Трехфазный выпрямительный силовой трансформатор с масляной изоляцией на 35 кВ

Обзор

Выпрямительный трансформатор — это специальный силовой трансформатор, предназначенный для выпрямительных систем, который широко используется в промышленном производстве и других областях. Принцип работы выпрямительного трансформатора аналогичен принципу работы обычного трансформатора. Основываясь на законе электромагнитной индукции, он преобразует переменное напряжение на первичной обмотке (со стороны сети) в переменное напряжение на вторичной обмотке (со стороны лампы), а затем преобразует выходную переменную мощность со стороны лампы в постоянный ток с помощью выпрямительных элементов.

Категории Специальный трансформатор, Продукт, Трансформатор

Краткое введение

Ⅰ. Описание продукта

1.Стандарты для руководящего состава

Международные стандарты: IEC 60076-1–5

2.Уровни напряжения

①Высоковольтная сторона: В диапазоне от 0,4 кВ до 35 кВ (10 кВ, 20 кВ, 35 кВ). Для сверхмощных выпрямительных трансформаторов, используемых в электролизе, напряжение может достигать 110–220 кВ.

②Сторона низкого напряжения: В зависимости от условий эксплуатации напряжение обычно составляет 600–1500 В (в электролизной промышленности), а в области электростатических осадителей напряжение постоянного тока может достигать 60–90 кВ.

3.Методы регулирования напряжения

Регулирование напряжения под нагрузкой: Обеспечивает бесступенчатое регулирование с помощью 35-позиционного переключателя для плавного регулирования напряжения (от точного до грубого), что подходит для условий эксплуатации, требующих частого регулирования напряжения (производство электролитического алюминия).

4.Регулирование напряжения вне цепи: Ручная регулировка с помощью переключателя выводов, подходит для условий с постоянной нагрузкой (городской рельсовый транспорт).

5.Диапазон высоковольтных отводов

①Обычный диапазон: ±2×2,51 TP6T (всего 5 отводов), применимо в случаях, когда напряжение в сети колеблется в пределах ±51 TP6T.

②Оригинальный дизайн: Некоторые трансформаторы для электролиза могут быть модифицированы до ±10%, чтобы обеспечить работу в условиях экстремальных колебаний напряжения.

6.Номинальная мощность

①Небольшая вместимость: 30 кВА–2500 кВА (используются в гальванике и электрообработке).

②Большая вместимость: 16 000 кВА ~ 180 000 кВА (специализированная продукция для производства электролитического алюминия от таких предприятий, как TBEA).

7.Частота: 50 Гц или 60 Гц

8.Номер фазы

①Трехфазный: Стандартная конфигурация, подходящая для промышленных применений с высокой мощностью (электролиз, тяга).

②Однофазный: Используется в системах с низким энергопотреблением (электростатические осадители, небольшое гальваническое оборудование).

9.Группы подключений

①Распространенные типы: Dyn11 (высокая эффективность подавления гармоник), Yyn0 (заземление нейтрали), Dy5 (выпрямитель с фазовым сдвигом).

②Оригинальный дизайн: Фазосдвиговое соединение с несколькими обмотками (сдвиг фазы ±7,5°), позволяющее сформировать 24-импульсную систему выпрямителя.

10.Импеданс Напряжение

①Обычный диапазон: 5%~10% (с поправкой на условия эксплуатации). Трансформаторы для электролиза обычно рассчитываются на значения 7%~8% с целью ограничения тока короткого замыкания.

②Конструкция с высоким импедансом: В области электростатических осадителей импеданс может достигать более 12%, что позволяет отказаться от использования внешних дросселей.

11.Методы охлаждения

Естественная циркуляция масла (ON): Подходит для трансформаторов малой мощности.

Принудительная циркуляция масла (OF): Оснащены радиаторами, применяемыми в трансформаторах большой мощности.

12.Масляный тип:

①Сухой тип: Эпоксидная заливка или изоляция из бумаги NOMEX, с режимами охлаждения AN/AF (естественное воздушное охлаждение/принудительное воздушное охлаждение) и степенью защиты от IP20 до IP54.

②Водяное охлаждение: Обмотки с прямым водяным охлаждением, подходящие для условий с высокой удельной мощностью (например, высоковольтные преобразователи частоты).

13.Уровни защиты

①IP20: Предназначено для использования в помещениях, обеспечивает защиту от твердых посторонних предметов размером более 12 мм.

②IP54: Для использования на открытом воздухе или в запыленных условиях, пыле- и брызгозащищенный (в металлургической промышленности).

