移相整流变压器设计与试验.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流移相整流变压器设计与试验.精品文档.移相整流变压器设计与试验汪明伟 摘要：介绍36相整流变压器设计，试验，六边型自耦移相调压和共轭铁心应用。关键词：谐波；移相；自耦调压；共轭铁心；半成品、成品试验2016.10.101. 前言由于电网对谐波的限制越来越严格，并制定了国家标准GB/T14549-93电能质量 公用电网谐波，对整流变压器抑制谐波措施要求越来越高。消除低次谐波的办法之一就是增加变压器输出相数，即直流脉波数。本文就有关36相整流变压器设计，制造及试验等问题做一些探讨。原公司2005年接到氯碱化工行业电解整流变压器订单，由三台ZHSPT

2、Z-12500/10整流变压器组成，单机组等效12脉波，三机组合成36脉波。整流方式为桥式整流，冷却方式为强油循环水冷，变压器为主调合一式免吊心结构。网侧电压： 10KV直流工作电压： 400V直流电流： 213000A调压范围： 10%105% 调压级数 40级短路阻抗： 10%主要参数确定空载直流电压 Udo=43450V额定容量 SN=1.05UdoId=1.0545026=12285KVA一次额定电流 I1N =709.3A2. 设计方案2.1 移相方案选择变压器由调压变压器和整流变压器两部分组成，为便于设计和制造，三台调压变压器分别移相+10、0、-10，三台整流变为同一形式即有星、

3、角绕组桥式整流回路。因整流变压器短路阻抗为10%，所以低压星角输出经整流元件后并联，不需另加平衡电抗器。单台整流变提供12脉波直流电流，接调变后三台变压器可提供36脉波直流电流。2.2 调压变压器设计方案目前，一般采用自耦移相调压于一身，来达到移相和调压目的。如按用法较普遍的曲折移相方式，有载开关通过的网侧线电流大于600A，超出三相有载开关使用范围；如为了满足开关电流要求去自耦升压，还是会增加调压变的电磁容量。我们反复研究多方求证，采用的是六边型自耦移相调压方案，有载开关电流相当于角接相电流，是曲折接法的1/倍，满足了40级粗细调开关要求。采用此方案的优点还有：调压变额定档阻抗电压很小，计算

4、时可忽略，这样三台机组的阻抗一致，均流效果好。而且调压变压器绕组结构简约，材料节省，负载损耗低。但引线结构相对复杂，设计制造时有一定难度。调压变接线原理如图1：图1 六边型自耦移相调压接线原理图图中A、B、C为调变输入端子，Am、Xm为调变输出端子(以A相为例)为简化起见，细调部分未画出，有载开关选用58=40级粗细调有载开关。2.3 调压变压器设计设定输入电压为 U1=UAB=UBC=UCA=10000VU1对应绕组匝数为 W1=375当移相角度为10时，长边电压Um=U1sin(6010)=8846V短边电压Uy=U1sin10=2005V长边绕组匝数Wm=W1sin(6010)=332短

5、边绕组匝数Wy=W1 sin10=75当移相角度为0时，Um=8846, Uy=1154Wm=332, Wy=43调压变压器为三相三柱式铁心，由里向外套有移相绕组、基本绕组、粗调绕组、细调绕组，绕组均为层式。接线原理图如图2：图2调压变接线原理图确定绕组同名端（绕向）时，应考虑绕线方便，也要注意绕组间电势大小，保证主纵绝缘距离合理。2.4 整流变压器设计只要是三相桥式整流就可取得6脉波直流输出，如果绕组中同时有星和角供电，便可得到12脉波直流。一般整流变压器低压电压低，绕组匝数少，很难达到角接绕组匝数是星接绕组倍的整数匝，只能在高压侧做成一星一角两个器身，使低压相同接法的两个绕组中感应电势有3

