励磁整流变压器的选型与核算

励磁整流变压器的选型与核算

1.概述

在小水电励磁设备的选型配套或修补晋级的工作中，电站用户常常遇到整流变压器参数核算的疑问。许多电工计划手册都供应了整流变压器的计划公式，但这些公式适用的是规范的运用条件，与小水电的实习工作环境有所纷歧样，据此计划的变压器或许不太切合实习。一同小水电底层的专业技能人员也短少,用户通常觉得整流变压器的选型核算很艰难。因而为底层用户提出一个简明核算办法是很有必要的。

1．1整流办法的选择：如今低压机组根柢上都选用自励式接连晶闸管励磁办法。其整流办法通常有三相全波半控整流和三相半波整流两种（图1）.全波整流的变压器功率比照高（95％），波形比照好。半波整流的硅元件较少，但变压器二次绕组有直流电流转过，功率比照低（74％），波形畸变大，用在小于十kW的整流电路,不过一些前期计划的较大机组也是半波整流。两类整流办法的变压器核算公式有所纷歧样。

1．2整流变压器的办法：选用环氧干式变压器。容量通常在十－十0kVA内，标称一次电压（网端）400V，二次电压（阀端）十0V以内，电流十0－300A内。因为容量比照小，与整流设备同

置一个配电盘体内。整流变压器冷却办法是自冷，在盘侧不设备关闭板时，散热条件比照好。

1．3绝缘等级与散热办法：小水电运用的干式环氧变压器的绝缘等级通常是B级，绝缘体系最高耐温为130℃，因而变压器满负荷工作时的表面温度有扎手是正常的。假定对变压器加以有用的强行风冷，其输出功率可从跋涉十％～30％。反之，假定变压器是工作在密封的配电箱里，散热条件不良，它的电流容量就必需下降十％或更多。

1．4阻抗电压：在发电机的励磁体系中，有或许存在整流管击穿或直流回路短路等要素，故整流变压器的短路阻抗电压要比通常的变压器要高，以绑缚过大的短路电流。短路阻抗电压的参数由变压器制作厂计划，咱们不作议论，但用户在向厂家订购时必需求注明是晶闸管整流变压器。

2接线组别

整流变压器的接线组别有必要与晶闸管整流操控央求的相位相协作。假定是新的计划，能够按以下准则来思考。

通常选用D，y11的办法，即网侧（一次）选用△接法，阀侧（二次）选用y接法。此接法的二次相电压比一次相电压在相位上落后30deg;。

D,y11的接法一同习气三相半波和全波两种整流办法。假定现有的整流变压接线组别是Y，d11，那也能够运用，但不能用于三相半波整流。

至于Y，y的接线组别就不引荐运用。咱们知道三相可控整流发作的三次谐波电压十分高，可达基波值的50%以上,而变压器的D接法能够使其三次谐波磁通抵消，把影响下降到最小。但假定选用Y，y的接线组，整流电路发作的三次谐波的磁通无闭合回路不能抵消。过高的三次谐波会使电波形畸变过大，影响到变压器及发电机和其它表面电器设备的正常工作。

电站向厂商提出订购数据时，应阐了解解变压器的联接组别,一、二次电压(一同必需注明是相或线电压)。

3一次线电压U1的选择

小型机组的机端额外线电压是400V,但小型水电站通常都处于电网的远端，离变电站线路很长阻抗大。构成结束的网电压过高，分外是在丰水期发电顶峰时段，网电压（机端）通常高达460V 以上。假定此刻一次电压仍是按照400V来计划，变压器就会接受过电压，使损耗增大，发热超支。

整流变压器的铁损与其接受电压倍数比成4次方的联络，例如按400V计划的整流变压器，在1.2倍（480V）电压下工作时，

其铁损的添加到（480/400）4=2.07倍。这些损耗终究都在变压器内转为热量，使变压器的温升大增。

更有甚者，当电源电压超高抵达必定程度后，变压器的铁心的磁通密度就会进入丰满区，使一次侧电流激增致使线圈焚毁。一些整流变压器的计划制作时因为本钱的思考，选择铁心的磁通密度Bm值偏高，而一次绕组的电压值依然选择400V，故在网电压过高区域焚毁变压器的比方并不稀有。

对此就应当恰当加大一次绕组的电压值，以使网电压添加＋20%变压器也能唐塞工作。通常变压器尚有5%的电压过载才干，故咱们可用履历公式来选择一次侧绕组额外线电压值

U1=0.95U1（MAX）,

式中，U1（MAX）是网电（折合到机端）的最高电压值.核算效果若小于400V则按400V选择。

一次电压选择值添加后，二次电压也应当添加一样的比值，坚持变压比不变，以坚持励磁电压与机端电压一样份额地增减，因为发电机电压越高，需求的励磁功率就越大。

跋涉一次电压的做法，等效于添加每伏圈数，都是为了下降变压器铁心的磁通密度。避免进入磁通密度曲线的丰满段。带来的利益还有下降了变压器的空载电流和铁损。

当然这么也有些负面影响，因绕组圈数加多，使变压器内阻增大，电流损耗（铜损）略有添加，但对变压器的正常工作不构成啥影响。电压调整系数为n＝U1/400

简练核算时,能够通取U1=440V,能习气大大都电网条件（400V一;470V）的央求。

4二次电压U2的核算

二次电压的选择值联络到励磁体系的顶值（强励）电压，最大励磁电流、晶闸管导通角谐和波失真、整流电路的功率因数等等。

按有关规范，励磁电路要供应1.6～1.8倍的强励电压，即变压器的二次电压需是额外值的1.6～1.8倍。可是实习上，中国的小水电机组很稀有自成孤立电网工作的，绝大有些都是并入大电网售电工作，没有向电网供应强励功率的需求和才干一;一;须知大电网容量极大，单个小水电机组的对它的影响是微短少道的。

假定按跋涉1.6～1.8倍的数值来选择二次电压，整流电压就比照高，晶闸管整流体系励磁时长时刻处于被深控的状况，晶闸管的导通角小，波形畸变增大，功率因数变差,缺陷的短路电流变大，这些要素都对变压器和机组设备工作晦气。一同在一样的变压器功率容量下，电压高了必定致使电流下降，线圈绕组的导线截面

积下降，电流损耗也增大。

依据咱们的履历，选择最大整流电压为额外励磁电压的1.3倍就比照适中，除了处理避免上述电压过高的缺陷以外，也保留了必定的整流功率裕量，习气了工作条件改动的央求。

相电压U2的核算式

三相全波整流U2=1.3*1.06（nUE2.5）/2.34=0.59nUE1.47

三相半波整流U2=1.3*1.06(nUE1.7)/1.17=1.18nUE2.0