城市軌道交通供電導(dǎo)論-教學(xué)課件-第三章-變壓與整流

第三章

變壓與整流主編第三章

變壓與整流主編第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識(shí)主編第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識(shí)主編一、變壓器的工作原理及類型1.變壓器的工作原理

變壓器的工作原理示意圖如圖3?1所示。圖3-1變壓器的工作原理示意圖一、變壓器的工作原理及類型1.變壓器的工作原理

變壓器的工作一、變壓器的工作原理及類型2.變壓器的類型

變壓器除了按以上用途分類外，還可以按相數(shù)、繞組數(shù)目、鐵心形式、冷卻方式等特征分類。變壓器按相數(shù)劃分，有單相、三相和多相等；按繞組數(shù)劃分，有雙繞組、自耦、三繞組和多繞組；按鐵心形式劃分，有心式和殼式；按調(diào)壓方式劃分，有無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器；按冷卻方式劃分，有干式和油浸式等。圖3-2心式結(jié)構(gòu)變壓器

a)單相心式變壓器b)三相心式變壓器

1—鐵軛2—繞組3—鐵心柱4—高壓繞組5—低壓繞組一、變壓器的工作原理及類型2.變壓器的類型

變壓一、變壓器的工作原理及類型3.變壓器的型號(hào)

一般變壓器的型號(hào)分為兩部分：前一部分由漢語拼音字母組成，代表變壓的類別、結(jié)構(gòu)特征和用途；后一部分由數(shù)字組成，表示變壓器的容量和高壓繞組的電壓等級(jí)。前一部分又分四組：

1)第一組表示相數(shù)：D表示單相，S表示三相。

2)第二組表示冷卻方式：J表示油浸自冷；F表示油浸風(fēng)冷；FP表示強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻；SP表示強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。

3)第三組表示電壓等級(jí)：S表示三級(jí)電壓；無S表示兩級(jí)電壓。

4)其他組：O表示全絕緣；L表示防雷；Z表示有載調(diào)壓。一、變壓器的工作原理及類型3.變壓器的型號(hào)

一般二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)1.鐵心和繞組圖3-3心式和殼式結(jié)構(gòu)

a)心式b)殼式

1—鐵心2—繞組二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)1.鐵心和繞組圖3-3心式和殼式結(jié)構(gòu)二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)圖3-4交疊方法a)四片式鐵心交疊方法b)六片式鐵心每層排列法二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)圖3-4交疊方法a)四片式鐵心交二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)2.油、油箱、冷卻、安全裝置油浸式變壓器如圖3?5所示。對(duì)于油變壓器，器身裝在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油。變壓器油是一種礦物油，具有很好的絕緣性能，并且對(duì)變壓器鐵心和繞組起散熱作用。油箱有許多散熱油管，以增大散熱面積。為了加快散熱，有的大型變壓器采用內(nèi)部油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，外部用變壓器風(fēng)扇吹風(fēng)或用自來水沖淋變壓器油箱。變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生熱量，使變壓器油膨脹，并流進(jìn)儲(chǔ)油柜中。儲(chǔ)油柜使變壓器油與空氣接觸面變小,減緩了變壓器油的氧化和空氣水分的吸收速度，從而減緩了油的變質(zhì)速度。故障時(shí),熱量會(huì)使變壓器油汽化,觸動(dòng)氣體繼電器發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷電源。如果是嚴(yán)重事故，變壓器油大量汽化，油氣沖破安全氣道管口的密封玻璃，沖出變壓器油箱，避免油箱爆裂。此外還具有一定的熄弧作用。二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)2.油、油箱、冷卻、安全裝置二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)圖3-5油浸式變壓器

1—銘牌2—信號(hào)溫度計(jì)3—吸濕器4—油表5—儲(chǔ)油柜6—安全氣道7—?dú)怏w繼電器8—高壓套管

9—低壓套管10—分接開關(guān)11—油箱12—放油閥門13—器身14—接地板15—小車二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)圖3-5油浸式變壓器

1—銘牌2—二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)3.變壓器參數(shù)

(1)額定電壓U1N和U2N額定電壓是指變壓器長時(shí)間運(yùn)行時(shí)，所能承受的工作電壓(銘牌上的UN值)，是指調(diào)壓分接開關(guān)在中間分頭時(shí)的額定電壓，單位為V或者kV。

(2)額定容量SN額定容量指變壓器在出廠時(shí)銘牌標(biāo)定的額定電壓、額定電流下連續(xù)運(yùn)行時(shí)能輸送的容量，單位為V·A、kV·A、MV·A。

(3)額定電流I1N和I2N額定電流是在額定容量SN和允許溫升條件下，變壓器允許長期通過的工作電流，在三相變壓器中均代表線電流，單位為A、kA。

(4)額定頻率fN額定頻率單位為Hz,fN=50Hz。

(5)短路電壓Ud%短路電壓Ud%也稱阻抗電壓。二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)3.變壓器參數(shù)

(1)額定電二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)(6)空載電流I0當(dāng)變壓器在一次側(cè)額定電壓下，二次繞組空載時(shí),在一次繞組中通過的電流,稱為空載電流。