14.Классы теплоизоляции

①Класс F: Термостойкость до 155 ℃, повышение температуры ≤100 К; наиболее распространенный вариант для сухих трансформаторов с эпоксидной заливкой.

②Класс H: Термостойкость до 180 ℃, изоляция из бумаги NOMEX, подходит для использования в условиях высоких температур (нефтехимическая промышленность).

③Класс B: Термостойкость до 130 ℃; широко применяется в традиционных масляных трансформаторах.

Ⅱ. Условия эксплуатации

1.Высота над уровнем моря: ≤1000 м (при превышении этой высоты требуется корректировка в соответствии со стандартом GB3859).

2.Температура окружающей среды: от -25 °C до +40 °C, влажность ≤90% (без конденсации).

3.Способ установки: Для использования внутри и снаружи помещений (степень защиты IP54); допускается настенный монтаж (для зданий с сухим типом конструкции).

Ⅲ. Типы тестов

1.Типовые испытания: Включая испытание на повышение температуры (режим AN/AF) и испытание на устойчивость к короткому замыканию (1,5-кратный номинальный ток в течение 5 секунд).

2.Заводские испытания: Проверка сопротивления изоляции (с использованием мегоомметра на 2500 В), измерение сопротивления обмотки постоянного тока (отклонение ≤±2%).

3.Специальные тесты: 72-часовое испытание в солевом тумане (для прибрежных районов), измерение частичных разрядов (≤50 пКл).

Ⅳ. Проверка компонентов

1.Основные компоненты:

2.Намотки: Анализ потерь на вихревые токи, испытание прочности межслойной изоляции.

3.Система охлаждения: Испытание расхода (для принудительной циркуляции масла), проверка рабочих характеристик вентилятора.

4.Сертификация сырья: Листы из кремниевой стали должны иметь сертификат UL, а эпоксидная смола — соответствовать стандарту IEC 60455.

Ⅴ. Типы сертификатов

Международные сертификаты: CE (ЕС), UL (Северная Америка), TÜV (Германия), CSA (Канада).

Структурные особенности

Ⅰ. Характеристики продукта

1.Надежная теплоизоляция: Разумный и надежный уровень изоляции определяется с учетом характеристик нагрузки, колебаний напряжения в сети и других факторов.

2.Модель теплоизоляции: Коэффициент экологической безопасности изделия составляет ≥1,67, что позволяет полностью обеспечить стабильность электрических характеристик.

3.Высокая динамическая устойчивость: Обмотки обладают высокой механической прочностью. В ходе проектирования и изготовления устраняются источники динамической неустойчивости, вызванные утечкой магнитного потока и другими факторами, что позволяет трансформатору соответствовать требованиям эксплуатации в условиях жестких нагрузок.

4.Высокая стойкость к короткому замыканию: Применяются специальные конструктивные решения и технологические процессы, такие как намотка высокопрочных плотных ремней на наружную поверхность обмоток, что обеспечивает хорошую стойкость к короткому замыканию и способность выдерживать воздействие тока короткого замыкания.

5.Хорошая термическая стабильность: Благодаря усовершенствованной конструкции изделия температурный подъем нагревательных элементов и в «горячих точках» находится под строгим контролем. В катушках и выводах используются медные проводники, а плотность тока занижена. Основные показатели температурного подъема как минимум на 5 ℃ ниже, чем предусмотрено национальным стандартом.

6.Высокая перегрузочная способность: Он способен в течение длительного времени безопасно работать при номинальной нагрузке, а также в течение длительного времени безопасно работать при полной нагрузке в условиях перенапряжения 110%. Клеммы трансформатора, подключенного к двигателю, выдерживают 1,5-кратный номинальный ток в течение 5 секунд.

7.Гибкое регулирование напряжения: На основе таких принципов, как фазорегулируемое регулирование напряжения, для регулирования выходного напряжения трансформатора можно использовать самонасыщающиеся дроссели или тиристоры, что позволяет обеспечить бесступенчатое регулирование напряжения в соответствии с требованиями различных нагрузок.

8.Высокая эффективность: Применена конструкция с низкими потерями, в частности, использованы листы кремниевой стали с высокой магнитной проводимостью и оптимизирована структура обмотки. КПД при полной нагрузке составляет ≥98,51 TP6T, что соответствует стандарту энергоэффективности первого уровня и обеспечивает значительный эффект энергосбережения.

9.Компактная конструкция: Благодаря применению технологии вакуумного литья с использованием эпоксидной смолы или конструкции с открытой структурой объем устройства уменьшен на 40% по сравнению с традиционными масляными трансформаторами. Устройство поддерживает настенный монтаж, что позволяет сэкономить место при установке.

