Hvordan forbedre effektiviteten af rektifiertransformatorer? Nøglepåbud

Optimeringsforanstaltninger for effektiviteten af rektifieringssystemer

Rektifieringssystemer involverer mange og diverse udstyr, så mange faktorer påvirker deres effektivitet. Derfor er en omfattende tilgang nødvendig under designet.

• Forhøj transmissionsvoltage for rektifieringsbelastninger
  Rektifierinstallations er høgeffekts AC/DC konverteringssystemer, som kræver betydelig effekt. Transmissionsforskydninger påvirker direkte rektifieringseffektiviteten. En passende forhøjelse af transmissionsvoltage reducerer linjeforskydninger og forbedrer rektifieringseffektiviteten. Generelt anbefales 10 kV transmission for anlæg, der producerer mindre end 60.000 tons kaustisk soda årligt (undgå 6 kV). For anlæg over 60.000 tons/år, skal 35 kV transmission anvendes. For anlæg, der overstiger 120.000 tons/år, er 110 kV eller højere voltage-transmission nødvendig.

• Brug direkte-trappe-ned-rektifieringstransformatorer
  Ligesom transmissionsprincipperne, skal den primære (netværks) voltage af rektifieringstransformatorerne matche transmissionsvoltage. En højere direkte trappenedsættelse betyder lavere strøm i højspændingsvindingen, hvilket resulterer i lavere varmetab og højere transformatoreffektivitet. Hvor det er muligt, brug højere transmissionsvoltager og direkte-trappe-ned-rektifieringstransformatorer.

• Minimer spændingsjusteringsområdet for rektifieringstransformatorer
  Spændingsjusteringsområdet påvirker betydeligt transformatoreffektiviteten; et mindre område giver højere effektivitet. Det er ikke anbefalet at blinde forhøje området (f.eks. til 30%-105%) for let fasevis indkommende drift. Efter fuld produktion opererer transformer typisk ved 80%-100%, hvilket efterlader ekstra spændingsvindinger, der forårsager permanente tab. Et område på 70%-105% er passende. Kombinationen af højspændings stjerne-delta skift og thyristor spændingsregulering kan yderligere reducere dette til 80%-100%, hvilket markant forbedrer effektiviteten.

• Brug oliebadede selvafkølede rektifieringstransformatorer
  Ved at bruge oliebadede selvafkølede transformatorer spares elektrisk energi, der ellers ville blive forbrugt af fløjter. Selvom producenter ofte designer store kapacitets-transformatorer med tvunget olie-luftafkøling, kan afkølingsradiatorene blot forstørres. I kombination med åben luftinstallation for at forbedre varmeafledning, kan transformatorens drift fortsætte pålideligt uden tvunget afkøling.

• Anvend "planar integreret" installation af rektifieringsudstyr
  Installation af rektifieringstransformator, rektifieringskabinet og elektrolyser i en "planar integreret" måde minimere længden af AC/DC busbarer, reducerer resistive tab og forbedrer systemeffektiviteten. Specifikt placer alle tre enheder på samme niveau og så tæt sammen som muligt, danner en kompakt enhed. Forbind transformatorens sideoutput til rektifieringskabinet med busbarer under 1,2 meter lang, og led kabinetets bund-output direkte til elektrolyser via underjordiske busbarer.

• Undgå fleksible forbindelser for busbareinstallation
  "Planar integreret" layout resulterer i korte busbareforbindelser mellem transformator og kabinet, samt over DC knivskalder, hvilket minimaliserer termisk udvidelse. Rigid forbindelser er tilstrækkelige, sikrer sikkerhed, mens de eliminerer tab forbundet med fleksible forbindelser og deres ekstra forbindelser, hvilket forbedrer effektiviteten.

• Brug en lavere busbarestrømtæthed
  Den økonomiske strømtæthed for AC/DC busbarer er 1,2–1,5 A/mm². Valg af en lavere tæthed (1,2 A/mm², eller endda 1,0 A/mm²) optimere energibesparelse.

