二十四脉波整流资料全

3. 24脉波整流机组

整流机组是地铁直流牵引供电系统中的重要设备之一。整流机组的设计、结构特点和保护方式关系到整个直流牵引供电系统的正常运行。目前，为了提高直流电的供电质量，降低直流电源的脉动量，城市轨道交通多数采用等效24脉波整流机组，一般都由两台相同容量12脉波的整流变压器［9］和与之匹配的整流器共同组成。

3.1 24脉波整流机组的作用及要求

在地铁供电系统中，牵引变电所高压侧的电压多为35kV AC（或33kV AC），而

接触网的电压为1500V DC（或750V DC），所以需要降压和整流。整流机组包括整流

变压器和整流器，其作用是将35kV AC（或33kV AC）降压、整流，输出1500V DC（或750V DC）电压供给地铁接触网，实现直流牵引。地铁牵引变电所一般设于地下，所以

整流机组也安装在地下室。

整流变压器宜采用干式、户、自冷、环氧树脂浇注变压器，其线圈绝缘等级为F 级，线圈温升限值为70K/90K（高压，低压），其承受极限温度为155C，铁心温升在任何情况下不应产生损坏铁心金属部件及其附近材料的温度。在高湿期可能产生凝露，应采取措施防止凝露对设备的危害。

整流器采用自然风冷式，适用于户安装。整流器柜宜采用独立式金属柜，二极管及

其它元件的布置应考虑通风流畅、接线方便，同时便于维护、维修。整流器与外部连接的跳闸信号采用接点方式，报警信号采用数字方式。柜的上部及底部开口，采取措施防止小动物进入，正面和后面有门，各部件与柜应绝缘。整流变压器应从结构上进行优化设计，以抑制谐波的产生，减少电磁波干扰。整流机组产生的谐波电流应满足国家标准的规定，并满足我国电磁兼容相应的标准［10］。

根据IEC164规定，地铁作为重型牵引负荷，其负荷等级为VI级，整流机组设备的负荷特性满足如下要求：100%额定负荷时可连续运行；150%额定负荷时可持续运行2h; 300%额定负荷时可持续运行1min。整流器的设计应满足当任一臂并联的整流管有1个损坏时，能全负荷正常运行。整流器每个臂并联整流管的电流不平衡度小于10%。直流侧

空载情况下,整流变压器施加35^1+0.05）kV的交流电压时,直流侧

输出电压不超过1800 V。

3.2 24脉波整流机组的构成

24脉波整流机组的主电路原理图如图3-1所示。整流机组主要有两台12脉波轴向双分裂式牵引整流变压器和四组全波整流桥组成。每台变压器阀侧二套绕组分别接成d

接法和y接法，其线电压天然形成30。的相差。两台变压器的网侧采用延边三角形接法，分别移相土7.5。，这样形成的两台变压器的四套阀侧绕组的线电压相量互差15 °相位，分别经全波整流后，在直流侧并联运行，形成24脉波整流系统。

图3-1 24脉波整流机组主电路原理图

3.3 24脉波整流机组原理分析

图3-2为轴向双分裂式变压器的绕组布置示意图。这种变压器的网侧为一个不分裂的绕组，分为上下两个支路，两支路并联联结。两组阀侧绕组沿轴向布置于同一铁心柱上，其本身并没有串联或并联，而是将其头尾各自采用y联结和d联结分别引出, 分裂成两个支路。这种阀侧绕组分裂为两个支路布置在同一个铁心柱上的轴向双分裂变压器可以使阀侧两个支路并联运行，同时向负载供电，即同时各供一三相桥式整流

阀侧绕组一组采用y联结，另一组采用d联结，使它们的线电压有效值相等。变

压器阀侧绕组同名端线电压的相位差为 2/12(电角度为30°，这就形成每周期含有

12脉波的6相整流系统。如果有两台这样的变压器，一台移相+7.5 °另一台移相-7.5， 两台变压器组成一套移相变压器组，这就形成了 12相24脉波的移相变压器，其阀侧 同名端线电压的相位差为2/24(电角度为15°，阀侧电压相量图如图3-3所示。

在选择地铁整流机组的规格时，尽量考虑采用带三角形联结的变压器，同时尽可 能的增加整流的相数，变压器采用Dy11d0-Dy1d2或Dy5d0-Dy7d2都符合这一设想。 变压器采用Dy11d0-Dy1d2联结的整流机组，单台变压器运行时只是

12脉波，要获

得24脉波，需两台并联运行。对于变压器采用 Dy5d0-Dy7d2接线的整流机组同样如 此。在实际运行时，一台变压器退出运行，则联跳另一台变压器，可通过邻近变电所 实行大双边供电保证列车运行。如果只运行一台变压器，则电网谐波含量会较正常时 增加。24脉波整流机组输出直流电压的纹波系数较

12脉波小，Dy11d0-Dy1d2两台

变压器互换性好，从Dy11d0-Dy1d2的结法可以看出，两台变压器的互换只需改变一 次侧接入电网的相序即可。当励磁电流的3次谐波或零序分量能够流通时，三倍次谐 波或三的整数次谐波电流就不注入电网，

可选择两台轴向双分裂的变压器，一台(T1)

联结组为Dy11Dd0,如图3-4所示；另一台(T2)为Dy1Dd2，其中D 联结为延边三角 形，如图3-5所示。根据两台变压器的接线，可绘制出其相量图如图 3-6(T1)和图

3-7( T2)所示[11] o

图3-3阀侧电压相量图

X

a

?

图

3-2轴向双绕组双分裂变压器绕组布置 c 1a 1 3企 cb 2 严

C b

a 1

b 1 b 4C

4

b 2

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b 1a 1 a 3b ^

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b 3a 3 r C 3 a 3 C 2a 2 C 4Q 4

c 1b 1 c 3b 3

图3-6变压器Ti 的结构及相量图

图3-7变压器T2的结构及相量图

(a) 高压绕组 (b) 低压绕组 (a )高压绕组 (b )低压绕组 图3-4 Ti 整流变压器

Dy11-dO 绕组联结图

图3-5 T2整流变压器

Dy1-d2绕组联结图

(a ) 一次侧D 结绕组联结

(b )二次侧y 结绕组相量图 (c) 二次侧d 结绕组相量图

(a ) 一次侧D 结绕组联结

C

a2 A B b2 c2 a2

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o b2

A A A 1 A

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A A i

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(b )二次侧y 结绕组相量图 A A i

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b 3B

i

(c )二次侧d 结绕组相量图