10.Низкий уровень шума: При производстве используются высококачественные материалы и передовые технологии, такие как специальные методы погружного покрытия и рациональные способы ламинирования железного сердечника, что позволяет эффективно снизить вибрацию и шум во время работы. Уровень шума обычно составляет <65 дБ.

11.Высокие показатели в области охраны окружающей среды: Некоторые выпрямительные трансформаторы имеют сухую конструкцию, которая отличается термостойкостью и влагостойкостью, не выделяет токсичных газов и является экологически безопасной. Кроме того, уровень защиты можно выбирать с учетом различных условий эксплуатации.

Ⅱ. Преимущества продукта

1. Выпрямительные трансформаторы являются ключевым оборудованием для преобразования переменного тока в постоянный в системах силовой электроники. Их конструкция и технические характеристики напрямую влияют на стабильность, эффективность и безопасность выпрямительных систем. Ниже приводится подробный анализ преимуществ выпрямительных трансформаторов с различных точек зрения:

①Гибкая конструкция обмотки

Первичная обмотка (вход переменного тока) и вторичная обмотка (подключенная к выпрямителю) трансформаторов выпрямителей могут иметь различные отношения витков и способы соединения (звезда, треугольник, зигзаг) в зависимости от типа выпрямительной схемы (однофазная полуволновая, полноволновой, трехфазная мостовая), что обеспечивает согласованность с электрическими параметрами выпрямительных элементов (диодов, тиристоров и т. д.) и снижает потери в цепи и помехи.

②Возможность вывода сигналов с несколькими обмотками

Можно разработать несколько комплектов вторичных обмоток для обеспечения работы нескольких комплектов выпрямительных цепей одновременно (в случаях, когда требуется наличие нескольких комплектов источников постоянного тока в промышленном оборудовании для электролиза и гальваники), что упрощает схему подключения системы и повышает эффективность использования пространства.

③Реактивное сопротивление утечки может ограничивать амплитуду гармоничных токов

Несколько выпрямительных трансформаторов объединяются с различными углами сдвига фаз, что позволяет гармоникам взаимно гасить друг друга и значительно снизить коэффициент общего гармонического искажения.

④Повышение коэффициента мощности

Правильно сконструированный выпрямительный трансформатор можно сочетать с фильтрующим устройством, чтобы улучшить характеристики системы выпрямителя при индуктивной нагрузке, снизить потери реактивной мощности, повысить коэффициент мощности на стороне электросети и сократить расходы на электроэнергию.

⑤Адаптация к средствам защиты от перегрузки по току и перенапряжения

Защита обмоток от перегрузки по току может быть встроена в конструкцию обмотки или реализована с помощью релейных устройств защиты. При возникновении перегрузки или короткого замыкания в цепи выпрямителя можно быстро отключить питание или ограничить ток неисправности, что снижает риск повреждения оборудования.

Структура продукта

Ⅰ. Производственный процесс

1. Производственный процесс изготовления выпрямительных трансформаторов является ключевым звеном, обеспечивающим их адаптацию к нелинейным выпрямительным нагрузкам, подавление гармонических помех и гарантию долгосрочной стабильной работы. Он охватывает весь процесс точного контроля — от выбора сырья до испытаний готовой продукции. Ниже приводится подробное описание основных этапов производства:

①Резка листов кремниевой стали:

Линии поперечной резки с ЧПУ используются для точной резки, обеспечивающей отклонение размеров листа не более чем на ±0,1 мм и заусенцы после резки не более 0,02 мм (для предотвращения увеличения вихретоковых потерь).

②Ламинирование железного сердечника:

Применяется технология “неламинированной верхней яки” (сначала ламинируется колонна железного сердечника, а затем вставляется верхняя яки) для снижения напряжений в ламинации; коэффициент ламинирования поддерживается в пределах 0,96–0,97 (для повышения магнитной проводимости).Для крепления используются изолирующие винты или стяжные ленты с равномерным усилием затяжки (осевое сжатие ≤1%), что позволяет избежать шума, вызванного вибрацией железного сердечника (шум без нагрузки ≤65 дБ).

③Обработка заземления железного сердечника:

Одноточечное заземление (заземляющая пластина выведена из нижней части железного сердечника) для предотвращения проблем, возникающих при многоточечном заземлении; сопротивление заземления составляет ≤1 Ом.

④Процесс производства железного сердечника:

Железный сердечник является основным элементом магнитного контура, и в ходе производства основное внимание уделяется снижению потерь в железе, минимизации шума и обеспечению прочности конструкции.

