牵引整流变压器与硅整流器结构和技术特性

由于该类分裂绕组 变压器每相漏抗增大， 可取代通用的平衡电 抗器的作用（见图 3.12），使整流电压 波形平缓，延长整流 桥每个桥臂整流管的 导电时间，而在并联 整流桥的电路中不设 平衡电抗器。
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图3.14 轴向双分裂四绕组变压器的一 相绕组
由于轴向双分裂式四绕组牵引整流变压器的绕 组配置结构与普通多绕组变压器不同，其等值电路、 阻抗参数和运行特性有较大差别，在轨道交通地下 建筑牵引变电所中应用时对其绝缘结构、冷却方式 和安全等方面也有特殊的要求。下面分别给予分析 和介绍。
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1. 等值电路和阻抗参数
按图3.14绕组布置的轴向双分裂式四绕组牵引 整流变压器的简化等值电路如图3.15（a）所示，图 中各阻抗均忽略电阻成分。轴向的上、下两层绕组 即L1、H1和L2、H2之间存在中间（过渡）阻抗，设 为Xm，并定义该类变压器不同运行方式下的3种阻抗 如下：
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三绕组牵引整流变压器的结构和技术特点：
（1）按城轨交通地下工程的要求，牵引整流变压器 绝缘材料采用环氧树脂浇注，整体为户内型、自然 风冷干式结构，具有体积小（约为同容量油冷变压 器体积的1/2）、重量轻、噪声小（额定负荷时小于 55dB）、损耗低、防潮性能好、机械强度高、抗负 荷冲击能力强等结构特征和运行特性。
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（2）承担列车运行启动、加速频繁、波动性大的 牵引负荷，负荷等级为Ⅵ类（按国家标准），即在1 00%IN（额定负荷）下保持连续工作；150%IN时，工 作2小时；300%IN时，工作1分钟；抗短路电流能力 为在其次边完全短路持续2秒时，应不造成整流变压 器任何热和机械的损伤，短路后铜导体绕组平均最 高温度应小于350C（短路前为额定负荷）。
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二、轴向双分裂式四绕组牵引整流变压器
所谓双分裂式绕组是指在多绕组牵引整流变 压器中的两个二次绕组，分裂成额定容量相等的两 个支路，它们在电气上没有联系，仅有较弱的磁耦 合。在牵引供电系统中应用较多的是轴向双分裂式 四绕组三相牵引整流变压器，它有两个并联的高压 一次绕组和两个分裂的二次绕组。
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牵引整流变压器与硅整流器结构和技术 特性
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第二节 牵引整流变压器与硅整流器结构和技 术特性
一、三绕组牵引整流变压器 牵引整流机组中应用的三绕组牵引整流变压器
一般的接线方式为Ydy和Ddy两种，整流器由两组并 联的三相6脉波全波整流器组成。如图3.12所示为 Ddy接线三绕组整流变压器。
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三绕组整流变压器的重要电气参数和等值电 路：由于三个绕组在磁路上相互耦合，所以每个绕 组都存在自感和该绕组与其他绕组产生磁通交链形 成的互感，从而任一绕组等值电路的电压方程中， 必然包括绕组本身的自感电动势和与其他绕组之间 的互感电动势，从这样一组电压方程，即可得到三 个绕组包括绕组自感电抗和互感电抗在内的组合电 抗（或称等值电抗），如图3.13所示。
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其结构上有轴向 布置和径向布置之分， 如图3.14所示是三相 三柱式铁心结构的三 相整流变压器中一相 绕组的轴向布置示意 图。
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图3.14 轴向双分裂四绕组变压器的一 相绕组
图中一次绕组分成两 个并联的绕组H1和H2， 分别对应排列两个分 裂的二次绕组L1和L2， 它们沿铁心上下轴向 布置。适当选择H1、 L1和H2、L2之间的距 离可调节两者之间的 阻抗电压百分数。
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（1）穿越阻抗XK：阀侧（二次绕组）两个绕组并联 运行时，该侧绕组对不分裂的网侧（高压绕组）绕 组间的阻抗。
（2）半穿越阻抗Xb：阀侧两个绕组中任一绕组开路， 另一绕组对不分裂的网侧绕组间的阻抗。
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图3.14 轴向双分裂四绕组变压器的一 相绕组
而径向布置则是将 分裂的二次绕组布置 在一次绕组的两侧， 将增大铁心的径向空 间。
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图3.14 轴向双分裂四绕组变压器的一 相绕组
分裂绕组变压器由 于其漏抗增大，在电 力系统大型机组发电 厂的厂用电中常用这 种分裂绕组变压器限 制短路电流数值。
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图3.13 三绕组整流变压器 组合电抗等值电路图
图中X1、X2和X3是各绕组的组合电抗，而不 是漏抗，其值一般通过短路实验求得。制造厂给出 的三绕组整流变压器的短路阻抗百分值，则是按阀 侧两绕组全短路情况下的实验数值（其值≤8%）得 到的。
从上述等值电路图3.13可知，三个绕组的电 路是互相关联的，在运行中，一个绕组负荷电流的 变化将会影响其他绕组的电压值。
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图3.14 轴向双分裂四绕组变压器的一 相绕组
在直流牵引供电系 统中，采用轴向双分 裂四绕组牵引整流变 压器的目的，在于利 用其两个二次绕组连 接的多组三相桥式整 流电路并联构成的12 脉波和24脉波整流装 置中，
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图3.14 轴向双分裂四绕组变压器的一 相绕组
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图3.12 12脉波整流机组电路图 轨道交通牵引供变电技术
其阀侧（次边电压）星形（y接线）绕组接至 一组三相整流桥RCT1，三角形（d接线）绕组接至另 一组三相整流桥RCT2，由于整流变压器阀侧星形和
三角形绕组对应的线电压相等，相位差为 / 6（星 形绕组引前 / 6），两组三相整流桥并联连接构成
12脉波整流电路。
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对于常规的三绕组整流变压器，为使上述整流 波形平缓，延长整流桥整流管的导电时间，往往在 两组整流桥共阴极输出电路中串联接入较大电抗量 的平衡电抗器Lp，如图3.12所示。图中、为负载电 阻和电抗。
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常规三绕组牵引整流变压器与电力系统中通用 的三绕组变压器的铁心和绕组结构基本相同，两个 二次绕组容量相等，因其向担负牵引负荷的多相整 流电路供电，为适应轨道交通地下建筑环境的特殊 要求，在变压器绝缘结构、冷却方式和安全方面的 标准更高，要求更为严格。