• Brug busbarer med en højde-bredde-forhold større end 12
  Busbarer med et højde-bredde-forhold, der overstiger 12, har en større overfladeareal til varmeafledning, hvilket resulterer i lavere driftstemperatur, bedre ledbarhed, lavere resistive tab og højere enhedseffektivitet.

• Anvend vaselin på busbarekomprimeringsforbindelser
  Sikre tilstrækkelig kontaktareal på busbareforbindelser (bevar strømtæthed under 0,1 A/mm²), og oprethold en flad, jævn overflade. Anvend vaselin for at forhindre kobberoksidation og dårlig kontakt, hvilket øger effekttab. Brug ikke ledbare smøre, da dens oliebase fordampes ved høje temperaturer, hvilket får halvmetallokomponenten til at hårdne og miste ledbarhed, hvilket fører til yderligere opvarmning.

• Vælg silicium rektifieringskabinetter korrekt
  Silicium diode rektifieringskabinetter er 3–4% mere effektive end thyristorkabinetter. Når flere rektifieringskabinetter opererer parallel, kan indføjelse af ét siliciumkabinet yderligere reducere forbrug og forbedre effektiviteten.

• Brug rektifieringskabinetter med højstrømsenheder
  Brug 2–3 højstrømsenheder pr. broarm forbedrer strømdeling, reducerer enhedstab og forøger rektifieringseffektiviteten.

• Anvend numerisk kontrollerede (NC) rektifieringskontrolkabinetter
  NC kontrol gør det muligt at have mere præcis rektifieringstriggering, mindre DC-spændingsbølge og højere DC-strømstabilitet. Dette gavner elektrolysers drift og forbedrer elektrolyseseffektiviteten.

• Operér thyristorer i fuld ledningsmode
  Under drift, hold thyristorens affyringsvinkel under 10° for at opretholde næsten fuld ledning. Dette minimaliserer thyristorrektifiers interne tab og maksimerer dens effektivitet.

• Reducér marginvinklen for thyristorrektifieringskabinettet
  Marginvinklen (overlappelsesvinkel) er tæt forbundet med rektifieringssystemets naturlige effektfaktor. En mindre marginvinkel resulterer i en højere effektfaktor (især når affyringsvinklen α er lille). Under indkøring, minimér marginvinklen, mens man sikrer pålidelig drift. En lille α holder thyristorer nær fuld ledning.

• Brug to eller flere rektifieringstransformatorer parallel
  Til høgeffekts DC-belastninger, brug to eller flere rektifieringstransformatorer parallel. Dette reducerer den equivalente reaktivitetsmodstand og cirkulerende strøm under transformatoroverførsel, nedsætter samlede tab og forbedrer effektiviteten.

• Brug DC knivskalder med højere nominelstrøm
  DC knivskalder genererer betydelig varme under fuld belastning. Vælg en skælder med en nominelstrøm én klasse højere for at give energibesparelse. F.eks. brug en 31.500 A skælder for en 25.000 A belastning, eller en 40.000 A skælder for en 30.000 A belastning.

• Brug energieffektive store DC-strømsensorer
  Nogle store DC-sensorer kræver en AC-strømforsyning til nul-flux-komparering, hvilket forbruger ekstra energi. Hall-effekt sensorer er foretrukkelige; de leverer direkte et 0–1 V DC-signal til visningsinstrumentet uden at forbruge ekstra strøm.

• Design for flerfaserektifikation
  Anvend flerfaserektifikation, hvor det er muligt. Brug 6-pulsrektifikation (tre-fase bro eller dobbelt modsat stjerne med balancerende reaktor, begge i faser-inverse parallell) på enkelttransformatorer. For to eller flere transformatorer, brug ækvivalent 12-puls eller 18-puls rektifikation. Dette effektivt undertrykker lavordens harmonier, forbedrer rektifierings effektivitet.