模塊3 變壓器及整流原理《城市軌道交通供電》教學(xué)課件

《城市軌道交通供電》?精品課件合集第X章XXXX模塊3

變壓器及整流原理變壓器及整流原理

二、變壓器的極性和組別

一、變壓器基礎(chǔ)知識

四、電力變壓器繼電保護(hù)三、城市軌道交通供電系統(tǒng)干式變壓器變壓器及整流原理

六、牽引供電系統(tǒng)整流原理五、整

流

原

理

八、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器和整流器的技術(shù)要求及選擇七、整流器功率因數(shù)九、變壓器運(yùn)行與維護(hù)第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識

城市軌道交通供電系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，它有各種各樣的變電所組成，包括主變電所、牽引變電所和降壓變電所。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。牽引變電所負(fù)責(zé)從主變電所獲取電能，并把電能轉(zhuǎn)換成所要求的形式，主要起接受、整流、分配的作用，主要負(fù)責(zé)向動(dòng)車組供電。降壓變電所，也是從主變電所獲取電能，但主要面向動(dòng)力照明、信號等系統(tǒng)供電。不同種類的變電所內(nèi)有不同的變壓器，因此為了了解城市軌道交通供電系統(tǒng)就必須對變壓器有所了解。此外牽引供電系統(tǒng)還要把交流變換成直流，因此還必須了解整流的基礎(chǔ)知識。

變電所的核心設(shè)備是變壓器。變壓器是一種靜止電機(jī)，它可以將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。根據(jù)變壓器的用途和使用的場合，分為電力變壓器、整流變壓器、測量及儀表用變壓器等多個(gè)種類。電力變壓器包括升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器等。第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識一、變壓器的工作原理及類型

1.變壓器的工作原理如圖3.1所示，變壓器一般由一個(gè)鐵芯和兩個(gè)繞組。鐵芯提供磁通的閉合路徑。兩個(gè)繞組：一次側(cè)繞組（原邊）N1，二次側(cè)繞組（副邊）N2。當(dāng)一次繞組接交流電壓后，電流i0，該電流在鐵芯中產(chǎn)生一個(gè)交變的主磁通

。

在兩個(gè)繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢和。如果略去繞組電阻和漏抗壓降，則

＝＝

＝kk定義為變壓器的變比。第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識一、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、鐵芯形式、冷卻方式等特征分類。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；按鐵芯形式劃分，有芯式和殼式（見圖3.2）；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。油浸式變壓器一般又分為自然冷卻、風(fēng)冷卻和強(qiáng)迫風(fēng)冷卻。風(fēng)冷卻，在散熱器上安裝風(fēng)扇；強(qiáng)迫風(fēng)冷卻，在風(fēng)冷卻的基礎(chǔ)上還裝有潛油泵，以促進(jìn)循環(huán)。此外，對于大型變壓器還采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。干式變壓器繞組置于氣體中（一般置于空氣或六氟化硫氣體中），或是澆注環(huán)氧樹脂絕緣。目前，在城市軌道交通供電系統(tǒng)牽引變電所多采用澆注環(huán)氧樹脂絕緣。第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識一、變壓器的工作原理及類型3.變壓器的型號變壓器的型號分為兩部分：前半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；后半部分由數(shù)字組成，表示變壓器的容量和高壓線圈的電壓等級。第一部分表示相數(shù)，D表示單相，S表示三相。第二部分表示冷卻方式，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。第三部分表示電壓等級，S表示三級電壓；無S表示兩級電壓。其他：O表示全絕緣；L表示防雷；Z表示有載調(diào)壓。此外AN表示干式自冷卻；AF表示干式風(fēng)冷卻；ONAN表示油浸自冷卻；ONAF表示油浸風(fēng)冷卻；OFAF表示強(qiáng)油風(fēng)冷卻；OFWF表示強(qiáng)油水冷卻，后兩種方式一般應(yīng)用于高壓大型變壓器。第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識二、結(jié)構(gòu)（電力變壓器）及參數(shù)變壓器主要部件是繞組和鐵芯（器身）。繞組是變壓器的電路，鐵芯是變壓器的磁路。二者構(gòu)成變壓器的核心即電磁部分。除了電磁部分，還有油箱、冷卻裝置、絕緣套管、調(diào)壓和保護(hù)裝置等部件。

