หม้อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงแบบแยกส่วน

ในระบบสำหรับอิเล็กโทรไลซิส การชุบด้วยไฟฟ้า และไดรฟ์ DC ขนาดใหญ่ กระแสไฟตรงที่ด้านวาล์วสามารถเข้าถึงแอมแปร์ได้นับหมื่น การใช้การพันขดลวดที่ด้านวาล์วทางเดียวส่งผลให้หน้าตัดของตัวนำมีขนาดใหญ่เกินไป ส่งผลให้การพันและการตะกั่วออกจากขั้วต่อทำได้ยาก ขณะเดียวกันก็เพิ่มความเสี่ยงที่จะเกิดความร้อนสูงเกินไปเฉพาะจุดเมื่อกระแสเพิ่มขึ้น หม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับแบบแยกหลายตัวแบ่งขดลวดด้านวาล์วออกเป็นหลายกิ่งแยกกัน โดยแต่ละเส้นจ่ายบริดจ์วงจรเรียงกระแสที่แตกต่างกัน ซึ่งจะช่วยลดกระแสไฟในแต่ละสาขาและเพิ่มความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงานของระบบ Yulan Transformer ผลิตหม้อแปลงเรียงกระแสแบบแยกหลายตัวที่มีความจุตั้งแต่ 630 kVA ถึง 80,000 kVA และพิกัดแรงดันไฟฟ้าฝั่งกริดที่ 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV และ 35 kV

หน้าที่ของโครงสร้างแยก

การแยกขดลวดด้านข้างวาล์วจะช่วยลดกระแสไฟฟ้าในแต่ละสาขา ดังนั้นจึงเป็นการลดหน้าตัดของตัวนำและข้อกำหนดเฉพาะของเทอร์มินัลบัสบาร์ ซึ่งช่วยให้การผลิตง่ายขึ้น กิ่งก้านที่แยกออกนั้นเชื่อมต่อกันผ่านวงจรแม่เหล็กของแกนกลาง ทำให้เกิด "ความต้านทานแบบแยก" ที่เฉพาะเจาะจง อิมพีแดนซ์นี้จะจำกัดผลกระทบของไฟฟ้าลัดวงจรในสาขาหนึ่งต่ออีกสาขาหนึ่ง และลดกระแสหมุนเวียนระหว่างบริดจ์วงจรเรียงกระแส

ในแหล่งจ่ายไฟ DC สำหรับอิเล็กโทรไลซิส โครงสร้างแบบแยกหลายส่วนมักถูกรวมเข้ากับการกำหนดค่า "ในเฟสผกผัน-ขนาน" ขดลวดแยกที่อยู่ติดกันมีเฟสแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน แต่มีทิศทางลีดเอาท์ที่ตรงกันข้าม ส่งผลให้สนามแม่เหล็กหักล้างกัน ซึ่งจะช่วยลดฟลักซ์การรั่วไหลของช่องและการสูญเสียการหลงทางในส่วนประกอบโครงสร้าง

การกำหนดค่าการแยกทั่วไป

แยกคู่

ขดลวดด้านข้างวาล์วแบ่งออกเป็นสองกิ่งแยกกัน โดยแต่ละกิ่งเชื่อมต่อกับบริดจ์เรกติไฟเออร์แยกกัน โครงสร้างแบบแยกคู่เป็นการกำหนดค่าที่ง่ายที่สุด และมักใช้สำหรับกระแสไฟฟ้าที่มีความจุปานกลางหรือแหล่งจ่ายไฟด้วยไฟฟ้า

แยกสามเท่าและแยกสี่เท่า

ขดลวดด้านข้างวาล์วแบ่งออกเป็นสามหรือสี่กิ่ง เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการกระแสสูงกว่าหรือเอาต์พุต DC หลายตัว แต่ละสาขาสามารถสลับได้อย่างอิสระ ช่วยให้สาขาที่เหลือสามารถทำงานต่อไปได้ แม้ว่าส่วนหนึ่งของโหลดจะถูกตัดการเชื่อมต่อก็ตาม

การแยกตามแนวแกนและการแยกแนวรัศมี

การแยกตามแนวแกนเกี่ยวข้องกับการจัดเรียงส่วนของขดลวดแรงดันสูงและแรงดันต่ำตามความสูงของแขนขาแกนกลาง ในขณะที่การแยกแนวรัศมีเกี่ยวข้องกับการสร้างชั้นขดลวดหลายชั้นในทิศทางแนวรัศมี ทั้งสองวิธีนี้ส่งผลให้มีการกระจายฟลักซ์อิมพีแดนซ์และการรั่วไหลที่แตกต่างกัน ตัวเลือกขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์วงจรเรียงกระแสและข้อกำหนดการลัดวงจร ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค

