Міри оптимізації ефективності системи прямого струму
Системи прямого струму включають багато різноманітного обладнання, тому на їхню ефективність впливає багато факторів. Тому при проектуванні необхідний комплексний підхід.
Збільшення напруги передачі для навантажень прямого струму
Установки прямого струму - це високопотужні системи перетворення АС/DC, які потребують значної потужності. Втрати при передачі безпосередньо впливають на ефективність прямого струму. Правильне збільшення напруги передачі зменшує втрати по лініях та покращує ефективність прямого струму. Зазвичай для заводів, які виробляють менше 60 000 тонн каустичного соди на рік, рекомендується передача на 10 кВ (унікально 6 кВ). Для заводів понад 60 000 тонн/рік слід використовувати передачу на 35 кВ. Для заводів, що перевищують 120 000 тонн/рік, потрібна передача на 110 кВ або вище.
Використання прямоточних трансформаторів прямого струму
Подібно до принципів передачі, основна (мережева) напруга трансформатора прямого струму повинна відповідати напрузі передачі. Більша прямоточна напруга означає нижчий струм у високонапільному витку, що призводить до нижчих теплових втрат і вищої ефективності трансформатора. Коли це можливо, використовуйте вищу напругу передачі та прямоточні трансформатори прямого струму.
Мінімізація діапазону зміни відходів трансформатора прямого струму
Діапазон зміни відходів значно впливає на ефективність трансформатора; менший діапазон забезпечує вищу ефективність. Непродумане збільшення діапазону (наприклад, до 30%-105%) для спрощення фазового введення в експлуатацію не доцільно. Після повного запуску продукції трансформатори зазвичай працюють на 80%-100%, залишаючи додаткові відходи, що викликають постійні втрати. Діапазон 70%-105% є відповідним. Поєднання високонапільного переключення зірка-трикутник та регулювання напруги тиристорами може ще більше зменшити цей діапазон до 80%-100%, значно покращивши ефективність.
Використання маслонаповнених самовідновлюваних трансформаторів прямого струму
Використання маслонаповнених самовідновлюваних трансформаторів економить електроенергію, яка витрачається на вентилятори. Хоча виробники часто проектують великі трансформатори з примусовим масляно-повітряним охолодженням, радіатори охолодження можна просто збільшити. У поєднанні з відкритим монтажем для поліпшення теплообміну, трансформатор може надійно працювати без примусового охолодження.
Впровадження "планарної інтегрованої" установки обладнання прямого струму
Встановлення трансформатора прямого струму, шафи прямого струму та електролізу в "планарно-інтегрованому" способі мінімізує довжину шин AC/DC, зменшуючи опірні втрати та покращуючи ефективність системи. Конкретно, розташуйте всі три блоки на одному рівні, якомога ближче один до одного, формуючи компактний блок. Під'єднайте бічний виход трансформатора до шафи прямого струму шинами довжиною менше 1,2 метра, а нижній виход шафи безпосередньо до електролізу через підземні шини.
Уникайте гнучких з'єднань при встановленні шин
"Планарно-інтегрована" компоновка призводить до коротких шинних з'єднань між трансформатором та шафою, а також постійних ножів DC, що мінімізує термічне розширення. Стійкі з'єднання достатні, забезпечуючи безпеку та усуваючи втрати, пов'язані з гнучкими з'єднаннями та додатковими з'єднаннями, таким чином покращуючи ефективність.
Використання нижчої щільності струму шин
Економічна щільність струму для шин AC/DC становить 1,2–1,5 А/мм². Вибір нижчої щільності (1,2 А/мм², або навіть 1,0 А/мм²) оптимізує енергозбереження.
Використання шин з висотою до ширини більше 12
Шини з відношенням висоти до ширини, більшим за 12, мають більшу поверхню теплообміну, що призводить до нижчих температур роботи, кращої провідності, нижчих опірних втрат і вищої одночасної ефективності.
Застосування вазелину до стислів шин
Забезпечте достатню площу контакту на з'єднаннях шин (тримаючи щільність струму нижче 0,1 А/мм²) та підтримуйте рівну, гладку поверхню. Застосуйте вазелин, щоб запобігти окисленню міді та поганому контакту, що збільшує втрати енергії. Не використовуйте провідну смазку, оскільки її маслооснова випаровується при високих температурах, призводячи до затвердівання напівметалевого сполуки та втрати провідності, що призводить до додаткового нагріву.
Правильний вибір шаф прямого струму з кремнієвими диодами
Шафи прямого струму з кремнієвими диодами на 3–4% ефективніші за шафи з тиристорами. Коли кілька шаф прямого струму працюють паралельно, включення однієї кремнієвої шафи може ще більше зменшити споживання та покращити ефективність.
Використання шаф прямого струму з високострумовими пристроями
Використання 2–3 високострумових пристроїв на кожному мостовому плечі покращує розподіл струму, зменшує втрати пристроїв та збільшує ефективність прямого струму.
Впровадження числового контролю (ЧК) шаф керування прямого струму
ЧК дозволяє більш точне запускання прямого струму, меншу хвилі DC напруги та вищу стабільність DC струму. Це корисно для роботи електролізу та покращує ефективність електролізу.
Робота тиристорів в режимі повної провідності
Під час роботи тримайте кут запуску тиристора нижче 10°, щоб підтримувати режим практично повної провідності. Це мінімізує внутрішні втрати тиристорного прямого струму та максимізує його ефективність.
Зменшення кута резерву тиристорної шафи прямого струму
Кут резерву (перехідний кут) тісно пов'язаний з природним коефіцієнтом потужності системи прямого струму. Менший кут резерву призводить до вищого коефіцієнта потужності (особливо коли кут запуску α невеликий). Під час введення в експлуатацію мінімізуйте кут резерву, забезпечуючи надійну роботу. Малий α тримає тиристори в режимі практично повної провідності.
Використання двох або більше трансформаторів прямого струму паралельно
Для високопотужних DC навантажень використовуйте два або більше трансформаторів прямого струму паралельно. Це зменшує еквівалентну реактивну індуктивність та циркуляційний струм під час переключення трансформаторів, зменшуючи загальні втрати та покращуючи ефективність.
Використання ножів DC з вищим номінальним струмом
Ножі DC генерують значні теплові втрати при повному навантаженні. Вибір ножа з номінальним струмом на одну категорію вище забезпечує енергозбереження. Наприклад, використовуйте ніж на 31 500 А для навантаження 25 000 А, або ніж на 40 000 А для навантаження 30 000 А.
Використання енергоефективних великих DC сенсорів струму
Деякі великі DC сенсори потребують AC живлення для порівняння з нульовим потоком, що споживає додаткову енергію. Предпочітальні сенсори на базі ефекту Голла; вони безпосередньо видають сигнал DC 0–1 В до відображення без додаткового споживання енергії.
Проектування для багатофазного прямого струму
Де можливо, використовуйте багатофазний прямий струм. Використовуйте 6-імпульсний прямий струм (трьохфазний міст або подвійна зворотна зірка з балансувальним реактором, обидва в кофазному оберненому паралельному) на окремих трансформаторах. Для двох або більше трансформаторів використовуйте еквівалентний 12-імпульсний або 18-імпульсний прямий струм. Це ефективно підсилює нижчі гармоніки, покращуючи ефективність прямого струму.