1.鐵芯和繞組鐵芯形式：變壓器的鐵芯形式有芯式和殼式結(jié)構(gòu)兩種，芯式結(jié)構(gòu)又稱內(nèi)鐵式，殼式又稱外鐵式，如圖3.3所示。

鐵芯柱截面形狀：小型變壓器做成方形或者矩形，而大型變壓器做成階梯形。容量大則級數(shù)多。一般用絕緣扁（a）芯式

（b）殼式圖3.3芯式和殼式結(jié)構(gòu)1—鐵芯；2—繞組第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識銅線或圓銅線在繞線模上繞制而成。繞組套裝在變壓器鐵芯柱上，低壓繞組在內(nèi)層，高壓繞組套裝在低壓繞組外層，以便于絕緣，如圖3.4所示。

繞組：繞組通常采用絕緣銅線繞制而成，有時(shí)候也用鋁線。匝數(shù)多者為高壓繞組，匝數(shù)少者為低壓繞組。按高壓繞組和低壓繞組的排列位置的不同，又分為同芯式和交疊式。同心式是把一次、二次繞組分別繞成不同直徑的圓筒形成線圈套裝在鐵芯柱上。高壓繞組和低壓繞組之間用絕緣材料相互隔開。為便于絕緣和高壓繞組抽頭，一般將高壓繞組放在外邊。（a）四片式鐵芯交疊方法

（b）六片式鐵芯每層排列法圖3.4交疊方法第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識2.油、油箱、冷卻、安全裝置油浸式變壓器（見圖3.5）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。變壓器油起兩個(gè)作用：①在變壓器繞組與繞組、繞組與鐵芯及油箱之間起絕緣作用；②變壓器油受熱后產(chǎn)生對流，對變壓器鐵芯和繞組起散熱作用。圖3.5油浸式變壓器1—銘牌；2—信號式溫度計(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

第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識3.變壓器的額定值（1）額定電壓U1N和U2N。單位為V或者

kV。U1N為正常運(yùn)行時(shí)一次側(cè)應(yīng)施加的電壓。U2N為二次側(cè)額定電壓，它是二次側(cè)處于空載狀態(tài)時(shí)的電壓。三相變壓器中，額定電壓指的是線電壓。（2）額定容量SN。單位為V·A、kV·A、MV·A，SN為變壓器的視在功率。通常把變壓器1、2次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)為相同。額定容量對變壓器的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)影響很大。變壓器的額定容量也與電壓等級密切相關(guān)。電壓低，容量大時(shí)，電流就大，損耗也大；電壓高，容量小時(shí)，因絕緣比例過大，變壓器的結(jié)構(gòu)尺寸就相對增大。一般情況下，電壓高，容量大；電壓低，容量小。第一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識（3）額定電流I1N和I2N單位為A、kA。在三相變壓器中均代表線電流。對單相：

I1N＝

，I2N＝

（3.3）對三相：I1N＝

，I2N＝

（3.4）（4）額定頻率fN。單位為Hz，fN＝50

Hz。第二節(jié)

變壓器的極性和組別變壓器在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)不同的需要，把原、次邊連接成不同的形式。連接組別表示變壓器各相的連接方式和一、二次線電壓的相位關(guān)系。三相變壓器一、二次采用不同連接時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)不同的連接組別。三相線圈主要有星形連接（Y）、三角形連接（D）兩種連接方式。根據(jù)變壓器初、次級線圈線電壓的相位關(guān)系，把變壓器線圈的連接分成各種不同的組合，稱為線圈的連接組。為了區(qū)別不同的連接組，常采用時(shí)鐘表示法，即把高壓側(cè)線電壓的向量作為時(shí)鐘的長針，固定在12點(diǎn)上，以低壓側(cè)線電壓的向量作為時(shí)鐘的短針，看短針指在哪一個(gè)數(shù)字上，就作為該連接組的組別號。三相連接組的組號，與線圈的連接、繞向和線圈的標(biāo)法有關(guān)，可以連接成12個(gè)組號。第二節(jié)