6、0相位差。这种方式使变压器结构变的复杂，出线等布置困难，体积和材料都相应增加。我们选择了共轭式铁心结构，低压绕组一个星接一个角接，高压对应两个绕组接法相同。当星接绕组为7匝时，角接绕组匝数应为7=12.12，取12匝，相当于角接低压绕组匝数减少1%左右。为保证低压电压值相同，将星接高压绕组匝数增加约1%，相当于降低星接绕组匝电势和电压1%。再把两个铁心做成共轭式，如图3所示：图中Wy星接高压绕组Wd角接高压绕组y星接绕组铁心主磁通d角接绕组铁心主磁通中轭铁心主磁通图3 共轭铁心及绕组示意图铁心中y与d方向相同，大小相差约1%，有铁心中轭之后，上述两磁通差值将通过中轭闭合，即=dy 。中轭截面大

7、于心柱截面的1%即可，本方案的工艺考虑取5% 。整流变压器为三相三柱共轭式，心柱为外接圆形，中轭为矩形，便于插片和固定。线圈套装时，拆下中轭，待套完下部线圈时再插好中轭，然后再套装上部线圈。这样线圈套装时，不需翻转铁心。中轭夹件与铁心不导磁钢拉板设有定位，以保证受到上下绕组压力时不产生位移。高低压绕组均为饼式，上部低压绕组有正、反星接，封星后同相逆并联引出；下部低压绕组有正、反角接，封角后同相逆并联引出。角接铜排在左，星接铜排在右，同侧平行布置，以便与整流装置连接。3. 产品验证3.1 半成品试验因为本例产品特殊性，我们对六边型自耦移相进行了模拟试验，对电压，电流和相位关系做了验证。在调压变结

8、线前进行匝数比试验。结线后做单相变比试验时，为保持主绕组和移相绕组匝电势相同，把非测量绕组短路，这样才能得到准确数据。共轭式整流变结线前上下绕组分别做变比试验，结线后，可直接测量一、二次电压，来验证电压比。3.2 成品试验一般试验同普通电力变压器，电压比试验靠实测电压来判定。判别三台变压器移相角度时，可选择每台变压器同一低压绕组，连接同一同名端子，测量其他端子的电压，图4所示是正星接时三台变压器判别相位结线方法，图4 连接星接C点后电气相量图反星及角接相位判定方法相同。其电压关系式为： Uab=Ubc=Uca=UU与U 相位差10， U=2sin5 UU与U相位差20， U=2sin10 UU

9、与U 相位差70， U=2sin35 UU与U相位差80， U=2sin40 U我们测的低压电压最高档，U=333.3V，其标准值和实测值如下表：标准值（V）实测值（V）误差（%）U333.33360.8U58.158.81.2U115.81171.04U382.43781.15U428.54341.28测得结果证明移相角度正确，端子顺序无误。其他试验结果都符合技术规范要求，本文以略。4. 结束语六边型自耦移相调压变与共轭式整流变运用，虽然给设计和制造带来很大难度，但是产品结构紧凑，节约可观的材料费用。在目前原材料价格居高不下的形式下，只有技术创新，产品创新，才能在市场上占有优势。实践是检验真理的唯一标准。设计试制过程中，我们遇到了许多新问题，甚至有时需推倒一些书本上的论点和公式。这种情况下，不能照抄硬搬类似的经验，只能靠严谨的研究，不断地求证来获得成功。有时找到正确的验证方法，其意义不亚于被验证的事件本身。作者简介：汪明伟 (1954 )，男，辽宁省锦州市人，原锦州变压器股份有限公司副总经理，总工程师，高级工程师，持有多项变压器发明专利。参考文献(1) 崔立君 等 特殊变压器理论与设计北京：科学技术出版社 1996(2) 刘忏斌 等 硅整流所电力设计北京：冶金工业出版社 1983(3) 王世忠 带移相线圈的有载自耦调压器一、二次侧间相位角的测定 1986.6