Transformateur redresseur multi-enroulements

Lorsque le courant côté vanne d'une installation de redresseur atteint des dizaines de milliers d'ampères, un enroulement unique conventionnel devient difficile à fabriquer et à terminer en toute sécurité. Les sections transversales des conducteurs dépassent les limites pratiques et les points chauds locaux deviennent plus difficiles à contrôler. La division du bobinage côté vanne en plusieurs branches indépendantes est une façon de gérer cela. Chaque branche alimente son propre pont redresseur, de sorte que le courant par branche reste dans les limites de conception. Yulan Transformer produit des transformateurs redresseurs multi-enroulements de 630 kVA à 80 000 kVA, avec des options de tension primaire de 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV et 35 kV.

Fonction de la structure divisée

Une fois l’enroulement côté vanne divisé, le courant dans chaque branche est plus faible. Les conducteurs et les jeux de barres deviennent plus faciles à dimensionner et à acheminer. Les branches restent couplées via le noyau et une impédance divisée apparaît entre elles. Cette impédance limite la mesure dans laquelle un défaut dans une branche perturbe les autres. Il permet également de supprimer les courants de circulation entre les ponts redresseurs parallèles.

En électrolyse, les enroulements divisés sont souvent utilisés avec des connexions parallèles inverses de même phase. Deux branches partagent la même phase de tension mais leurs fils sont disposés dans des directions opposées. Les champs magnétiques résultants s'annulent partiellement, ce qui réduit le flux de fuite dans les conduits d'enroulement et réduit les pertes parasites dans l'acier de construction.

Arrangements fractionnés typiques

Double division

Deux dérivations indépendantes côté vanne alimentent deux ponts redresseurs. Il s’agit de la disposition la plus courante dans les fournitures d’électrolyse ou de galvanoplastie de capacité moyenne.

Division triple et quadruple

Trois ou quatre branches sont utilisées lorsque le courant CC total est très élevé ou lorsque le processus nécessite plusieurs sorties CC contrôlables indépendamment. Chaque branche peut être mise hors service sans affecter les autres.

Division axiale et radiale

La division axiale place des sections sinueuses le long de la hauteur du membre central. La division radiale organise les enroulements en couches à travers la fenêtre centrale. Les deux méthodes influencent différemment l'impédance et le flux de fuite, le choix dépend donc des paramètres du redresseur et du comportement requis en court-circuit.

Données de classification et de connexion

Détails d'ingénierie

L'impédance divisée est l'un des paramètres les plus importants de ces transformateurs. Cela affecte le partage de courant entre les ponts et le courant de pointe lors d'un défaut côté vanne. Une faible impédance divisée signifie qu'un défaut dans une branche produit une perturbation importante dans les autres. Une valeur élevée ajoute des pertes et détériore la régulation de la sortie DC. L'impédance cible est normalement fournie par le concepteur du redresseur et le fabricant du transformateur l'atteint en ajustant les positions des enroulements et les dimensions des conduits de refroidissement.

Les câbles côté valve restent un défi même après séparation. Les barres de cuivre parallèles sont courantes, avec un espacement et une transposition soignés pour maintenir une distribution de courant uniforme. Certaines conceptions utilisent de grands borniers sur la paroi du réservoir pour réduire la résistance de contact et faciliter les connexions sur le terrain.

De forts champs de fuite provenant des enroulements à courant élevé provoquent également un échauffement par courants de Foucault dans le réservoir et les structures de serrage. Un blindage magnétique est généralement ajouté aux parois intérieures du réservoir pour les unités plus grandes. Les plaques de serrage peuvent être fendues ou fabriquées à partir d'un matériau non magnétique pour réduire les pertes parasites.

La sélection du refroidissement ne doit pas être basée uniquement sur le courant sinusoïdal. Les courants harmoniques du redresseur ajoutent des pertes supplémentaires, la valeur nominale du refroidisseur doit donc inclure cette marge. Le refroidissement forcé par eau et huile est courant dans les très grands transformateurs d'électrolyse, tandis que le refroidissement forcé par air est souvent suffisant pour les puissances moyennes.

