Kako izboljšati učinkovitost preregulirnega transformatorja Ključne priporočila

Optimizacijske mere za učinkovitost rektifikacijskega sistema

Rektifikacijski sistemi vključujejo veliko in raznolikih oprem, zato učinkovitost vpliva na mnogo faktorjev. Zato je pri načrtovanju potreben celosten pristop.

• Povečajte napetost prenosa za rektifikacijske obremenitve
  Rektifikacijske namestitve so visokomosilni AC/DC pretvorbeni sistemi, ki zahtevajo veliko moči. Izgube pri prenosu neposredno vplivajo na učinkovitost rektifikacije. Ustrezen povekroč napetosti prenosa zmanjša izgube v črtnicah in izboljša učinkovitost rektifikacije. Običajno se za tovarne, ki proizvajajo manj kot 60.000 ton kisline soda letno, priporoča prenos na 10 kV (izogibanje 6 kV). Za tovarne nad 60.000 ton/let naj bi bil uporabljen prenos na 35 kV. Za tovarne, ki presegajo 120.000 ton/let, je potreben prenos na 110 kV ali višjo napetost.

• Uporabite rektifikacijske transformatorje s neposrednim korakom padanja napetosti
  Podobno kot pri načelih prenosa, mora glavna (mrežna) napetost rektifikacijskega transformatorja ustrezati napetosti prenosa. Višja napetost neposrednega koraka padanja pomeni nižji tok v visokonapetostnem navoji, kar povzroča nižje toplotne izgube in višjo učinkovitost transformatorja. Kjer je mogoče, uporabljajte višje napetosti prenosa in rektifikacijske transformatorje s neposrednim korakom padanja napetosti.

• Zmanjšajte obseg spreminjanja odvodnih napetosti rektifikacijskega transformatorja
  Obseg spreminjanja odvodnih napetosti bistveno vpliva na učinkovitost transformatorja; manjši obseg pomeni višjo učinkovitost. Nezamiselno povečevanje obsega (npr. na 30%-105%) zaradi lažje faze postopnega vključevanja ni priporočljivo. Po popolnem zapuščanju se transformatorji običajno upravljajo na 80%-100%, kar pusti dodatne odvodne navije, ki povzročajo stalne izgube. Ustrezen je obseg 70%-105%. Kombinacija visokonapetostnega zvezdasto-delta preklopa in tiristorne regulacije napetosti lahko še bolj zmanjša ta obseg na 80%-100%, kar znatno izboljša učinkovitost.

• Uporabite namazane samohlajene rektifikacijske transformatorje
  Uporaba namazanih samohlašenih transformatorjev varčuje električno energijo, ki bi jo porabili ventilatori. Čeprav proizvajalci pogosto dizajnirajo večje kapacitetne transformatorje s prisilnim namazano-zračnim hladilom, se lahko preprosto povečajo hladilni radiatori. V kombinaciji z odprtinsko namestitvijo za izboljšanje disipacije toplote ostane delovanje transformatorja zanesljivo brez prisilnega hladilnega sistema.

• Uvedite "ravninsko integrirano" namestitev rektifikacijske opreme
  Namestitev rektifikacijskega transformatorja, rektifikacijskega škrinja in elektroliza v "ravninsko integriranem" načinu zmanjša dolžino AC/DC busbarjev, kar zmanjša upornostne izgube in izboljša učinkovitost sistema. Specifično postavite vse tri enote na istem nivoju in čim bližje skupaj, da oblikujete kompakten enotni blok. Povežite stransko izhod transformatorja z rektifikacijskim škrinjem s busbarji, ki so kraji 1,2 metra, in prek podzemnih busbarjev neposredno povežite dnovni izhod škrinja z elektrolizo.

• Izogibajte se gibljivim povezavam pri namestitvi busbarjev
  "Ravninska integrirana" razporeditev rezultira v kratkimi povezavami busbarjev med transformatorjem in škrinjem ter med DC nožnimi preklopniki, kar zmanjša termično širjenje. Dovolj so trdne povezave, ki zagotavljajo varnost in izključijo izgube, povezane z gibljivimi povezniki in njihovimi dodatnimi stiki, tako izboljšajo učinkovitost.

• Uporabite nižjo gostoto toka busbarjev
  Gospodarska gostota toka za AC/DC busbarje je 1,2–1,5 A/mm². Izbor nižje gostote (1,2 A/mm² ali celo 1,0 A/mm²) optimizira shranjevanje energije.