(7)空載損耗(鐵損)ΔP0空載損耗指變壓器二次側(cè)開路、一次側(cè)加額定電壓時(shí),變壓器產(chǎn)生的損耗。

(8)短路損耗(銅損)ΔPd銅損是指變壓器線圈電阻所引起的損耗。

(9)電壓比變壓器兩組繞組匝數(shù)分別為N1和N2,N1為一次繞組匝數(shù),N2為二次繞組匝數(shù)。二、變壓器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)(6)空載電流I0當(dāng)三、單相變壓器的極性圖3-6線圈減極性繞法及向量三、單相變壓器的極性圖3-6線圈減極性繞法及向量四、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)1)一次、二次繞組的繞向相反。

2)一次、二次繞組的繞向相同，一次接線為Y，二次接線為y(或有零線)，可呈現(xiàn)出12點(diǎn)接線，如圖3-9所示。圖3-8Yyn6點(diǎn)接線四、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)1)一次、二次繞組的繞向相反。

2四、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)3)一次與二次繞組繞向相同，一次接線為Y，二次接線為d，可呈現(xiàn)11點(diǎn)接線(或1點(diǎn)接線)，如圖3-10所示。圖3-10Yd11點(diǎn)(或Yd1點(diǎn))接線四、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)3)一次與二次繞組繞向相同，一次接四、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)表3-1線圈連接的特點(diǎn)和適用范圍四、三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)表3-1線圈連接的特點(diǎn)和適用范圍第二節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)干式變壓器主編第二節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)干式變壓器主編一、干式變壓器概述

我國在20世紀(jì)70年代已引進(jìn)了環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器生產(chǎn)技術(shù)，但技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用非常緩慢。到20世紀(jì)80年代末90年代初，隨著新的干式變壓器生產(chǎn)技術(shù)工藝的引進(jìn)，干式變壓器的應(yīng)用迅速普及，國內(nèi)干式變壓器技術(shù)的發(fā)展也從消化吸收走向自我開發(fā)并達(dá)到國際先進(jìn)水平。至今，國內(nèi)干式變壓器的生產(chǎn)規(guī)模已位居世界第一，不少生產(chǎn)廠的產(chǎn)品技術(shù)水平和開發(fā)能力已經(jīng)進(jìn)入國際先進(jìn)行列。

由于干式變壓器的優(yōu)點(diǎn)突出，目前城市軌道交通供電系統(tǒng)廣泛使用干式變壓器。一、干式變壓器概述

我國在20世紀(jì)70年代二、干式變壓器的分類1.按照主絕緣材料分類

(1)開啟式是一種常用的形式。

(2)封閉式器身處在封閉的外殼內(nèi),與大氣不直接接觸。

(3)澆注式用環(huán)氧樹脂或其他樹脂澆注作為主絕緣,它結(jié)構(gòu)簡單、體積小。

2.按照生產(chǎn)工藝不同分類

(1)浸漬式干式變壓器該種變壓器生產(chǎn)歷史最長，制造工藝也比較簡單。

(2)樹脂干式變壓器樹脂干式變壓器又分為四種結(jié)構(gòu)：樹脂加填料澆注、樹脂澆注、樹脂繞包、樹脂真空壓力浸漬。

二、干式變壓器的分類1.按照主絕緣材料分類

(1)開啟式是二、干式變壓器的分類3.從結(jié)構(gòu)上分類(1)固體絕緣包封繞組由于包封繞組干式變壓器的繞組不易受潮，維護(hù)方便，體積小，所以在城市軌道交通供電系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

(2)不包封繞組這里不再講解。圖3-11環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器結(jié)構(gòu)圖

1—線導(dǎo)電排2—鐵心3—彈簧壓釘4—壓板5—拉板6—穿軛夾緊螺桿7—高壓△接引線8—分接連接片

9—旁軛夾緊螺桿10—底座11—牽引板12—安裝孔13—接地螺母14—下夾件15—高壓線圈

16—低壓線圈17—主氣道18—低壓冷卻氣道19—上夾件20—高壓導(dǎo)電棒

21—高壓絕緣子22—低壓絕緣子23—吊環(huán)24—低壓導(dǎo)電棒二、干式變壓器的分類3.從結(jié)構(gòu)上分類圖3-11環(huán)氧樹脂澆注三、干式變壓器的結(jié)構(gòu)1.線圈繞組部分

干式變壓器的繞組結(jié)構(gòu)基本上與油浸式變壓器相同，多采用圓筒式，較大容量的干式變壓器繞組可采用餅式。干式變壓器在繞組外加上非油絕緣介質(zhì)，以增加線圈的絕緣性能，環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器就是用環(huán)氧樹脂為絕緣材料，以澆注的方式與繞組一起固化，從而減少變壓器線圈的體積。一般情況下，干式變壓器的高壓繞組（線圈）在圓筒的外側(cè)，低壓繞組（線圈）在內(nèi)側(cè)，高壓繞組和低壓繞組之間是冷卻氣道，高壓繞組和低壓繞組共同纏繞在鐵心上。

三、干式變壓器的結(jié)構(gòu)1.線圈繞組部分

干式變壓器三、干式變壓器的結(jié)構(gòu)2.鐵心及器身部分干式變壓器的鐵心除了作為主磁通的通道外，還作為變壓器線圈、器身及其他組件的主要支撐件，所以鐵心一方面通過多片硅鋼片疊片，減少渦流損耗，另一方面利用緊固件、支撐件增加鐵心的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)也減少鐵心噪聲的產(chǎn)生。