Production et vérification

Les enroulements utilisent des conducteurs transposés ou plusieurs conducteurs parallèles. Des barrières isolantes sont placées entre les branches fendues. Après l'assemblage, l'unité de noyau et de bobine passe par un processus de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène pour éliminer l'humidité et les gaz.

Les tests de routine incluent la résistance des enroulements, le rapport de tension, la résistance d'isolement, la tenue à la fréquence industrielle, la surtension induite, la perte à vide, la perte de charge et l'impédance de court-circuit. De plus, l'impédance divisée entre les branches est mesurée et l'isolation entre les branches est vérifiée. Des tests de choc de foudre et de décharge partielle sont effectués pour des tensions primaires de 35 kV et plus. Des tests d'échauffement avec un spectre harmonique spécifié peuvent être organisés lorsque l'acheteur fournit le profil de charge attendu.

Les résultats des tests sont stockés par numéro de série et peuvent être retracés jusqu'aux enregistrements de bobinage, d'empilement de noyaux et de séchage. L'entreprise est certifiée ISO 9001 :2015, ISO 14001 et ISO 45001.

Questions avant de commander

Quelle est la relation entre le multi-enroulement et le multi-impulsion ?

Ce sont des concepts distincts. Le multi-enroulement signifie que l’enroulement côté vanne est divisé en branches pouvant alimenter différents ponts. Multi-impulsion signifie que ces ponts sont déphasés pour annuler les harmoniques du côté primaire. Un transformateur double split peut alimenter deux ponts déphasés de 30° pour créer un système à 12 impulsions.

Qui détermine l’impédance divisée ?

Le fabricant du redresseur ou le concepteur du système électrique fournit la valeur cible. Le fabricant du transformateur conçoit ensuite la disposition des enroulements pour y répondre et confirme le résultat lors des tests.

Qu’est-ce qui rend la connexion parallèle inversée même phase utile ?

Il réduit le champ de fuite net à l’intérieur du transformateur. Puisque les deux courants de branche circulent dans des directions opposées, leurs champs s’annulent partiellement. Cela réduit l'échauffement structurel et réduit les forces électromagnétiques sur les enroulements.

Des succursales individuelles peuvent-elles être exploitées pendant que d’autres sont fermées ?

Oui. Chaque branche côté vanne est indépendante, de sorte que le pont redresseur correspondant peut être commuté séparément. L'enroulement primaire et le noyau restent sous tension, mais les branches actives doivent rester dans leurs limites de courant de conception.

Comment entretenir un système de refroidissement forcé par eau et huile ?

La pression de l'huile doit toujours dépasser la pression de l'eau afin que toute fuite s'écoule de l'huile vers l'eau, et non l'inverse. Les conduites d’eau doivent être inspectées régulièrement pour déceler le tartre et les fuites. Le système de refroidissement doit démarrer avant la mise sous tension du transformateur et continuer à fonctionner après son arrêt.

Où ces transformateurs sont utilisés

Les installations typiques comprennent de grands halls d'électrolyse de l'aluminium, du cuivre et du zinc, des usines d'électrolyse à membrane chlore-alcali, des fours de graphitisation, des fours à arc CC et des lignes de galvanoplastie automatisées. Ces processus nécessitent un courant continu stable à des niveaux très élevés, et la construction multi-enroulements permet de maintenir un partage de courant uniforme et des tailles de câbles gérables.

Capacité de production

Yulan Transformer fabrique des transformateurs de four et de redresseur depuis 1999. L'usine fonctionne dans des conditions de classe 110 kV, avec une capacité de levage de 80 tonnes, un système de séchage sous vide en phase vapeur de kérosène de 400 kW, un système de test d'impulsion de 1 200 kV et un transformateur de test de fréquence électrique sans décharge partielle de 400 kV. Ces installations prennent en charge le traitement de l'isolation et les tests en usine de grands transformateurs redresseurs à enroulements multiples.

Pour les calculs d'impédance divisée, les dispositions d'enroulement spécifiques au projet ou les dessins d'encombrement, contactez le service technique de Yulan Transformer.