พารามิเตอร์รายการ

ความท้าทายด้านการออกแบบ

การควบคุมความต้านทานแบบแยกส่วน

ขนาดของอิมพีแดนซ์แบบแยกส่งผลโดยตรงต่อการกระจายกระแสระหว่างบริดจ์ตัวเรียงกระแสและระดับกระแสลัดวงจร หากอิมพีแดนซ์ต่ำเกินไป กระแสผันผวนที่มีนัยสำคัญจะเกิดขึ้นในสาขาอื่นระหว่างฟอลต์สาขาเดียว หากสูงเกินไป การสูญเสียจะเพิ่มขึ้น และประสิทธิภาพการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุต DC จะลดลง การออกแบบจำเป็นต้องบรรลุค่าเป้าหมายผ่านการจัดเรียงขดลวดและการปรับขนาดทางเรขาคณิต โดยขึ้นอยู่กับช่วงอิมพีแดนซ์ที่ระบุโดยผู้ผลิตวงจรเรียงกระแส

ตะกั่วออกกระแสสูง

กระแสไฟฝั่งวาล์วทั้งหมดสามารถสูงถึงหมื่นแอมแปร์ แม้จะแยกแล้วกระแสไฟในกิ่งเดียวก็ยังคงสูงมาก โดยทั่วไปแล้วตะกั่วจะใช้บัสบาร์ทองแดงหลายเส้นขนานกัน จำเป็นต้องมีมาตรการเว้นระยะห่างและการขนย้ายที่สม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายกระแสที่สม่ำเสมอบนแถบขนานและป้องกันความร้อนสูงเกินไปเฉพาะที่ ผลิตภัณฑ์บางชนิดมีแผงขั้วต่อพื้นที่ขนาดใหญ่บนแก้มถังเพื่อลดความต้านทานต่อการสัมผัส

ฟลักซ์การรั่วไหลและการทำความร้อนส่วนประกอบโครงสร้าง

ขดลวดกระแสสูงจะสร้างสนามแม่เหล็กรั่วไหลที่รุนแรง ทำให้เกิดกระแสไหลวนในโครงสร้างจับยึด แผ่นยึด และผนังถัง การออกแบบแบบแยกหลายส่วนมักต้องมีการป้องกันแม่เหล็กบนผนังด้านในของถัง เช่นเดียวกับแคลมป์ที่มีรูหรือการใช้วัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็ก เพื่อลดการสูญเสียที่หลงทาง การเลือกวิธีการทำความเย็น

โดยทั่วไปแล้วหม้อแปลงเรียงกระแสแบบหลายแยกความจุขนาดใหญ่จะใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำแบบบังคับน้ำมัน (OFWF) หรือการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับด้วยน้ำมัน (OFAF) การเลือกเครื่องทำความเย็นจะต้องคำนึงถึงความร้อนเพิ่มเติมที่เกิดจากการสูญเสียที่เกิดจากฮาร์มอนิก การคำนวณทางความร้อนไม่สามารถพึ่งพาการประมาณค่าโดยอาศัยกระแสไซน์ซอยด์ความถี่กำลัง-ความถี่เท่านั้น

การผลิตและการทดสอบ

ขดลวดถูกพันโดยใช้ตัวนำแบบขนย้ายหรือตัวนำแบบขนานหลายตัว โดยมีแผงกั้นฉนวนที่เชื่อถือได้ระหว่างกิ่งที่แยก หลังการประกอบ ชิ้นส่วนที่ใช้งานจะผ่านการประมวลผลในระบบอบแห้งสุญญากาศแบบเฟสไอน้ำมันก๊าด เพื่อขจัดความชื้นและก๊าซออกจากส่วนประกอบฉนวนอย่างทั่วถึง

นอกเหนือจากการทดสอบมาตรฐานจากโรงงานแล้ว การวัดยังดำเนินการเพื่อแยกอิมพีแดนซ์ระหว่างกิ่ง ความต้านทานของฉนวนระหว่างกิ่ง และระดับแรงดันไฟฟ้าที่ทนทาน สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีพิกัด 35 kV ขึ้นไป จะทำการทดสอบแรงกระตุ้นฟ้าผ่าและการวัดการปล่อยประจุบางส่วน ข้อกำหนดเฉพาะรวมถึงการทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสำหรับแต่ละสาขาแยกเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของจุดร้อนภายใต้กระแสฮาร์มอนิกที่กำหนด

ข้อมูลการทดสอบจะถูกจัดเก็บถาวรตามหมายเลขซีเรียล เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังกระบวนการม้วน การซ้อนแกน และกระบวนการทำให้แห้ง บริษัทได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO 9001:2015, ISO 14001 และ ISO 45001

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ความสัมพันธ์ระหว่าง "หลายแยก" และ "มัลติเพล็กซ์" คืออะไร