三、干式變壓器的結(jié)構(gòu)2.鐵心及器身部分三、干式變壓器的結(jié)構(gòu)3.輔件(風(fēng)機(jī)、外殼、溫控器、溫顯儀、有載開關(guān)等結(jié)構(gòu)輔件)根據(jù)不同的用戶、使用環(huán)境和工作要求，干式變壓器可以增加不同的組件。如：根據(jù)不同的用戶高、低壓接口要求，增加不同形式的出線端子結(jié)構(gòu)（如側(cè)出線、封閉母線等）；根據(jù)不同的環(huán)境和運(yùn)行工況，為提高負(fù)載能力和降低變壓器溫升，增加冷卻設(shè)備，目前一般多采用風(fēng)機(jī)冷卻，風(fēng)機(jī)冷卻一般安裝在底座上，在鐵心和繞組的下方，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷卻氣體通過氣道冷卻繞組及鐵心，并把熱氣體向上排出；根據(jù)使用環(huán)境的差異或用戶的要求，增加保護(hù)外殼，以提高變壓器的防護(hù)等級(jí)，增強(qiáng)變壓器對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)能力。為實(shí)現(xiàn)變壓器的智能監(jiān)控，滿足在任何時(shí)刻對(duì)變壓器實(shí)施溫度控制，變壓器一般都加裝溫度控制設(shè)備。三、干式變壓器的結(jié)構(gòu)3.輔件(風(fēng)機(jī)、外殼、溫控器、溫顯儀、有三、干式變壓器的結(jié)構(gòu)對(duì)供電質(zhì)量要求較高的用戶，因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓波動(dòng)較大，在變壓器負(fù)載的狀態(tài)下需要切換變壓器分接位置改變變壓器電壓比以實(shí)現(xiàn)低壓輸出電壓穩(wěn)定，這樣加裝有載調(diào)壓開關(guān)就可以滿足要求。一般有載調(diào)壓開關(guān)有兩種形式：真空開關(guān)和空氣開關(guān)，一般都選擇真空開關(guān)。三、干式變壓器的結(jié)構(gòu)對(duì)供電質(zhì)量要求較高的用四、干式變壓器的特點(diǎn)1)無油、無污染、難燃阻燃、自熄防火。

2)絕緣溫升等級(jí)高：F級(jí)絕緣，變壓器溫升可達(dá)100K。

3)損耗低、效率高。

4)噪聲小，通?？煽刂圃?0dB以下。

5)局部放電量小(通常10pC以下)，可靠性高，可保證長期安全運(yùn)行，壽命達(dá)30年。

6)抗裂、抗溫度變化，機(jī)械強(qiáng)度高，抗突發(fā)短路能力強(qiáng)。

7)防潮性能好，可在100％濕度下正常運(yùn)行，停運(yùn)后不需干燥處理即可投入運(yùn)行。

8)體積小、重量輕，據(jù)有關(guān)人士統(tǒng)計(jì)，油式變壓器的外形尺寸為干式變壓器的2倍多。四、干式變壓器的特點(diǎn)1)無油、無污染、難燃阻燃、自熄防火。

四、干式變壓器的特點(diǎn)9)不需單獨(dú)的變壓器室，不需吊心檢修及承重梁，節(jié)約土建占地和占空；因無油，不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，不需要集油坑等附屬建筑，減少了土建造價(jià)。

10)安裝便捷，無需調(diào)試，幾乎不需維護(hù)；無需更換和檢查油料，運(yùn)行維護(hù)成本低。

11)配備有完善的溫度保護(hù)控制系統(tǒng)，為變壓器安全運(yùn)行提供可靠保障。四、干式變壓器的特點(diǎn)9)不需單獨(dú)的變壓器室，不需吊心檢修及承五、干式變壓器的選用1)二次額定電壓的確定：一般根據(jù)電力網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的要求確定。

2)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)的確定：配電變壓器常有Dyn11、Yyn0等聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)，推薦選用Dyn11。

3)其他：如短路阻抗等，這些性能參數(shù)都可以從制造廠的樣本、手冊(cè)中查到，再根據(jù)工程情況予以確定。

4)調(diào)壓方式：主要考慮采用何種調(diào)壓方式、調(diào)壓范圍如何等問題。

5)其他配置的選擇：是否配外殼；是否帶風(fēng)機(jī)(強(qiáng)迫風(fēng)冷)；是否配溫度控制箱；是否帶溫度顯示器等，上述這些附件的功能，各制造廠樣本上均有說明，可酌情選擇配置。五、干式變壓器的選用1)二次額定電壓的確定：一般根據(jù)電力網(wǎng)系六、干式變壓器的相關(guān)技術(shù)1.強(qiáng)迫風(fēng)冷

干式變壓器的冷卻方式分為自然空氣冷卻(AN)和強(qiáng)迫空氣冷卻(AF)。自然空冷時(shí)，變壓器可在額定容量下長期連續(xù)運(yùn)行。強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)，變壓器輸出容量可提高50%，適用于斷續(xù)過載運(yùn)行或應(yīng)急事故過載運(yùn)行；由于過載時(shí)，負(fù)載損耗和阻抗電壓增幅較大，處于非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，故不應(yīng)使其處于長時(shí)間連續(xù)過載運(yùn)行。

2.防護(hù)等級(jí)

選用外殼，可防小動(dòng)物（鼠、蛇、貓、雀等）和直徑大于12mm的固體異物進(jìn)入，并能防止短路停電等惡性事故的發(fā)生。防護(hù)等級(jí)主要是防止人體接近殼內(nèi)帶電部分或轉(zhuǎn)動(dòng)部分，防止固體異物進(jìn)入和防止由于進(jìn)水、油等而引起有害影響，它符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。六、干式變壓器的相關(guān)技術(shù)1.強(qiáng)迫風(fēng)冷

