Com pot millorar l'eficiència del transformador retificador? Consells clau

Mesures d'optimització de l'eficiència del sistema de redreçatge

Els sistemes de redreçatge involucren moltes i diverses equips, per tant, molts factors afecten la seva eficiència. Per tant, és essencial adoptar un enfocament integral durant el disseny.

• Augmentar la tensió de transmissió per a les càrregues de redreçatge
  Les instal·lacions de redreçatge són sistemes de conversió AC/DC d'alta potència que requereixen una gran quantitat d'energia. Les pèrdues de transmissió impacten directament l'eficiència del redreçatge. Augmentar la tensió de transmissió de manera adequada reduix les pèrdues en línia i millora l'eficiència del redreçatge. Generalment, per a les plantes que produeixen menys de 60.000 tones de soda cáustica anualment, es recomana una transmissió de 10 kV (evitant 6 kV). Per a plantes superiors a 60.000 tones/anys, s'ha d'utilitzar una transmissió de 35 kV. Per a plantes que superin 120.000 tones/anys, es requereix una transmissió de 110 kV o superior.

• Utilitzar transformadors de redreçatge amb baixatge directe
  Similar als principis de transmissió, la tensió primària (xarxa) del transformador de redreçatge hauria de coincidir amb la tensió de transmissió. Un baixatge directe més elevat significa una corrent menor en el voltant d'alta tensió, resultant en menors pèrdues tèrmiques i una major eficiència del transformador. On sigui possible, utilitzeu tensions de transmissió més altes i transformadors de redreçatge amb baixatge directe.

• Minimitzar l'interval de canvi de toma del transformador de redreçatge
  L'interval de canvi de toma té un impacte significatiu en l'eficiència del transformador; un interval més petit produeix una major eficiència. No és recomanable augmentar cegament l'interval (per exemple, fins al 30%-105%) per facilitar la comissió gradual. Després de la producció total, els transformadors solen funcionar entre el 80% i el 100%, deixant bobines de toma addicionals que causen pèrdues permanentes. Un interval del 70%-105% és adequat. Combinant el commutació estrella-triangle d'alta tensió i la regulació de tensió mitjançant tiristors, aquest interval es pot reduir fins al 80%-100%, millorant marcadament l'eficiència.

• Utilitzar transformadors de redreçatge immersos en oli i autorefrigerats
  L'ús de transformadors immersos en oli i autorefrigerats ahorra l'energia elèctrica consumida per les ventileurs. Encara que els fabricants sovint dissenyen transformadors de gran capacitat amb refrigeració forçada d'oli-aire, els radiadors de refrigeració podrien simplement ampliar-se. Junts amb una instal·lació a l'aire lliure per millorar la dissipació de calor, l'operació del transformador roman fiable sense refrigeració forçada.

• Adoptar una instal·lació "planar integrada" per a l'equip de redreçatge
  Instal·lar el transformador de redreçatge, el quadre de redreçatge i l'electrolitzador d'una manera "planar integrada" minimitza la longitud de les barres de bus AC/DC, reduint les pèrdues resistives i millorant l'eficiència del sistema. Específicament, col·loqueu tots tres elements al mateix nivell i tan a prop com sigui possible, formant una unitat compacta. Connecteu la sortida lateral del transformador al quadre de redreçatge amb barres de bus inferiors a 1,2 metres de llarg, i dirigeixeu la sortida inferior del quadre directament a l'electrolitzador a través de barres de bus subterrànies.

• Evitar connexions flexibles per a la instal·lació de barres de bus
  La disposició "planar integrada" resulta en connexions de barres de bus curtes entre el transformador i el quadre, i a través de commutadors de cuchilla DC, minimitzant la dilatació tèrmica. Les connexions rígides són suficients, assegurant la seguretat mentre esminuent les pèrdues associades a les connexions flexibles i els seus joints addicionals, millorant així l'eficiència.

• Utilitzar una densitat de corrent de barres de bus més baixa
  La densitat de corrent econòmica per a les barres de bus AC/DC és de 1,2–1,5 A/mm². Triar una densitat més baixa (1,2 A/mm², o fins i tot 1,0 A/mm²) optimitza l'estalvi d'energia.

