Hur kan man förbättra effektiviteten hos rektifieringstransformatorer? Nyckelråd

Åtgärder för att optimera effektiviteten i rektifieringsystem

Rektifieringssystem involverar många och olika utrustningar, så många faktorer påverkar deras effektivitet. Därför är en omfattande metod nödvändig vid design.

• Öka överföringsvolten för rektifieringsbelastningar
  Rektifieringsinstallationer är högeffekts AC/DC-konverteringssystem som kräver betydande mängd energi. Överföringsförluster påverkar direkt rektifieringseffektiviteten. Genom att lämpligt öka överföringsvolten minskas linjeförlusterna och rektifieringseffektiviteten förbättras. Generellt rekommenderas 10 kV överföring för anläggningar som producerar mindre än 60 000 ton kaustisk soda per år (undvik 6 kV). För anläggningar över 60 000 ton/år bör 35 kV överföring användas. För anläggningar som överskrider 120 000 ton/år krävs 110 kV eller högre överföringsvolter.

• Använd rektifieringstransformatorer med direkt spänningsnedsteg
  Liksom för överföringsprinciper bör den primära (nät)spänningen hos rektifieringstransformatorn matcha överföringsvolten. Ett högre direkt spänningsnedsteg innebär lägre ström i högspänningsvindingen, vilket ger lägre värmeavlidning och högre transformatoreffektivitet. Där det är möjligt, använd högre överföringsvolter och rektifieringstransformatorer med direkt spänningsnedsteg.

• Minimera spänningsändringsspännet för rektifieringstransformatorn
  Spänningsändringsspännet påverkar betydligt transformatoreffektiviteten; ett mindre spännet ger högre effektivitet. Det är inte rådligt att blint öka spännet (till exempel till 30%-105%) för att underlätta fasmatning. Efter full produktion opererar transformer vanligtvis mellan 80% och 100%, vilket lämnar extra spänningsändringsvindningar som orsakar permanenta förluster. Ett spännet på 70%-105% är lämpligt. Genom att kombinera högspänningsstjärnatriangelväxling och thyristorspänningsreglering kan detta ytterligare minskas till 80%-100%, vilket markerar effektiviteten.

• Använd oljeinbäddade självkylande rektifieringstransformatorer
  Användandet av oljeinbäddade självkylande transformer sparar elektrisk energi som skulle ha använts av fläktar. Även om tillverkare ofta utformar stora kapacitetstransformer med tvingad olja-luftkylning, kan kylradiaterna enkelt förstoras. Tillsammans med öppenluftsinbyggnad för att förbättra värmeavledning, kan transformer fungera pålitligt utan tvingad kylning.

• Anta "planintegrerad" installation för rektifieringutrustning
  Installation av rektifieringstransformator, rektifieringskabinett och elektrolyser i en "planintegrerad" konfiguration minimerar längden på AC/DC-bussbarer, vilket minskar resistiva förluster och förbättrar systemeffektiviteten. Specifikt placera alla tre enheter på samma nivå och så nära varandra som möjligt, vilket skapar en kompakt enhet. Koppla transformatorns sidautgång till rektifieringskabinetten med bussbarer under 1,2 meter långa, och leda kabinettsutgången direkt till elektrolysatorn via underjordiska bussbarer.

• Undvik flexibla kopplingar för bussbarinstallation
  "Planintegrerad" layout resulterar i korta bussbaranslutningar mellan transformator och kabinett, samt över DC-knivknappar, vilket minimerar termisk expansion. Stela kopplingar räcker, vilket säkerställer säkerhet samtidigt som de eliminerar förluster från flexibla kopplingar och deras ytterligare anslutningar, vilket förbättrar effektiviteten.

• Använd en lägre bussbarströmdensitet
  Den ekonomiska strömdensiteten för AC/DC-bussbarer är 1,2–1,5 A/mm². Att välja en lägre densitet (1,2 A/mm², eller till och med 1,0 A/mm²) optimerar energisparandet.