干式變壓六、干式變壓器的相關(guān)技術(shù)2.防護(hù)等級(jí)

選用外殼，可防小動(dòng)物（鼠、蛇、貓、雀等）和直徑大于12mm的固體異物進(jìn)入，并能防止短路停電等惡性事故的發(fā)生。防護(hù)等級(jí)主要是防止人體接近殼內(nèi)帶電部分或轉(zhuǎn)動(dòng)部分，防止固體異物進(jìn)入和防止由于進(jìn)水、油等而引起有害影響，它符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。表3-2防護(hù)等級(jí)的代號(hào)及含義六、干式變壓器的相關(guān)技術(shù)2.防護(hù)等級(jí)

選用外殼六、干式變壓器的相關(guān)技術(shù)3.溫度顯示控制系統(tǒng)

干式變壓器的安全運(yùn)行和使用壽命，很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的安全可靠。繞組溫度超過絕緣耐受溫度使絕緣破壞，是導(dǎo)致變壓器不能正常工作的主要原因之一，因此對(duì)變壓器的運(yùn)行溫度的監(jiān)測(cè)及其報(bào)警控制是十分重要的。干式變壓器的溫度顯示控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行溫度的監(jiān)測(cè)及報(bào)警跳閘控制，以使干式變壓器安全運(yùn)行，延長使用壽命。此系統(tǒng)的主要功能如下：六、干式變壓器的相關(guān)技術(shù)3.溫度顯示控制系統(tǒng)

七、干式變壓器的啟用1)短接變壓器的“輸入”與“輸出”接線端子，用絕緣電阻表測(cè)試其與地線的絕緣電阻。

2)變壓器輸入、輸出電源線截面積應(yīng)滿足其電流值大小的要求。

3)輸入、輸出三相電源線應(yīng)按變壓器接線板母線的顏色黃、綠、紅，分別接A相、B相、C相，中性線應(yīng)與變壓器中性線相接，接地線與變壓器外殼相接(如變壓器有機(jī)箱應(yīng)與箱體地線標(biāo)志對(duì)應(yīng)相連接)。

4)先空載通電，觀察測(cè)試輸入輸出電壓符合要求。

5)當(dāng)空載測(cè)試完成且正常后，方可接入負(fù)載。

七、干式變壓器的啟用1)短接變壓器的“輸入”與“輸出”接線端第三節(jié)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器

第三節(jié)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器

一、三相橋式整流電路(６脈波整流電路)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器全部采用三相全波橋式整流，為了提高輸出直流的質(zhì)量，減少諧波，減少對(duì)城市電力系統(tǒng)的影響，一般采用12、24脈波整流電路。圖3-12三相橋式整流電路圖3-13三相橋式整流電路的輸出電壓波形和矢量圖一、三相橋式整流電路(６脈波整流電路)城二、12脈波整流原理圖3-1412脈波整流原理圖二、12脈波整流原理圖3-1412脈波整流原理圖二、12脈波整流原理圖3-1512脈波整流電路及直流輸出波形二、12脈波整流原理圖3-1512脈波整流電路及直流輸出波三、24脈波整流原理圖3-1624脈波整流原理圖三、24脈波整流原理圖3-1624脈波整流原理圖四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)1.基本結(jié)構(gòu)

24脈波整流變壓器系統(tǒng)有各種不同的結(jié)構(gòu)組合。第一種情況下，可以采用單列四臺(tái)變壓器和四臺(tái)全波整流器構(gòu)成24脈波整流變壓器系統(tǒng)，但這種系統(tǒng)占地面積大，維護(hù)復(fù)雜。第二種情況下，可以采用兩臺(tái)變壓器三相三繞組和四臺(tái)全波整流器構(gòu)成24脈波整流變壓器系統(tǒng)。而四臺(tái)整流機(jī)組也可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行組合。四臺(tái)整流機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行，適用于電壓較高的場(chǎng)合；四臺(tái)整流機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，適用于負(fù)荷電流較大（或多負(fù)荷）的場(chǎng)合，城市軌道交通系統(tǒng)多采用這種系統(tǒng)。同時(shí)整流機(jī)組也有不同的結(jié)構(gòu)，既有不可控整流二極管，也可以采用晶閘管。城市軌道交通系統(tǒng)的整流機(jī)組現(xiàn)在多采用大功率整流二極管。四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)1.基本結(jié)構(gòu)

24四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)圖3-1724脈波整流變壓器系統(tǒng)的主電路原理圖2.環(huán)氧澆注牽引整流干式變壓器四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)圖3-1724脈波整流變壓器系統(tǒng)四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)為了減少變壓器低壓繞組之間的相互影響,環(huán)氧澆注牽引整流干式變壓器沿軸向設(shè)置雙線圈的低壓輸出線圈,即所謂的每相鐵心兩線圈軸向雙分裂結(jié)構(gòu),通常要求其分裂系數(shù),基本聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)為Dd0y11。采用了軸向雙分裂結(jié)構(gòu)后，直流閥側(cè)繞組間具有較大的短路阻抗，因此一般不再設(shè)置平衡電抗。圖3-18軸向雙分裂結(jié)構(gòu)

變壓器的繞組布置圖四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)為了減少變壓器低壓四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)3.移相原理