• Uporabite busbarje z razmerjem višina/debelina večjim od 12
  Busbarji z razmerjem višina/debelina, ki presega 12, imajo večjo površino za disipacijo toplote, kar rezultira v nižjih delovnih temperaturah, boljšo vodljivostjo, nižjimi upornostnimi izgubami in višjo enotsko učinkovitostjo.

• Naneste vaselin na stiske busbarjev
  Zagotovite zadostno stikalo na stikih busbarjev (držite gostoto toka pod 0,1 A/mm²) in ohranjajte ravno, gladko površino. Naneste vaselin, da preprečite oksidacijo bakra in slabo stikalo, kar poveča izgubo moči. Ne uporabljajte vodilne masti, ker se njena oljna osnova izpari pri visokih temperaturah, kar povzroči, da polmetalni spojin postane trd in izgubi vodljivost, kar povzroča dodatno segrevanje.

• Primerno izberite rektifikacijske škrinje s silikonskimi diodami
  Rektifikacijski škrinji s silikonskimi diodami so 3–4% učinkovitejši od tiristornih škrinjev. Ko več rektifikacijskih škrinjev deluje vzporedno, lahko vključite en silikonski škrinj, kar še bolj zmanjša porabo in izboljša učinkovitost.

• Uporabite rektifikacijske škrinje s visokotokovimi napravami
  Uporaba 2–3 visokotokovih naprav na mostovem ramenu izboljša delitev toka, zmanjša izgube moči naprav in poveča učinkovitost rektifikacije.

• Uvedite numerično kontrolirane (NC) rektifikacijske kontroldne škrinje
  Numerična kontrola omogoča bolj natančno sproževanje rektifikatorja, manjšo valovanje DC napetosti in višjo stabilnost DC toka. To koristi delovanju elektrolize in izboljša učinkovitost elektrolize.

• Delujte tiristorje v polnem vodilnem načinu
  Pri delovanju ohranite kot sprožitve tiristorja pod 10°, da ohranite skoraj poln vodilni način. To zmanjša notranje izgube tiristorne rektifikacije in maksimizira njeno učinkovitost.

• Zmanjšajte robni kot rektifikacijskega škrinja s tiristorji
  Robni kot (preklapajoči kot) je tesno povezan s naravno faktor moči rektifikacijskega sistema. Manjši robni kot pomeni višji faktor moči (zlasti, ko je kot sprožitve α majhen). Pri postavljanju zmanjšajte robni kot, hkrati pa zagotovite zanesljivo delovanje. Majhen α ohranja tiristorje blizu polnega vodilnega načina.

• Uporabite dva ali več rektifikacijskih transformatorjev vzporedno
  Za visokomosilne DC obremenitve uporabite dva ali več rektifikacijskih transformatorjev vzporedno. To zmanjša ekvivalentno reaktancijo in cirkulirajoči tok med prenosem transformatorja, kar zmanjša skupne izgube in izboljša učinkovitost.

• Uporabite DC nožne preklopnike z višjimi nominalnimi toki
  DC nožni preklopniki generirajo veliko toplote pri polni obremenitvi. Izbor preklopnika z nominalnim tokom za eno stopnjo višjim zagotavlja varčevanje energije. Na primer, za obremenitev 25.000 A uporabite preklopnik 31.500 A ali za obremenitev 30.000 A uporabite preklopnik 40.000 A.

• Uporabite energijsko učinkovite velike DC senzorje toka
  Nekateri veliki DC senzorji zahtevajo AC vir za primerjavo brez tokovnega fluksa, kar porablja dodatno energijo. Boljše je uporabiti Hall-effecktne senzorje; ti neposredno oddajajo 0–1 V DC signal na prikazno napravo brez porabe dodatne moči.

• Načrtujte za večfazno rektifikacijo
  Kjer je mogoče, uporabite večfazno rektifikacijo. Uporabite 6-pulsno rektifikacijo (trofazni most ali dvojni obratni zvezdica z balansirnimi reaktorji, obe v fazno inverzno vzporedno) na enem transformatorju. Za dva ali več transformatorjev uporabite ekvivalentno 12-pulsno ali 18-pulsno rektifikacijo. To učinkovito zmanjša nizke redne harmonike in izboljša učinkovitost rektifikacije.