一種多晶硅打壓用單相干式變壓器的新型調(diào)壓方式

趙忠云,田貴書,劉培新,劉利艷（天津天能變壓器有限公司,天津 300401）

?

一種多晶硅打壓用單相干式變壓器的新型調(diào)壓方式

趙忠云,田貴書,劉培新,劉利艷
（天津天能變壓器有限公司,天津 300401）

摘 要：介紹了一種多晶硅打壓用單相干式變壓器的負(fù)荷特點(diǎn)及工藝要求，分析了新型調(diào)壓方式原理及調(diào)壓過(guò)程并進(jìn)行了仿真，總結(jié)了新型調(diào)壓方式的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：多晶硅打壓變；負(fù)荷特點(diǎn)；調(diào)壓方式；仿真

1 前言

太陽(yáng)能是未來(lái)最清潔、安全和可靠的能源，光伏發(fā)電是國(guó)家為改善環(huán)境條件、減少大氣污染，大力推廣和支持的光潔電源。多晶硅打壓變是生產(chǎn)光伏發(fā)電電池板的核心材料--多晶硅的關(guān)鍵設(shè)備之一。多晶硅打壓變?cè)械恼{(diào)壓方式，若采用手動(dòng)調(diào)節(jié)不能滿足多晶硅生產(chǎn)的工藝要求，若采用有載分接開(kāi)關(guān)，工藝要求調(diào)節(jié)頻繁、調(diào)節(jié)時(shí)檔位之間容易容易出現(xiàn)電弧并且產(chǎn)生幅值很大的勵(lì)磁涌流（相當(dāng)于空載合閘），危及打壓變、有載分接開(kāi)關(guān)。現(xiàn)介紹一種新型調(diào)壓方式可以解決上述問(wèn)題。

2 打壓變技術(shù)參數(shù)

ZDC-140/10（典型產(chǎn)品）

電壓組合：0.4/12、10.5、3.5、1.6（9、7.875、2.625、1.2）KV ；

輸出電流：15、15、40、87.5A；

短路阻抗：2.5%、2.5%、17%、70% ；

空載損耗：1427W；絕緣等級(jí)：F級(jí) 溫升：≤100K

3 負(fù)荷特點(diǎn)及工藝要求

（1）12（10.5）KV次級(jí)電流達(dá)到15A時(shí)，電壓快速下降至3.5KV；

（2）3.5KV次級(jí)電流達(dá)到40A時(shí)，電壓快速下降至1.6KV；

（3）1.6KV次級(jí)電流達(dá)到87.5A時(shí)，維持87.5A運(yùn)行。

（4）一個(gè)小周期15min,其中12 KV（10.5KV）2min, 3.5KV 3min, 1.6KV 5min, 停頓（空載）5min.

（5）一個(gè)大周期120min,其中6個(gè)以上的小周期（共90min），6個(gè)小周期結(jié)束后停頓（空載）30min.

4 調(diào)壓原理及過(guò)程

4.1 調(diào)壓原理T1

其中：1為隔離開(kāi)關(guān)；2為熔斷器；3為雙向可控硅開(kāi)關(guān)；4為低壓繞組，5為靜電屏蔽層；6為鐵芯；7為高壓繞組；8為高壓繞組抽頭；a、x為變壓器輸入端子；a1為低壓繞組端子；a2、a3、a4為低壓繞組抽頭；A、X為變流變壓器輸出端子；A1、X1為高壓繞組抽頭輸出端子。

一次側(cè)（低壓）四檔（三個(gè)抽頭），二次側(cè)（高壓）兩檔（一個(gè)抽頭），共有八種輸出電壓；在一次（低壓）側(cè)各支路串聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器及雙向可控硅元件組成的調(diào)壓?jiǎn)卧ㄟ^(guò)改變一次側(cè)（低壓）繞組匝數(shù)，調(diào)整變壓器匝電壓，來(lái)完成調(diào)節(jié)高壓輸出不同電壓的目的。一次側(cè)在不同檔位通電時(shí)二次側(cè)對(duì)應(yīng)的輸出電壓。