在保證T1和T2具有相同基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,要實(shí)現(xiàn)等效24脈波整流,就必須使T1和T2低壓輸出之間移相15°,經(jīng)過分析,在高壓側(cè)采用延邊三角形移相方法。為了并聯(lián)12脈波整流系統(tǒng)(T1和T2)的平衡運(yùn)行,就必須保證T1和T2具有相同的電氣參數(shù),為此T1和T2在基本聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)Dd0y11基礎(chǔ)上,分別移相7．5°和-7．5°,實(shí)現(xiàn)了T1和T2輸出低壓移相15°的目的,又保證了幾何尺寸和參數(shù)的對(duì)稱。圖3?19所示為延邊三角形移相7．5°和的接線圖和相量圖。四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)3.移相原理

在保證T1和T2具有四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)圖3-19延邊三角形移相7.5°和-7.5°的接線圖和相量圖

a)35kV網(wǎng)側(cè)延邊三角形接線(α=7.5°)b)35kV網(wǎng)側(cè)延邊三角形接線(α=-7.5°)

c)延邊三角形移相7.5°的相量圖d)延邊三角形移相-7.5°的相量圖四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)圖3-19延邊三角形移相7.5°四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)4.一次側(cè)(網(wǎng)側(cè))連接圖3-20延邊三角形矢量圖

a)35kV網(wǎng)側(cè)延邊三角形電壓矢量圖(α=7.5°)

b)35kV網(wǎng)側(cè)延邊三角形電壓矢量圖(α=-7.5°)四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)4.一次側(cè)(網(wǎng)側(cè))連接圖3-20四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)圖3-2124脈波整流電壓矢量分析圖

—1#變壓器二次側(cè)三角形接線A相輸出電壓—1#變壓器三角形接線B相輸出電壓—1#變壓器三角形接線

C相輸出電壓—1#變壓器星形接線A相輸出電壓—1#變壓器星形接線B相輸出電壓—1#變壓器星形

接線C相輸出電壓—2#變壓器三角形接線A相輸出電壓—2#變壓器三角形接線B相輸出電壓—2#

變壓器三角形接線C相輸出電壓—2#變壓器星形接線A相輸出電壓—2#變壓器星形接線B相輸出電壓

—2#變壓器星形接線C相輸出電壓四、24脈波整流變壓器系統(tǒng)圖3-2124脈波整流電壓矢量分五、整流器功率因數(shù)的表示法1.系統(tǒng)狀況

兩套整流機(jī)組分別通過兩臺(tái)斷路器與交流母線相連，而且采用母線不分段方式，以確保輸入電源的一致性。這種方案的兩套整流機(jī)組的進(jìn)線相互獨(dú)立，兩套整流機(jī)組也可以獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)某一整流機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，其保護(hù)裝置使其進(jìn)線斷路器跳閘，故障容易判別。當(dāng)一套整流機(jī)組因故退出運(yùn)行時(shí)，在負(fù)荷較小時(shí)，另一套整流機(jī)組可繼續(xù)運(yùn)行。通過接線的改變，使兩套機(jī)組的脈波輸出相差15°，并且讓兩者并聯(lián)或串聯(lián)運(yùn)行，就會(huì)構(gòu)成24脈波整流機(jī)組系統(tǒng)。只不過當(dāng)一組出現(xiàn)故障時(shí)，就會(huì)輸出12脈波整流系統(tǒng)。整流器和變壓器的接線如所示。五、整流器功率因數(shù)的表示法1.系統(tǒng)狀況

兩套整五、整流器功率因數(shù)的表示法圖3-22整流器和變壓器的接線五、整流器功率因數(shù)的表示法圖3-22整流器和變壓器的接線五、整流器功率因數(shù)的表示法2.計(jì)算方法

用交流裝置電網(wǎng)（一次）側(cè)的每相輸入有功功率P1和視在功率S1之比來表示功率因數(shù)，即表3-3三相全波橋式整流預(yù)期功率因數(shù)五、整流器功率因數(shù)的表示法2.計(jì)算方法

用交流裝置電網(wǎng)（一次五、整流器功率因數(shù)的表示法3.影響功率因數(shù)的因素及改進(jìn)措施

(1)功率因數(shù)的理論值與實(shí)際值從分析知道，城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流機(jī)組的功率因數(shù)對(duì)系統(tǒng)功率因數(shù)貢獻(xiàn)巨大。

(2)整流相數(shù)與功率因數(shù)通過計(jì)算分析知道，增加整流相數(shù)本身就可以提高功率因數(shù)。

(3)安裝補(bǔ)償裝置軌道交通供電系統(tǒng)有許多感性負(fù)載，如電力變壓器、整流機(jī)組、動(dòng)力照明負(fù)載等設(shè)備。五、整流器功率因數(shù)的表示法3.影響功率因數(shù)的因素及改進(jìn)措施

第四節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器和整流器的技術(shù)要求第四節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器和整流器的技術(shù)要求一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器1.110/35kV主變電所變壓器(主變壓器)

主變電所負(fù)責(zé)從國家電力系統(tǒng)獲取電能，并把電能轉(zhuǎn)換成所要求的形式，主要起接受、改變電能形式和分配的作用。完成這一任務(wù)的核心設(shè)備就是變壓器。因此如何選擇合適的變壓器就顯得非常重要。對(duì)于110kV系統(tǒng)，選擇主變電所的變壓器時(shí)，根據(jù)其運(yùn)行的環(huán)境和特點(diǎn)，并根據(jù)其技術(shù)規(guī)格及額定參數(shù)，主要考慮以下因素：

