两种24脉波整流变压器设计比较

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］.。