Medidas de Otimização para a Eficiência do Sistema Retificador
Os sistemas retificadores envolvem uma variedade de equipamentos, portanto, muitos fatores afetam sua eficiência. Portanto, é essencial uma abordagem abrangente durante o projeto.
Aumente a Tensão de Transmissão para Cargas Retificadoras
As instalações de retificação são sistemas de conversão AC/DC de alta potência que requerem grande quantidade de energia. As perdas de transmissão impactam diretamente a eficiência do retificador. Aumentar a tensão de transmissão de maneira apropriada reduz as perdas de linha e melhora a eficiência da retificação. Geralmente, para plantas produzindo menos de 60.000 toneladas de soda cáustica anualmente, recomenda-se a transmissão em 10 kV (evitando 6 kV). Para plantas acima de 60.000 toneladas/ano, deve-se usar transmissão em 35 kV. Para plantas que excedem 120.000 toneladas/ano, é necessário transmissão em 110 kV ou tensão superior.
Use Transformadores Retificadores de Redução Direta
De acordo com os princípios de transmissão, a tensão primária (de rede) do transformador retificador deve corresponder à tensão de transmissão. Uma tensão de redução direta mais alta significa menor corrente no enrolamento de alta tensão, resultando em menores perdas de calor e maior eficiência do transformador. Sempre que possível, use tensões de transmissão mais altas e transformadores retificadores de redução direta.
Minimize o Intervalo de Mudança de Derivação do Transformador Retificador
O intervalo de mudança de derivação tem um impacto significativo na eficiência do transformador; um intervalo menor resulta em maior eficiência. Não é aconselhável aumentar cegamente o intervalo (por exemplo, para 30%-105%) para facilitar a comissionamento em etapas. Após a produção total, os transformadores geralmente operam entre 80%-100%, deixando enrolamentos de derivação extras causando perdas permanentes. Um intervalo de 70%-105% é adequado. Combinando a troca de estrela-triângulo de alta tensão e a regulação de tensão por tiristores, pode-se reduzir ainda mais para 80%-100%, melhorando consideravelmente a eficiência.
Use Transformadores Retificadores Autocrescidos a Óleo
A utilização de transformadores autocrescidos a óleo economiza a energia elétrica consumida pelos ventiladores. Embora os fabricantes frequentemente projetem transformadores de grande capacidade com resfriamento forçado a óleo-ar, os radiadores de resfriamento podem ser simplesmente ampliados. Combinado com a instalação a céu aberto para melhorar a dissipação de calor, a operação do transformador permanece confiável sem resfriamento forçado.
Adote Instalação "Planar Integrada" para Equipamentos Retificadores
Instalar o transformador retificador, o gabinete retificador e o eletrolisador em um modo "planar integrado" minimiza o comprimento das barras coletoras AC/DC, reduzindo as perdas resistivas e melhorando a eficiência do sistema. Especificamente, coloque todas as três unidades no mesmo nível e o mais próximo possível, formando uma unidade compacta. Conecte a saída lateral do transformador ao gabinete retificador com barras coletoras de menos de 1,2 metros de comprimento, e encaminhe a saída inferior do gabinete diretamente para o eletrolisador através de barras coletoras subterrâneas.
Evite Conexões Flexíveis para Instalação de Barras Coletoras
A disposição "planar integrada" resulta em conexões curtas de barras coletoras entre o transformador e o gabinete, e através de chaves seccionadoras DC, minimizando a expansão térmica. Conexões rígidas são suficientes, garantindo segurança enquanto eliminam as perdas associadas a conectores flexíveis e suas juntas adicionais, melhorando assim a eficiência.
Use uma Densidade de Corrente Menor nas Barras Coletoras
A densidade de corrente econômica para barras coletoras AC/DC é de 1,2–1,5 A/mm². Selecionar uma densidade menor (1,2 A/mm², ou até 1,0 A/mm²) otimiza a economia de energia.