變壓器的極性和組別一、單相變壓器的極性如果單相變壓器的一次、二次線圈的繞向相同，則該變壓器呈現(xiàn)減極性，如圖3.6所示，UA與Ua差0°（即一次和二次相差0°）圖3.6線圈減極性繞法及向量第二節(jié)

變壓器的極性和組別一、單相變壓器的極性如果單相變壓器的一次、二次線圈的繞向相反，則該變壓器呈現(xiàn)加極性，如圖3.7所示，UA與Ua差180°（即一次和二次相差180°）圖3.7線圈加極性繞法及向量第二節(jié)

變壓器的極性和組別二、三相變壓器的組別三相變壓器一、二次側(cè)線電壓間的夾角取決于線圈的連接法，二次線電壓落后一次線電壓的角度有30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°、360°十二種，分別對應(yīng)為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12點(diǎn)接線，常用的主要接線組別有：（1）一次、二次線圈的繞向相反。一次接線為Y，二次接線為y（或有零線），可呈現(xiàn)出6點(diǎn)接線，如圖3.8所示。圖3.8Y,yn6點(diǎn)接線第二節(jié)

變壓器的極性和組別二、三相變壓器的組別（2）一次、二次線圈的繞向相同，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3.9Y,yn12點(diǎn)接線第二節(jié)

變壓器的極性和組別二、三相變壓器的組別（3）一次與二次線圈繞向相同時(shí)，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。（a）

（b）圖3.10Y,d11點(diǎn)（或Y,d1點(diǎn)）接線第三節(jié)

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干式變壓器1965年德國T.U公司生產(chǎn)了第1臺環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器，采用鋁導(dǎo)體線圈，外層以環(huán)氧樹脂做絕緣，解決了空氣絕緣干式變壓器絕緣強(qiáng)度不高的問題。環(huán)氧樹脂是一種不燃的固體絕緣材料，這樣的干式變壓器具有絕緣強(qiáng)度高、不會(huì)燃燒爆炸、無需保養(yǎng)維修、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍尤其是歐洲迅速得到了廣泛的應(yīng)用。在短短的30年中，環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器在技術(shù)、工藝和材料上不斷進(jìn)步，成為變壓器家族中非常重要的分支?，F(xiàn)在的環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器大多采用銅導(dǎo)體線圈，以絕緣等級為F級或H級的樹脂真空澆注而成。在降低損耗、減小噪音、提高可靠性、增大單臺容量等方面不斷取得新的進(jìn)展。今天，在城市建筑、交通、能源、化工等多種場所，環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)廣泛和普遍，由于不同使用技術(shù)的要求，環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器又發(fā)展出配電變壓器、電力變壓器、隔離變壓器、整流變壓器、電爐變壓器、勵(lì)磁變壓器、牽引整流變壓器等種類。第三節(jié)

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干式變壓器一、分類與特點(diǎn)干式變壓器是防災(zāi)型變壓器用量最大的一種。干式變壓器的鐵芯和繞組都不浸在任何液體中，一般適用于安全防火要求較高的場合。目前制造技術(shù)已成熟，國內(nèi)外許多工廠能大批量生產(chǎn)。國內(nèi)外產(chǎn)量最大的工廠干式變壓器年生產(chǎn)量已分別超過3