1)選擇變壓器類型。

2)電壓選擇：要求其一次額定電壓為110kV，二次額定電壓為35kV，一次最高電壓為126kV，二次最高電壓為42kV。

3)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)：選擇YNyn0(d11)接線，一次側(cè)調(diào)壓分接抽頭(110±8×1.25%)/35kV，具有17級(jí)調(diào)壓能力。一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器1.110/35kV主變電所一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器4)繞組絕緣水平：在110kV側(cè)，要求額定雷電沖擊耐受電壓550kV(全波)，額定1min工頻耐受電壓230kV。

5)變壓器阻抗電壓選擇10.5%，有時(shí)也可選擇8%，但最大不允許超過14%。

6)變壓器的空載和負(fù)載損耗、空載電流應(yīng)滿足下列要求：對(duì)于容量為31.5MV·A的變壓器，空載損耗不大于21kW；負(fù)載損耗不大于130kW；空載電流不大于0.2%IN。

7)溫升限值：繞組平均溫升小于65K(電阻計(jì)法)，油頂層溫升小于55K(溫度計(jì)法)。

8)承受短路能力：符合GB1094.5—2008的規(guī)定,變壓器在任何分接抽頭時(shí)都應(yīng)能承受三相對(duì)稱短路電流2s，各部位無損壞。

9)過載能力:變壓器應(yīng)滿足在120%額定負(fù)載下連續(xù)運(yùn)行2h。10)在距離變壓器水平距離2m、垂直距離1m處，其噪聲水平應(yīng)小于60dB。

11)使用年限：變壓器的期望壽命為30年。

一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器4)繞組絕緣水平：在110kV一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器2.35/0.4kV動(dòng)力變壓器

動(dòng)力照明供電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)向安全保障設(shè)備、信號(hào)設(shè)備、照明、通風(fēng)、排水、制冷設(shè)備饋送電能。選擇此系統(tǒng)變壓器時(shí)一般從四個(gè)方面考慮：

1)基本參數(shù)的選擇：如一次額定電壓、二次額定電壓、接地方式、相數(shù)等。

2)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)：Dyn11；分接抽頭：(35±2×2.5%)kV，可以實(shí)現(xiàn)5級(jí)調(diào)壓。3)絕緣水平：35kV側(cè)，雷電沖擊耐受電壓200kV(全波)，雷電沖擊耐受電壓220kV(截波)，交流1min耐受電壓85kV；0.4kV側(cè)，沖擊耐受電壓10kV，交流1min耐受電壓3kV。

4)性能要求：阻抗電壓根據(jù)容量的大小可以選取不同的數(shù)值，一般容量越大，阻抗電壓可選得高些；空載損耗和負(fù)載損耗也要選擇得比較小。

一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器2.35/0.4kV動(dòng)力變壓一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器3.35/1.18kV整流變壓器

牽引供電系統(tǒng)整流機(jī)組全部采用三相全波橋式整流，單臺(tái)變壓器為12脈波整流變壓器，兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行構(gòu)成等效24脈波整流變壓器。整流變壓器的基本要求如下：

(1)基本參數(shù)一次額定電壓：35kV一次最高電壓38kV；二次額定電壓1180V。一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器3.35/1.18kV整流變一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器(2)性能參數(shù)

1)耐壓性能：一次側(cè)1min工頻耐壓85kV；二次側(cè)1min工頻耐壓10kV,二次側(cè)雷電沖擊電壓20kV。

2)并聯(lián)運(yùn)行性能：兩臺(tái)變壓器的阻抗電壓不平衡率≤2%；兩臺(tái)整流變壓器一次繞組分別移相7.5°和-7.5°，使兩臺(tái)整流變壓器二次電壓相位差15°，通過整流器獲得24脈波整流。

3)損耗性能：見表3-4。表3-4損耗性能一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器(2)性能參數(shù)

一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器4)短路性能：承受短路電流能力,從無窮大電網(wǎng)獲取電流的變壓器(任何抽頭位置)，在二次側(cè)完全短路持續(xù)時(shí)間2s的情況下，應(yīng)不造成任何熱和機(jī)械損傷，短路后線圈平均最高溫度應(yīng)小于350℃(銅導(dǎo)體線圈)。表3-5短路性能一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器4)短路性能：一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器(3)進(jìn)線方式高壓進(jìn)線最普遍的方式為電纜下進(jìn)線，制造廠加電纜支架；配線走電纜橋架時(shí)，可由上部進(jìn)線。

1)電纜：當(dāng)整流變壓器的容量較小(一般為200kV·A以下)時(shí)，電流小，因此導(dǎo)線截面積小，在這種情況下一般采用電纜出線。

2)一般情況下，設(shè)銅排出線端子，上接引出線形式較多。3)低壓封閉母線(或稱插接式母排、密集型母線槽)：對(duì)IP20，外殼頂配封母法蘭，方便與封母終端盒連接；對(duì)IP00(無外殼)，可供封母端子。

4)橫排側(cè)出線：由于干式變壓器沒有油，也就沒有火災(zāi)、爆炸、污染等問題，所以干式變壓器可與低壓屏置于同一配電室內(nèi)，并可與低壓屏并列布置在一起。