⑤Процесс изготовления обмотки:

Обмотка является сердцем электрической цепи и должна соответствовать требованиям по выдерживаемому напряжению, стойкости к короткому замыканию, низким потерям и согласованию гармоник: Трансформаторы сухого типа: Обмотки заливаются эпоксидной смолой (вакуумная дегазация ≤-0,095 МПа, температура отверждения 130 °C × 8 ч) для обеспечения отсутствия пузырьков в изоляционном слое (диаметр пузырьков ≤0,5 мм).Масляные трансформаторы: обмотки подвергаются предварительной сушке (105 °C × 48 ч, степень вакуума ≤ 10 Па), а после погружения в краску — сушке (120 °C × 24 ч) для повышения целостности изоляции.

⑥Конструкция катушки и намотка:

В соответствии с требованиями к фазосдвиговому выпрямлению (например, 12/24 импульса) применяется многообмоточная сегментированная обмотка, обеспечивающая точность фазового сдвига каждой обмотки ≤±0,5°.Низковольтная обмотка (со стороны выпрямителя) намотана методом фольгирования (толщина медной фольги 0,3–0,5 мм) для повышения эффективности теплоотвода; высоковольтная обмотка намотана методом непрерывной обмотки или другим способом для повышения прочности изоляции.

Технические характеристики

Трехфазный масляный силовой трансформатор высокого и низкого напряжения

Номинальная мощность	Х.В.	Л.В.	Символ соединения	Потери в холостом ходу (кВт)		Потери под нагрузкой (кВт)		Импеданс при коротком замыкании
Номинальная мощность	Х.В.	Л.В.	Символ соединения	S11	S13	S11	S13	S11
50	35 38.5	0.4	Dyn11 Yyn0	0.16	0.112	1.20/1.14	1.20/1.14	6.5
100				0.23	0.161	2.01/1.91	2.01/1.91
125				0.27	0.189	2.37/2.26	2.37/2.26
160				0.28	0.196	2.82/2.68	2.82/2.68
200				0.34	0.238	3.32/3.16	3.32/3.16
250				0.4	0.28	3.95/3.76	3.95/3.76
315				0.48	0.336	4.75/4.53	4.75/4.53
400				0.58	0.406	5.74/5.47	5.74/5.47
500				0.68	0.476	6.91/6.58	6.91/6.58
630				0.83	0.581	7.86	7.86
800				0.98	0.686	9.4	9.4
1000				1.15	0.805	11.5	11.5
1250				1.4	0.98	13.9	13.9
1600				1.69	1.183	16.6	16.6
2000				1.99	1.393	19.7	19.7
2500				2.36	1.652	23.2	23.2

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое выпрямительный трансформатор? В чём заключается разница между ним и обычным силовым трансформатором?

Выпрямительный трансформатор — это специальный трансформатор, предназначенный для питания выпрямительных систем. Его основная функция заключается в преобразовании переменного тока из электросети в переменный ток с напряжением, соответствующим требованиям выпрямителей (например, тиристоров, диодов), после чего выпрямители выдают постоянный ток.

2. Как рассчитать и подобрать мощность выпрямительного трансформатора?

① Правильный подбор мощности выпрямительного трансформатора имеет решающее значение; формула расчёта выглядит следующим образом:

P = K × Ud × Id / η (кВА)

3. У выпрямительного трансформатора во время работы наблюдается чрезмерно высокий нагрев, он даже горячий на ощупь. В чём причина?

①Гармонические токи: Большое количество гармонических токов, генерируемых нагрузками выпрямителей, приводит к увеличению дополнительных потерь в меди и железе, что является основной причиной.

②Работа в режиме перегрузки: Фактический ток нагрузки в течение длительного времени превышает номинальное значение.

③Сбой системы охлаждения: Например, вентилятор принудительного воздушного охлаждения масляного трансформатора перестает работать, радиатор загрязнён и забит, либо трубопровод заблокирован; воздуховод сухого трансформатора заблокирован или вентиляция помещения недостаточна.

④Внутренние неисправности: Например, межвитковые короткозамкнутия в обмотках, многоточечное заземление железного сердечника, приводящее к локальному перегреву.

⑤Плохой контакт: Сопротивление контакта в местах соединения выводов обмотки или проходных втулок слишком велико, что приводит к выделению тепла.

4. Трансформатор выпрямителя издает сильный шум во время работы. Это нормально?