• Utilitzar barres de bus amb una relació altura-amplada superior a 12
  Les barres de bus amb una relació altura-amplada superior a 12 tenen una superfície més gran per a la dissipació de calor, resultant en temperatures operatives més baixes, millor conductibilitat, menors pèrdues resistives i una major eficiència unitària.

• Aplicar vaselina als joints de compressió de les barres de bus
  Asegureu-vos d'una àrea de contacte adequada als joints de les barres de bus (mantenint la densitat de corrent per sota de 0,1 A/mm²), i mantingueu una superfície plana i suau. Apliqueu vaselina per prevenir l'oxidació del cobre i el mal contacte, que incrementen la pèrdua d'energia. No utilitzeu grasa conductora, ja que la seva base oleosa s'evapora a temperatures altes, causant que el compost semimetàl·lic es duritzi i perdi conductivitat, generant un calentament addicional.

• Seleccionar adequadament els quadres de redreçatge de silici
  Els quadres de redreçatge de diodes de silici són un 3–4% més eficients que els quadres de tiristors. Quan múltiples quadres de redreçatge operen en paral·lel, incorporar un quadre de silici pot reduir encara més el consum i millorar l'eficiència.

• Utilitzar quadres de redreçatge amb dispositius de corrent elevada
  L'ús de 2–3 dispositius de corrent elevada per braç de pont millora la compartició de corrent, redueix les pèrdues de potència del dispositiu i augmenta l'eficiència del redreçatge.

• Adoptar quadres de control de redreçatge de control numèric (NC)
  El control NC permet un disparo de redreçatge més precís, una ondulació de tensió CC menor i una major estabilitat de la corrent CC. Això beneficia l'operació de l'electrolitzador i millora l'eficiència de l'electrólisi.

• Operar els tiristors en mode de conducció total
  Durant l'operació, mantingueu l'angle de disparo del tiristor per sota del 10° per mantenir una conducció quasi total. Això minimitza les pèrdues internes del redreçatge de tiristor i maximitza la seva eficiència.

• Reduir l'angle de margen del quadre de redreçatge de tiristor
  L'angle de margen (angle de superposició) està estretament relacionat amb el factor de potència natural del sistema de redreçatge. Un angle de margen més petit resulta en un factor de potència més elevat (especialment quan l'angle de disparo α és petit). Durant la comissió, minimitzeu l'angle de margen mentre assegureu una operació fiable. Un petit α manté els tiristors proper a la conducció total.

• Utilitzar dos o més transformadors de redreçatge en paral·lel
  Per a càrregues CC d'alta potència, utilitzeu dos o més transformadors de redreçatge en paral·lel. Això redueix la reactància equivalent i la corrent circulant durant la transferència del transformador, disminuint les pèrdues totals i millorant l'eficiència.

• Utilitzar commutadors de cuchilla DC amb corrents nominals més elevades
  Els commutadors de cuchilla DC generen una quantitat significativa de calor sota càrrega total. Seleccionar un commutador amb una corrent nominal un grau superior proporciona un estalvi d'energia. Per exemple, utilitzeu un commutador de 31.500 A per a una càrrega de 25.000 A, o un commutador de 40.000 A per a una càrrega de 30.000 A.

• Utilitzar sensors de corrent DC d'alta eficiència energètica
  Alguns sensors de corrent DC grans requereixen un alimentació AC per a la comparació de flux zero, consumint energia addicional. Els sensors d'efecte Hall són preferibles; produeixen directament una senyal de 0–1 V CC a l'instrument de visualització sense consumir energia addicional.

• Dissenyar per a la redreçatge polifàsica
  Tanmateix possible, utilitzeu redreçatge polifàsica. Utilitzeu la redreçatge de 6 impulsos (puente trifásico o doble inversa en estrella amb reactor de balance, ambdos en paralelo inversa en fase) en transformadors individuals. Per a dos o més transformadors, utilitzeu una redreçatge equivalent de 12 impulsos o 18 impulsos. Això suprimeix efectivament els harmònics de baix ordre, millorant l'eficiència del redreçatge.