Use Barras Coletoras com uma Razão Altura-Largura Maior que 12
Barras coletoras com uma razão altura-largura superior a 12 têm uma área de superfície maior para dissipação de calor, resultando em temperaturas de operação mais baixas, melhor condutividade, menores perdas resistivas e maior eficiência unitária.
Aplique Vaselina às Juntas de Compactação das Barras Coletoras
Garanta uma área de contato adequada nas juntas de barras coletoras (mantendo a densidade de corrente abaixo de 0,1 A/mm²), e mantenha uma superfície plana e lisa. Aplique vaselina para prevenir a oxidação do cobre e contato ruim, que aumentam a perda de potência. Não use graxa condutora, pois sua base de óleo evapora em altas temperaturas, fazendo com que o composto semimetalico endureça e perca a condutividade, levando a aquecimento adicional.
Selecione Adequadamente os Gabinetes Retificadores de Silício
Os gabinetes retificadores de diodos de silício são 3–4% mais eficientes que os gabinetes de tiristores. Quando vários gabinetes retificadores operam em paralelo, incorporar um gabinete de silício pode reduzir ainda mais o consumo e melhorar a eficiência.
Use Gabinetes Retificadores com Dispositivos de Alta Corrente
Usar 2–3 dispositivos de alta corrente por braço de ponte melhora a compartilhamento de corrente, reduz as perdas de potência dos dispositivos e aumenta a eficiência da retificação.
Adote Gabinetes de Controle Retificador com Controle Numérico (CN)
O controle numérico permite uma ativação mais precisa do retificador, ondulações de tensão DC menores e maior estabilidade da corrente DC. Isso beneficia a operação do eletrolisador e melhora a eficiência da eletrolyse.
Opere Tiristores em Modo de Condutância Total
Durante a operação, mantenha o ângulo de disparo do tiristor abaixo de 10° para manter a condutância quase total. Isso minimiza as perdas internas do retificador de tiristor e maximiza sua eficiência.
Reduza o Ângulo de Margem do Gabinete Retificador de Tiristor
O ângulo de margem (ângulo de sobreposição) está intimamente relacionado ao fator de potência natural do sistema retificador. Um ângulo de margem menor resulta em um fator de potência mais alto (especialmente quando o ângulo de disparo α é pequeno). Durante a comissionamento, minimize o ângulo de margem, garantindo a operação confiável. Um α pequeno mantém os tiristores próximos da condutância total.
Use Dois ou Mais Transformadores Retificadores em Paralelo
Para cargas DC de alta potência, use dois ou mais transformadores retificadores em paralelo. Isso reduz a reatância equivalente e a corrente circular durante a transferência de transformador, diminuindo as perdas totais e melhorando a eficiência.
Use Chaves Seccionadoras DC com Correntes Nominais Mais Altas
As chaves seccionadoras DC geram calor significativo sob carga total. Selecionar uma chave com corrente nominal uma classe superior proporciona economia de energia. Por exemplo, use uma chave de 31.500 A para uma carga de 25.000 A, ou uma chave de 40.000 A para uma carga de 30.000 A.
Use Sensores de Corrente DC de Grande Potência Eficientes em Energia
Alguns sensores de corrente DC grandes requerem uma alimentação AC para comparação zero-fluxo, consumindo energia adicional. Os sensores de efeito Hall são preferíveis; eles emitem diretamente um sinal DC de 0–1 V para o instrumento de exibição, sem consumir energia extra.
Projete para Retificação Multi-Fase
Use retificação multi-fase sempre que possível. Empregue retificação de 6 pulsos (ponte trifásica ou dupla estrela reversa com reator de equilíbrio, ambas em paralelo inverso em fase) em transformadores únicos. Para dois ou mais transformadores, use retificação equivalente de 12 ou 18 pulsos. Isso suprime efetivamente harmônicas de ordem baixa, melhorando a eficiência do retificador.