5)立排側(cè)出線：若母排為豎向布置的低壓屏，變壓器可提供立排側(cè)向出線，變壓器的出線在柜內(nèi)直接與低壓屏母排連接。一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器(3)進(jìn)線方式高壓進(jìn)線最普遍二、整流機(jī)組和整流器性能1.整流機(jī)組的基本要求

牽引供電系統(tǒng)整流變壓器的設(shè)計(jì)應(yīng)和整流器相匹配，形成整流機(jī)組。整流機(jī)組的效率在額定負(fù)載下應(yīng)不小于98%，每套整流機(jī)組的功率因數(shù)在額定負(fù)荷下應(yīng)不小于0．95；整流機(jī)組的固有電壓調(diào)整率為6%；整流機(jī)組負(fù)載特性：反電動(dòng)勢(shì)、再生。

2.整流器

牽引供電系統(tǒng)整流器采用自然風(fēng)冷式，用于戶內(nèi)安裝；單臺(tái)整流器的額定功率可以選擇2000～4000kW；網(wǎng)側(cè)額定交流電壓為1180V，額定直流電壓為1500V，額定直流電流為1500～2700A；空載電壓為1640V，直流側(cè)空載情況下,整流變壓器施加（35+5%）kV的交流電壓時(shí),直流側(cè)輸出電壓不超過1800V，最低值為1000V。直流750V系統(tǒng)，最低值為500V，最高值為900V。二、整流機(jī)組和整流器性能1.整流機(jī)組的基本要求

二、整流機(jī)組和整流器性能1)整流方式:城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器全部采用三相全波橋式整流，選擇平板式二極管，而且一般采用國內(nèi)最高品質(zhì)的產(chǎn)品。

2)電壓調(diào)整(見表3-6):當(dāng)直流負(fù)載在0.5%～300%范圍內(nèi)變化時(shí),電壓變化應(yīng)為線性。表3-6電壓調(diào)整二、整流機(jī)組和整流器性能1)整流方式:城市軌道交通牽引供電系二、整流機(jī)組和整流器性能3)整流器耐壓:整流器主電路應(yīng)能承受5kV的工頻耐壓1min，輔助電路和主電路應(yīng)電氣隔離，并能承受2kV工頻耐壓1min。

4)承受短路電流能力：整流器應(yīng)能承受由于直流側(cè)短路而產(chǎn)生的短路電流的沖擊，直至斷路器跳閘。5)保護(hù)能力：整流器應(yīng)具有內(nèi)部短路保護(hù)能力。

6)整流器應(yīng)具有自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集裝置和液晶顯示功能。

二、整流機(jī)組和整流器性能3)整流器耐壓:整流器主電路應(yīng)能承受第五節(jié)變壓器的運(yùn)行與維護(hù)

第五節(jié)變壓器的運(yùn)行與維護(hù)

一、變壓器的運(yùn)行1.變壓器啟用前的準(zhǔn)備工作

1)在啟用變壓器前,應(yīng)檢查各級(jí)電壓一次回路中的設(shè)備以及變壓器分接頭位置，并從母線開始檢查，到變壓器的出線為止。

2)應(yīng)檢查臨時(shí)接地線、遮欄和工作牌等是否均已撤除，全部工作票是否都已交回。

3)測(cè)定變壓器繞組的絕緣電阻合格后，方可啟用變壓器。

一、變壓器的運(yùn)行1.變壓器啟用前的準(zhǔn)備工作

1)在一、變壓器的運(yùn)行2.變壓器的操作原則

投入運(yùn)行后，它的工作狀態(tài)并不是一直不改變的。一般來說電氣設(shè)備分為運(yùn)行、備用、檢修三種狀態(tài)。變壓器也必須在三者之間轉(zhuǎn)變。變壓器由運(yùn)行、備用、檢修三種狀態(tài)中的一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)所進(jìn)行的操作叫做變壓器的倒閘操作。倒閘操作必須按照一定的要求進(jìn)行，有嚴(yán)格操作順序和規(guī)程。一、變壓器的運(yùn)行2.變壓器的操作原則

投入運(yùn)行后一、變壓器的運(yùn)行1)若大型變壓器都裝有斷路器，斷、合閘必須使用斷路器，對(duì)空載變壓器來講，也應(yīng)如此。

2)變壓器送電操作順序：停電時(shí)應(yīng)先停負(fù)載側(cè)，后停電源側(cè)；送電時(shí)與上述過程相反,即先送電源側(cè)(或者說一次側(cè))，然后再送負(fù)載側(cè)，而且要由少到多，依次增加負(fù)載設(shè)備。

3)在電源側(cè)裝隔離開關(guān)，負(fù)載側(cè)裝斷路器的電路中，送電時(shí)，應(yīng)先合電源側(cè)隔離開關(guān)，后合負(fù)載側(cè)斷路器；停電時(shí)，應(yīng)先斷負(fù)載側(cè)斷路器，后斷電源側(cè)隔離開關(guān)。

4)在用無載調(diào)壓分接開關(guān)調(diào)整電壓時(shí)，應(yīng)將變壓器與電網(wǎng)斷開后，才可改變變壓器的分接頭位置，并應(yīng)注意分接頭位置的正確性。5)變壓器停送電操作的要求：一是送電前，應(yīng)檢查變壓器中性點(diǎn)接地方式是否正確，檢查三相分接頭位置，應(yīng)保持一致；二是停電后，對(duì)于油變壓器應(yīng)將變壓器的重瓦斯保護(hù)由“跳閘”改為“信號(hào)”等；三是對(duì)強(qiáng)油循環(huán)冷卻的變壓器，不開潛油泵不準(zhǔn)投入運(yùn)行。一、變壓器的運(yùn)行1)若大型變壓器都裝有斷路器一、變壓器的運(yùn)行

