两种24脉波整流变压器设计比较
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两种24脉波整流变压器设计比较
甘铨韬;陈开全
【摘要】24脉波整流用变压器广泛应用于轨道交通牵引整流,是为轨道交通提供动力的主要设备之一,在轨道交通领域起着关键的作用.介绍了两种24脉波整流用变压器的设计原理,并对这两种设计原理和性能参数进行分析比较.目的是提供另一种24脉波整流变压器的设计方法.
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2018(047)008
【总页数】3页(P173-174,237)
【关键词】牵引整流变压器;24脉波变压器;变压器
【作者】甘铨韬;陈开全
【作者单位】明珠电气股份有限公司,广东广州 511400;明珠电气股份有限公司,广东广州 511400
【正文语种】中文
【中图分类】TM4
0 前言
随着我国经济的快速发展,各种领域应用的变压器越来越多,特别是近几年电气化轨道交通的快速发展,牵引整流和直流充电用整流变压器的应用更广泛。
为了减少网侧谐波电流对电网的影响,地铁牵引用整流变压器或直流充电用整流变压器都优
先选择多脉波数的整流变压器,如24脉波整流变压器就是一种应用很广泛的整流变压器。
而随着用户需求的发展,另一种结构的24脉波整流变压器也在发展起来。
这种新的24脉波整流变压器的显著特点是,它不需要两台并联运行构成24脉波,而是单台构成24脉波整流输出。
本文作者主要介绍另两种结构的24脉波变压器,将这两种结构的产品进行比较,提供另一种24脉波整流变压器的设计方法。
1 方案一24脉波整流变压器结构
1.1 方案一24脉波整流变压器的联结组别
对于24脉波整流变压器目前最常用的结构是由两台12脉波变压器通过并联运行
的方式来输出24脉波电流。
这种方式经过多年的发展应用,已经成为一种成熟的结构,并形成了通用的行业标准。
JB/T 10693《城市轨道交通干式牵引整流变压器》[1]就是专门针对该结构起草的行业标准。
在该标准中规定了两种24脉波牵引整流变压器的联结方法如下:
(1)I#变压器 Dy11d0(移相+7.5°);II#变压器 Dy1d2( 移相-7.5°)。
(2)I#变压器 Dy5d0(移相+7.5°);II#变压器 Dy7d2(移相-7.5°)。
在以上的结构中,为了满足T1和T2低压输出之间相角差为15°的要求,对于(1)组合,I#变压器联结组别为D(+7.5°)y11d0,即在Dy11d0的基础上移相+7.5°,II#变压器D(+7.5°)y1d2,即在Dy1d2的基础上移相-7.5°。
两台变压器相角差15°,即可实现24脉波的目的。
同理,对于(2)组合也是一样的原理。
+7.5°与-7.5°移相相量图如图1所示。
由以上的分析可看出,移相是在高压侧实现移相。
1.2 方案一24脉波整流变压器的结构
24脉波整流变压器为了保证阻抗平衡,高低压通常采用上下分裂结构,即高低压
均由上下2个绕组组成,也就是通常所说的轴向双分裂结构[2]。
而高压绕组由移
相绕组和主绕组组成。
结构示意图如图2所示。
图1 +7.5°与-7.5°移相相量图Fig.1 Phasediagra m of+7.5°and-7.5°
图2 结构示意图Fig.2 Structurediagram°
2.3 方案一24脉波整流变压器主要特点
方案一的24脉波整流变压器的主要特点有:
(1)每台24脉波变压器由2台独立的12脉波变压器组成。
(2)+7.5°与-7.5°移相在高压侧。
(3)阀侧空载电压不平衡精度高,按JB/T 10693《城市轨道交通干式牵引整流变压器》4.3要求为不平衡应不大于0.3%。
(4)两台变压器短路阻抗不平衡精度高,按JB/T 10693《城市轨道交通干式牵引整流变压器》4.4.3要求为不平衡应不大于3%。
(5)移相角偏差精度高,按JB/T 10693《城市轨道交通干式牵引整流变压器》4.4.3要求阀侧空载线电压相位角(15°)的偏差为±1.5%。
该结构的24脉波整流变压器的缺点是由两台变压器组成,不但占地面积大,而且成本也高。
2 方案二24脉波整流变压器结构
2.1 方案二24脉波整流变压器的联结组别
目前该结构的联结组别标准并没有明确提到,为了方便讨论和区别,采用以下的联结组别标识:Yd(-22.5°)d(-7.5°)d(+7.5°)d(+22.5°)。
在这种联结组别中,高压为星型连接,低压为延边三角形连接,移相相量图如图3所示。
在这种结构中,低压四个输出每个之间移相角相差15°,四组低压并联输出则可形成24脉波输出,如图3所示。
2.2 方案二24脉波整流变压器的结构
在方案二的24脉波整流变压器结构中,为了保证上下4个低压绕组输出阻抗的平衡,同时保证出线的方便,高压采用上下分裂结构,即低压均由上下4个绕组组
成,高压由上下两个绕组组成。
而每个低压绕组由移相绕组和主绕组组成[3]。
结构示意图如图4所示。
图3 移相相量图Fig.3 Phasediagram
图4 结构示意图Fig.4 Structurediagram°
2.3 方案二24脉波整流变压器主要特点
与方案一的24脉波整流变压器相比,方案二24脉波变压器的的主要特点有:(1)每台24脉波变压器由1台独立的24脉波变压器组成。
(2)高压侧不移相,4个输出低压为延边三角形移相结构。
(3)阀侧空载电压偏差满足不了JB/T 10693《城市轨道交通干式牵引整流变压器》4.3要求为不平衡不大于0.3%,1%可以满足。
(4)两台变压器短路阻抗很难满足JB/T 10693《城市轨道交通干式牵引整流变压器》4.4.3要求为不平衡应不大于3%的要求,按照GB1094.1《电力变压器第1部分总则》[4]的要求偏差10%可满足。
(5)移相角偏差精度也很难满足JB/T 10693《城市轨道交通干式牵引整流变压器》4.4.3要求阀侧空载线电压相位角(15°)的偏差为±1.5%的要求。
移相角偏差±0.8°能满足要求。
方案二结构的24脉波整流变压器的优点是由一台变压器组成,占地面积小,而且成本也降低不少。
以一台2 000 kVA容量的24脉波变压器和两台12脉波1 000 kVA的变压器材料用量比较,比较结果如表1所示,其中用量以2 000 kVA为100基准。
从表中数据可看出,相同容量下,方案一24脉波整流变压器材料比方案二24脉波整流变压器多25%~30%。
表1 材料比较表Table.1 Material comparison table方案方案二24脉波整流变压器方案一24脉波整流变压器铜材100%128.6%硅钢片100%126.6%树脂100%125.3%
3 结束语
通过对两种24脉波整流变压器设计方法的分析比较可知,两种结构的24脉波整流变压器各有优缺点,在参数要求不是很高的场合,单台24脉波整流变压器有比较明显的成本优势和结构优势。
作为一种改进的设计方案,值得用户去选择。
参考文献:
【相关文献】
[1]JB/T 10693-2007.城市轨道交通干式牵引整流变压器[S].
[2]催立君.特种变压器理论与设计[M].北京:科学技术文献出版社,1996.
[3]张伟红,贾健刚.一种36脉波干式移相整流变压器的阻抗计算[J].变压器,2011,48(6):1-3.
[4]GB/T 1094.1-2003.电力变压器第1部分总则[S].。