• Använd bussbarer med ett höjd-till-bredd-förhållande större än 12
  Bussbarer med ett höjd-till-bredd-förhållande över 12 har en större yta för värmeavledning, vilket resulterar i lägre drifttemperatur, bättre ledningsförmåga, lägre resistiva förluster och högre enhetseffektivitet.

• Tillämpa vaselin på bussbars tryckkopplingar
  Säkerställ tillräcklig kontaktarea vid bussbaranslutningar (hålla strömdensiteten under 0,1 A/mm²), och bibehåll en platt, slät yta. Tillämpa vaselin för att förhindra kopparoxidation och dålig kontakt, vilket ökar energiförlust. Använd inte ledda grejer, eftersom dess oljebas ångar av vid höga temperaturer, vilket gör halvmetalldelen hård och förlorar sin ledningsförmåga, vilket leder till ytterligare uppvärmning.

• Välj silikonrektifieringskabinner lämpligt
  Silikon-diod-rektifieringskabinner är 3–4% mer effektiva än thyristorkabinner. När flera rektifieringskabinner drivs parallellt, kan införandet av en silikonkabin ytterligare minska förbrukningen och förbättra effektiviteten.

• Använd rektifieringskabinner med högströmsenheter
  Använd 2–3 högströmsenheter per broarm förbättrar strömfordelningen, minskar enhetsenergiförlust och ökar rektifieringseffektiviteten.

• Anta numerisk kontroll (NC) rektifieringskontrollkabinner
  NC-kontroll möjliggör mer precist rektifieringstilltag, mindre DC-spänningsrytm och högre DC-strömstabilitet. Detta gynnar elektrolysatorns drift och förbättrar elektrolysens effektivitet.

• Operera thyristorer i full konduktionsläge
  Under drift, håll thyristorens fyringsvinkel under 10° för att upprätthålla nästan full konduktion. Detta minimerar inre förluster i thyristorrektifieraren och maximera dess effektivitet.

• Minska marginalvinkeln för thyristorrektifieringskabinnen
  Marginalvinkeln (överlappsvinkel) är nära relaterad till rektifieringssystemets naturliga effektfaktor. En mindre marginalvinkel ger en högre effektfaktor (särskilt när fyringsvinkeln α är liten). Under kommissionering, minimera marginalvinkeln samtidigt som du säkerställer pålitlig drift. En liten α håller thyristorerna nära full konduktion.

• Använd två eller flera rektifieringstransformatorer parallellt
  För högeffektiva DC-belastningar, använd två eller flera rektifieringstransformatorer parallellt. Detta minskar den ekvivalenta reaktansen och cirkulerande strömmen under transformatoröverföring, vilket minskar totala förluster och förbättrar effektiviteten.

• Använd DC-knivknappar med högre nominalsströmmar
  DC-knivknappar genererar betydande värme vid full belastning. Att välja en knapp med en nominalsström en grad högre ger energisparande. Till exempel, använd en 31 500 A-knapp för en 25 000 A-belastning, eller en 40 000 A-knapp för en 30 000 A-belastning.

• Använd energieffektiva stora DC-strömsensorer
  Vissa stora DC-sensorer kräver en växelströmsförsörjning för nollflödesjämförelse, vilket förbrukar ytterligare energi. Hall-effekt-sensorer är föredragbara; de ger direkt en 0–1 V DC-signal till visningsinstrumentet utan att förbruka extra energi.

• Designa för flerfasig rektifiering
  Använd flerfasig rektifiering där det är möjligt. Använd 6-pulsrektifiering (trefasbridge eller dubbel invers parallell med jämviktsreaktor) på enskilda transformer. För två eller flera transformer, använd ekvivalent 12-puls eller 18-pulsrektifiering. Detta undertrycker effektivt lågordningens harmoniska, vilket förbättrar rektifieringseffektiviteten.