Уровень шума при работе выпрямительного трансформатора обычно немного выше, чем у силового трансформатора, однако необычно громкий шум, как правило, свидетельствует о неисправности. Возможные причины:

①Проблемы, связанные с железным сердечником: Ослабленные зажимы железного сердечника, несжатые листы кремниевой стали, что приводит к возникновению резонанса под действием магнитного поля.

②Магнитизация постоянным током: Вследствие асимметричного срабатывания выпрямительного устройства или геомагнитных бурь в железный сердечник проникают составляющие постоянного тока, что приводит к насыщению железного сердечника в течение половины цикла, усилению магнитострикции и резкому увеличению шума.

③Гармоники нагрузки: Гармонические магнитные поля вызывают вибрацию таких компонентов, как корпус и зажимы.

④Проблемы с намоткой: Под действием электрического тока обмотки ослабляются.

5. Что делать, если выходное напряжение выпрямительного трансформатора нестабильно?

Колебания напряжения на выходе выпрямительного трансформатора, как правило, не связаны с неисправностью самого трансформатора. В первую очередь следует провести следующие проверки:

①Напряжение в сети: Проверьте, стабильно ли напряжение в электросети верхнего уровня.

②Выпрямительное устройство: Проверьте, исправна ли система управления зажиганием выпрямителя (например, тиристора), а также симметричны ли и стабильны ли импульсы.

③Изменения нагрузки: Проверьте, не наблюдаются ли резкие колебания нагрузки постоянного тока.

④Переключатель выводов: Проверьте, не ослаблен ли и не сместился ли редуктор переключателя отводов вне цепи.

⑤Точки подключения: Проверьте, не ослаблены ли и не окислились ли все основные и дополнительные точки электрического подключения.

6. Что такое "фазосдвигающий выпрямительный трансформатор"? Зачем он нужен?

Трансформатор выпрямителя с фазовым сдвигом — это специальный выпрямительный трансформатор, который генерирует несколько наборов вторичных напряжений с различными фазами за счет обмоток с фазовым сдвигом (например, расширенное соединение «треугольник»). Его основное назначение — обеспечение многоимпульсного выпрямления (например, 12-импульсного, 24-импульсного, 36-импульсного). Каждый дополнительный набор фазовых сдвигов позволяет гасить определенные порядки гармоник. Основные преимущества: значительное снижение гармонического тока, вводимого в энергосистему, для обеспечения соответствия требованиям к качеству электроэнергии; уменьшение пульсаций выпрямленного выходного напряжения для улучшения качества электроэнергии на стороне постоянного тока; а также повышение эффективности и мощности системы.

7. Из масляного выпрямительного трансформатора происходит утечка масла. Как поступить в этой ситуации?

① Утечку масла необходимо устранять своевременно: немедленно сообщите об этом и примите меры по обеспечению безопасности.

② Найдите место утечки: К числу типичных мест утечек относятся сварные швы, уплотнительные прокладки (например, на втулках, клапанах, фланцах), дроссельные клапаны и радиальные трубы.

③ Временное лечение: При небольшой утечке масла очистите поверхность и воспользуйтесь специальным герметизирующим клеем для временной герметизации.

④ Профессиональное техническое обслуживание: В случае сильной утечки масла, вызванной трещинами в сварных швах или необходимостью замены уплотнений, сварной ремонт или замену уплотнений должен производить квалифицированный персонал после отключения питания и слива масла. Выполнение работ под напряжением строго запрещено.

⑤ Долить масло: По завершении обработки необходимо удалить масло с помощью вакуумной системы и долить новое трансформаторное масло той же марки, имеющее соответствующие протоколы испытаний, до указанного уровня.

Почему стоит выбрать нас?

Создан, чтобы служить долго, разработан для высокой производительности.

Компания “Кете Трансформер” является одним из ведущих производителей трансформаторов национального уровня, признанным как предприятие, “соблюдающее договорные обязательства и выполняющее обещания”, высокотехнологичное предприятие и технологический центр национального уровня. Компания включена в национальный справочник по строительству и модернизации сельских и городских электросетей, а также рекомендована в качестве поставщика основного электромеханического оборудования для гидроэнергетических проектов. Её продукция удостоена званий “Продукт, прошедший национальную проверку качества — продукт с надежным качеством» и «Продукт, признанный на национальном уровне для пользователей машиностроительной отрасли».

Наш проект

Наша продукция не только занимает лидирующие позиции на внутреннем рынке, но и экспортируется в более чем 30 стран и регионов, включая Россию, Юго-Восточную Азию, Африку и Северную и Южную Америку, где она используется в таких отраслях, как энергетика, коммунальное строительство, металлургия и нефтехимия.