4.2 調(diào)壓過(guò)程：（12kV→3.5 kV→1.6 kV）

4.2.1 由a4支路調(diào)至a2支路

（1）控制觸發(fā)脈沖,50個(gè)周波（1000ms），a4支路雙向可控硅由截止到完全導(dǎo)通。次級(jí)（高壓）輸出電壓12kV，電流達(dá)到15A，運(yùn)行2min。

（2）控制觸發(fā)脈沖，50個(gè)周波（1000ms），a4支路雙向可控硅由導(dǎo)通到完全截止，測(cè)量次級(jí)（高壓）輸出電壓0V。

（3）停頓25個(gè)周波（500ms）。

（4）控制觸發(fā)脈沖,50個(gè)周波（1000ms），a2支路雙向可控硅由截止到完全導(dǎo)通，完成由a4支路調(diào)至a2支路。次級(jí)（高壓）輸出電壓3.5kV，電流達(dá)到40A，運(yùn)行3min。

4.2.2 由a2支路調(diào)至a1支路

（1）控制觸發(fā)脈沖，50個(gè)周波（1000ms），a2支路雙向可控硅由導(dǎo)通到完全截止，測(cè)量次級(jí)（高壓）輸出電壓0V。

（2）停頓25個(gè)周波（500ms）。

（3）控制觸發(fā)脈沖,50個(gè)周波（1000ms），a1支路雙向可控硅由截止到完全導(dǎo)通，完成由a2支路調(diào)至a1支路。次級(jí)（高壓）輸出電壓1.6kV，電流達(dá)到87.5A，運(yùn)行5min。

（4）控制觸發(fā)脈沖，50個(gè)周波（1000ms），a1支路雙向可控硅由導(dǎo)通到完全截止，測(cè)量次級(jí)（高壓）輸出電壓0V。停頓5 min，完成一個(gè)小周期。說(shuō)明：1）高壓12 kV、10.5 kV檔不同時(shí)使用，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程需要僅用一檔；2）10.5kV→3.5 kV→1.6 kV調(diào)壓過(guò)程同12kV→3.5 kV→1.6 kV。

5 仿真

（1）雙向可控硅從截至到完全導(dǎo)通波形圖（50周波）

（2）雙向可控硅從導(dǎo)通到截至波形圖（50周波）

6 新型調(diào)壓方式的優(yōu)點(diǎn)

（1）安全可靠：低壓可控硅及其控制技術(shù)目前已十分成熟，因此利用可控硅作為開(kāi)關(guān)進(jìn)行的調(diào)壓方式安全可靠。

（2）速度：可控硅觸發(fā)控制可以精確到毫秒級(jí)，考慮到變壓器繞組的電感性，采用50個(gè)周波使雙向可控硅逐步導(dǎo)通（截至），確保可靠。

（3）檔位調(diào)節(jié)時(shí)避免勵(lì)磁涌流：通過(guò)觸發(fā)脈沖控制雙向可控硅逐漸導(dǎo)通，即電壓由0到額定逐漸施加，故不存在換擋時(shí)勵(lì)磁涌流。

（4）檔位調(diào)節(jié)時(shí)避免電弧：變壓器運(yùn)行時(shí)，低壓側(cè)只有一個(gè)支路（檔位）通電且可控硅逐步導(dǎo)通（截至），不存在換擋電弧。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的多晶硅打壓用單相干式變壓器的新型調(diào)壓方式，我公司已獲取國(guó)家發(fā)明專利，利用其技術(shù)我公司已生產(chǎn)近百臺(tái)多晶硅打壓變，產(chǎn)品安全可靠、運(yùn)行良好。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.193

作者簡(jiǎn)介：趙忠云（1962-），男，山東金鄉(xiāng)人，工程師，研究方向：電力變壓器、特種變壓器研究與開(kāi)發(fā)。