めると総設置コストが同等か、さらに低くなる場合があります。詳細な比較では、機器のコスト、床面積、フィルターコンポーネントの継続的なメンテナンスを考慮する必要があります。

4 ユニット構成の 1 つの変圧器が故障した場合はどうなりますか?

残りの 3 つのユニットは動作を継続できますが、位相シフト セットのバランスが崩れています。一部の低次高調波が一次側に再び現れます。故障したユニットが修理または交換されるまで、システムは負荷を軽減して実行する必要があります。単一の多巻線変圧器で障害が発生すると、整流器システム全体に影響します。

12 パルスの設置を 24 パルスにアップグレードできますか?

簡単ではありません。追加の位相シフトを変圧器の巻線に組み込む必要があります。改造するには、1 つ以上の移相変圧器を追加するか、既存のユニットを交換する必要があります。このような変更を行う前に、スペース、インピーダンス整合、接続の複雑さを慎重に評価する必要があります。

24 パルス システムには依然として高調波フィルターが必要ですか?

多くの場合、いいえですが、これはグリッドの要件と、残留する 23 次と 25 次の高調波電流の量によって異なります。制限が非常に厳しい場合、または負荷が不均衡な場合には、小さなフィルタ ブランチがインストールされる場合があります。それらのサイズとコストは、6 パルスまたは 12 パルス構成に必要なものよりもはるかに低くなります。

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、多巻線 24 パルス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。