3.變壓器運(yùn)行注意事項(xiàng)

1)變壓器投入運(yùn)行前，應(yīng)根據(jù)變壓器銘牌和分接指示牌將分接片或有載開關(guān)調(diào)到合適的位置。

2)變壓器應(yīng)在空載時(shí)合閘投運(yùn)，合閘涌流峰值最高可達(dá)10倍額定電流左右。

3)變壓器投入運(yùn)行后，所帶負(fù)載應(yīng)由輕到重，并檢查產(chǎn)品有無異響，切忌盲目一次大負(fù)載投入。4)變壓器過載運(yùn)行應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或廠家技術(shù)手冊(cè)中的過載能力曲線，帶風(fēng)冷系統(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)強(qiáng)行起動(dòng)風(fēng)機(jī)。

5)變壓器退出運(yùn)行后，一般不需要采取其他措施即可重新投入運(yùn)行，但是如果在高溫、高濕情況下，變壓器已發(fā)生凝露現(xiàn)象，那么必須經(jīng)干燥處理后，變壓器方能重新投入運(yùn)行。一、變壓器的運(yùn)行

3.變壓器運(yùn)行注意事項(xiàng)

1)變二、變壓器的維護(hù)1.變壓器的正常維護(hù)

為了保證變壓器能正常運(yùn)行，需對(duì)它進(jìn)行定期檢查維護(hù)。

1)在干燥清潔的場(chǎng)所，一般每年或更長一點(diǎn)時(shí)間進(jìn)行一次檢查。

2)檢查時(shí)，如發(fā)現(xiàn)有過多的灰塵或異物聚集，則必須清除，以保證空氣流通和防止絕緣擊穿。

3)檢查緊固件、連接件是否松動(dòng)，導(dǎo)電零件有無生銹腐蝕的痕跡，還要觀察絕緣表面有無爬電痕跡和碳化現(xiàn)象，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)通知廠家進(jìn)行處理。

4)干式變壓器運(yùn)行若干年(建議五年)后，做一下絕緣電阻測(cè)試和直流電阻測(cè)試來判斷變壓器能否繼續(xù)運(yùn)行，一般無需進(jìn)行其他測(cè)試。

二、變壓器的維護(hù)1.變壓器的正常維護(hù)

為了保證變壓器能正常運(yùn)二、變壓器的維護(hù)2.變壓器的日常維修檢查(1)現(xiàn)象日常的維修檢查就是從外觀檢查澆注型干式變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

1)變壓器運(yùn)行中發(fā)出的“嗡嗡”聲有變化，聲音時(shí)大、時(shí)小。

2)變壓器運(yùn)行中除“嗡嗡”聲外，內(nèi)部有時(shí)發(fā)出“哇哇”聲。

3)變壓器運(yùn)行中發(fā)出的“嗡嗡”聲音變悶、變大。

4)變壓器運(yùn)行中內(nèi)部有“吱吱”、“咕隆”等異常聲音。

5)變壓器內(nèi)部發(fā)生強(qiáng)烈的電磁振動(dòng)噪聲。

6)變壓器運(yùn)行中發(fā)出很大的電磁振動(dòng)噪聲。

7)變壓器運(yùn)行中發(fā)出尖而粗的聲音。

二、變壓器的維護(hù)2.變壓器的日常維修檢查二、變壓器的維護(hù)(2)處理方法

1)通過操作使變壓器正常運(yùn)行，這些操作有切除故障設(shè)備、改變運(yùn)行方式、減少負(fù)載等。2)減少大容量動(dòng)力設(shè)備起動(dòng)次數(shù)。

3)降低變壓器負(fù)載，或更換大容量變壓器，防止變壓器過載運(yùn)行。

4)停電檢修變壓器，處理內(nèi)部故障。

5)檢修變壓器緊固夾緊裝置，加強(qiáng)變壓器地角的牢固、穩(wěn)定性。

6)檢查系統(tǒng)中的短路、接地故障并進(jìn)行處理。二、變壓器的維護(hù)(2)處理方法

1)通過操作使變壓器正常運(yùn)行三、變壓器無勵(lì)磁分接開關(guān)的維護(hù)及故障處理1.無勵(lì)磁分接開關(guān)的維護(hù)檢查

1)無勵(lì)磁開關(guān)常見的故障是導(dǎo)電部分接觸不良，接觸電阻增大使觸頭發(fā)熱，使變壓器油劣化。

2)檢查分接開關(guān)是否靈活、到位。

3)要檢查所用絕緣體是否完好，有無破損，分接線是否牢固。

4)檢查機(jī)械零部件是否齊全完好，小軸、銷子是否合適。

5)檢查器身連箱蓋結(jié)構(gòu)的變壓器分接開關(guān)時(shí)，應(yīng)檢查其在箱蓋上是否固定牢固。

6)要求分接開關(guān)的觸頭位置與指示位置一致，三相位置也要一致。

7)測(cè)量靜、動(dòng)觸頭在接觸位置時(shí)的線圈直流電阻值，并與出廠值比較應(yīng)符合要求。8)單相無勵(lì)磁分接開關(guān)的裝配要求操動(dòng)聯(lián)桿長短合適，在現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)要做好原始記錄。

三、