"หลายแยก" หมายถึงการออกแบบโครงสร้างที่ขดลวดด้านข้างวาล์วแบ่งออกเป็นหลายสาขาที่สามารถจ่ายไฟได้อย่างอิสระ "มัลติเพล็กซ์" หมายถึงการใช้การเปลี่ยนเฟสเพื่อสร้างความแตกต่างของเฟสระหว่างบริดจ์ตัวเรียงกระแส ดังนั้นจึงกำจัดฮาร์โมนิกฝั่งกริดออกไป ทั้งสองแนวคิดสามารถนำมารวมกันได้ ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงแยกคู่อาจจ่ายพลังงานให้กับบริดจ์ 6 พัลส์สองตัวแยกกัน โดยมีการใช้การเปลี่ยนเฟสเพื่อสร้างระบบ 12 พัลส์

ถาม: โดยทั่วไปแล้ว ความต้านทานแบบแยกส่วนจะกำหนดได้อย่างไร

ผู้ผลิตวงจรเรียงกระแสหรือผู้ออกแบบระบบจะระบุค่าอิมพีแดนซ์แบบแยก โดยอิงตามข้อจำกัดกระแสลัดวงจรเป็นหลัก การควบคุมกระแสหมุนเวียนระหว่างบริดจ์ขนาน และข้อกำหนดการควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ผู้ผลิตหม้อแปลงไฟฟ้าจะปรับการจัดเรียงขดลวดและขนาดท่อระบายความร้อนเพื่อให้ตรงกับความต้านทานเป้าหมาย จากนั้นจึงตรวจสอบการออกแบบผ่านการทดสอบ

ถาม: การเชื่อมต่อแบบผกผันและขนานแบบอินเฟสมีประโยชน์อย่างไร 

ด้วยการเชื่อมต่อขดลวดแยกที่อยู่ติดกันในรูปแบบต้านขนาน ทิศทางกระแสจะทำตรงกันข้าม ส่งผลให้สนามแม่เหล็กรั่วไหลหักล้างกัน สิ่งนี้จะช่วยลดฟลักซ์การรั่วไหลของช่อง การให้ความร้อนในส่วนประกอบโครงสร้าง และแรงแม่เหล็กไฟฟ้าบนขดลวดได้อย่างมาก การออกแบบนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในหม้อแปลงเรียงกระแสแรงดันต่ำและกระแสสูงสำหรับการใช้งานด้วยไฟฟ้า

ถาม: แต่ละสาขาของหม้อแปลงหลายแยกสามารถทำงานแยกกันได้หรือไม่

ใช่. กิ่งก้านด้านข้างวาล์วมีความเป็นอิสระทางไฟฟ้า ทำให้สามารถเปิดหรือปิดบริดจ์วงจรเรียงกระแสที่เกี่ยวข้องแยกกันได้ เมื่อบางสาขาถูกเลิกให้บริการ การม้วนด้านกริดและแกนกลางยังคงใช้งานได้ อย่างไรก็ตาม ต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าภาระบนกิ่งที่เหลือจะไม่เกินขีดจำกัดการออกแบบ

ถาม: ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำหมุนเวียนน้ำมันแบบบังคับควรได้รับการดูแลอย่างไร

ระบบหล่อเย็นด้วยน้ำต้องมีการตรวจสอบรอยรั่วในท่อน้ำหล่อเย็นเป็นประจำ และการตรวจสอบความดันแตกต่างระหว่างวงจรน้ำและน้ำมัน เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเข้าไปในน้ำมัน การขยายขนาดภายในเครื่องทำความเย็นอาจทำให้การกระจายความร้อนลดลง ตารางการทำความสะอาดควรพิจารณาจากคุณภาพน้ำ ก่อนจ่ายไฟหม้อแปลงต้องสตาร์ทระบบทำความเย็นก่อน เมื่อปิดระบบระบายความร้อนควรเป็นจุดสุดท้ายที่จะหยุด

สถานการณ์การใช้งาน

หม้อแปลงไฟฟ้ากระแสตรงแบบแยกหลายส่วนใช้เป็นหลักในการตั้งค่าทางอุตสาหกรรมที่ต้องใช้ไฟฟ้ากระแสตรงสูง เช่น:

● โรงปฏิบัติงานอิเล็กโทรไลต์ขนาดใหญ่สำหรับอะลูมิเนียม ทองแดง และสังกะสี

● เซลล์อิเล็กโทรไลต์เยื่อแลกเปลี่ยนไอออนคลอร์อัลคาไล

● เตากราไฟท์และเตาอาร์คไฟฟ้ากระแสตรง

● สายการผลิตการชุบด้วยไฟฟ้าอัตโนมัติขนาดใหญ่

● ระบบจ่ายไฟ DC สำหรับการถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก

การใช้งานเหล่านี้ต้องการความน่าเชื่อถือสูง การกระจายกระแสไฟที่สม่ำเสมอ และความง่ายในการบำรุงรักษา ซึ่งเป็นพื้นที่ที่โครงสร้างแบบแยกหลายจุดให้ข้อได้เปรียบที่สำคัญ