12脉波整流变压器结构型式的选择.docx

12 脉波整流变压器结构型式的选择 两种连接方式对谐波电流的影响 理想情况下，12 脉波整流电路运行过程中，不会在网侧产生 5 次和7 次谐波电流。但单机组 12 脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗不容易做到很一致，使得运行时存在着严重的负荷分配不均的问题。需要通过晶闸管相控或饱和电抗器的励磁调节来纠正这种偏差，从而导致二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严格地保持为 30°， 使得网侧仍然存在 5 次和 7 次谐波电流。 对于等值 12 脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗容易做到一致，而不会破坏 12 脉波的对称性。 阀侧绕组之间负荷电流分配不均的问题 单机组 12 脉波整流电路 单机组 12 脉波整流电路，其整流变压器网侧只有一组绕组，导致两组阀侧绕组间负荷分配不均的原因是 Y 接和△接这两组绕组间匝比NY/N△偏离，彼此理想空载直流电压 Udio 不相等，因此，负荷分配不可能平均。 整流变压器阀侧两组绕组间的匝比 NY/N△值接近的可取整数比为4/7（偏差 1.04％）、7/12（偏差 1.02％）、11/19（偏差 0.27％）。由此可见，将NY/N△做成 11/19，可使△Udio 偏差减到最小，改善电流分配不均问题。但由于变压器结构上的合理性和制造方面（变压器变比越大尤其如此）的原因，这样的匝比实际上是不容易做到的。 对于三相桥式整流电路，整流变压器阀侧绕组间匝比 NY/N△=4/7 时，理想空载直流电压之差△Udio=1.04％。但两组整流器的负载电流分配却相差很大。因为变压器网侧绕组的电抗 X1＊为各整流桥公有，对整流桥间的负载电流分配没有调节作用。负载电流分配完全取决于各组阀侧绕组电抗值X2*=XY*＋X△*和阀侧连接母线的电抗XM*。（其中 XY* 为 Y 形连接绕组的电抗值，X△*为△形连接绕组的电抗值）。根据有关资料计算结果表明： 当变压器二次电抗 X△*=XY*=5％时， IdY=0.2928IdnId△=0.7072Idn 当变压器二次电抗 X△*=XY*=10％时， IdY=0.3964IdnId△=0.6036Idn 由此可见，变压器二次电抗数值愈小，负载分配相差就愈大。有实际例子可以证明这一点。兰州有一用户采用这种单机组 12 脉波二极管整流电路，投运后发现，其中一整流桥直流电流达到 12000A（额定值）时， 另一整流桥的直流电流只有 4500A。导致设备无法正常运行，后来被迫重新改造。 理论计算表明：增大整流变压器二次电抗 X2*=X△＊＋XY*，可以部分减小负载电流分配不均的问题。但完全依赖于增大 X2*的值来弥补 △Udio 的影响是不切实际的。因为要将二者（匝比 4/7）的电流偏差△Id* 限制到 3％以下，则要求整流变压器二次电抗 X2*=X△*＋XY*达到69.3％。 由于整流变压器阀侧△连接的电压 U2△大于 Y 连接的电压 U2Y， 设想在变压器设计时可人为地使 X△*比 XY*大 4.16％，则在额定运行条件下，可以使二者的负载电流分配达到均衡。但由于整流变压器阀侧电抗可调整的只有变压器内部引线电抗和阀侧母线电抗，可调节范围很有限。而且，整流机组的负载率是随生产工艺和备用机组的投切经常变化的。所以，这样的设想具有很大的局限性，实际上是做不到的。 将整流变压器绕组按分裂式变压器结构（如轴向分裂）设计，增大绕组间阻抗，也有利于改善负载电流分配不均问题。但针对晶闸管整流器而言，可能存在着其它不利于晶闸管安全运行的因素（下面另有分析说明）。 采用晶闸管整流器虽然可以对两套阀侧绕组的电流作适当的调整， 使之达到均衡，但存在着其它不利于晶闸管整流器安全运行的因素（下面另有分析说明）。 采用饱和电抗器进行细调，能较好地解决二者负载电流分配不均问题。但也是有代价的。饱和电抗器占用的地方、增加的制造成本、本身的电耗和对功率因数的影响等都是不能忽略的。 等值 12 脉波整流电路 对于等值 12 脉波整流电路来讲，就不存在因△、Y 连接引起负载电流分配不均的问题。在等值 12 脉波整流电路中，尽管其整流变压器的网侧也有 Y 形连接和△形连接之分，但由于变压器网侧绕组匝数比阀侧绕组匝数多得多，将匝数之比做到接近 1/是很容易的事。又因为两台变压器绕组的每匝电势可以设计成不相等，完全可以使两台整流变压器的阀侧电压 U2Y=U2△、△Udio=0。再加上变压器网侧电抗 X1*不是公共的，对电流分配有调节作用，完全可以使两台的负载电流达到均衡分配。 两台晶闸管整流器之间的兼容问题 在 12 脉波整流电路中，整流主电路是由两台 6 脉波晶闸管整流桥组成的。二者之间的相位角（或控制延迟角）相差 30°，由两组完全独立的阀侧绕组供电。 整流装置在运行过程中会导致电网各点电压波