000

MV·A（國外）和2

000

MV·A（國內(nèi)）。它適應(yīng)高污穢、高溫、潮濕的環(huán)境，具有阻燃、難燃、無公害、免維護(hù)等的優(yōu)點(diǎn)，因而用量很大。目前，干式變壓器最高電壓等級已達(dá)35

kV，最大容量為20

MV·A。干式變壓器按不同特點(diǎn)分為以下幾種：第1種是開啟式，器身與大氣相聯(lián)通，適用于干燥而潔凈的室內(nèi)環(huán)境，由于空氣的絕緣強(qiáng)度和散熱性比油差，所以空氣作為絕緣的干式變壓器用于公共建筑物、車間等場合；第2種是封閉式，與大氣不相聯(lián)通，可用于更為惡劣的環(huán)境，一般充以絕緣強(qiáng)度和散熱能力勝于空氣的其他氣體，如充以2～3個(gè)大氣壓的六氟化硫并加以強(qiáng)迫循環(huán)；第3種是澆注式，用環(huán)氧樹脂澆注作為主絕緣，其結(jié)構(gòu)簡單，體積小。第三節(jié)

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干式變壓器一、分類與特點(diǎn)

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。導(dǎo)線采用玻璃絲包，墊塊用相應(yīng)的絕緣等級材料熱壓成型。隨浸漬漆的不同，變壓器絕緣等級分為B、F、H、C級，主縱絕緣的空道全部以空氣為絕緣物質(zhì)。由于此種變壓器受外界環(huán)境的影響比樹脂大，在國內(nèi)外產(chǎn)量均趨于減少。2.樹脂干式變壓器樹脂干式變壓器分為四種結(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。雖然采用的設(shè)備投資大，但安裝、維護(hù)費(fèi)用低。第三節(jié)

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干式變壓器二、樹脂澆注式干式變壓器的特點(diǎn)（1）無油、無污染、難燃阻燃、自熄防火。IEC60076—11標(biāo)準(zhǔn)制定了兩種耐火等級F0級和F1級。F0級為規(guī)定耐火性能，不采取特殊措施。F1級有火災(zāi)危險(xiǎn)的變壓器，能限制燃燒的發(fā)生，盡可能減小有毒物質(zhì)和黑煙的排放。（2）絕緣溫升等級高：F級絕緣，變壓器溫升可達(dá)100

K（熱力學(xué)溫標(biāo)）。采用絕緣溫升等級高的絕緣材料。（3）損耗低、效率高。（4）噪聲小，通?？煽刂圃?0

dB以下。（5）局部放電量小，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。第三節(jié)

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干式變壓器二、樹脂澆注式干式變壓器的特點(diǎn)（8）體積小、重量輕，據(jù)有關(guān)人士統(tǒng)計(jì)，油變的外形尺寸為干變的2倍多。（9）不需單獨(dú)的變壓器室，不需吊芯檢修及承重梁，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，無須調(diào)試，幾乎不需維護(hù)；無須更換和檢查油料，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。從低噪、節(jié)能、防火、節(jié)省土建造價(jià)、運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)以及長達(dá)30年的壽命等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能比較，干式變壓器顯現(xiàn)出其明顯的優(yōu)越性。第三節(jié)

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干式變壓器三、干式變壓器結(jié)構(gòu)具有無油、免維修、難燃防火、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的干式變壓器一般由線圈繞組、鐵芯、器身及其他輔件組成，下面以環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器為例介紹干式變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.線圈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）在圓筒的外測，低壓繞組（線圈）在內(nèi)測，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芯上。第三節(jié)

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干式變壓器三、干式變壓器結(jié)構(gòu)2.鐵芯及器身部分干式變壓器的鐵芯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。所以鐵芯一方面是通過多片硅鋼片疊片減少渦流損耗，另一方面利用緊固件、支撐件增加鐵芯的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)也減少鐵芯噪聲的產(chǎn)生。一臺干式變壓器，最基本的結(jié)構(gòu)，除了線圈繞組和鐵芯以外，還要有器身部分，它主要包括出線端子、變壓器底座以及接地結(jié)構(gòu)等，以方便用戶安裝和固定，保證用戶的使用安全。第三節(jié)

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干式變壓器三、干式變壓器結(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、不同的使用環(huán)境、不同的工作要求，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，在鐵芯和繞組的下方，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷卻氣體通過氣道冷卻繞組及鐵芯，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，增強(qiáng)變壓器對外部環(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；對供電質(zhì)量要求較高的用戶，需要變壓器要電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，變壓器負(fù)載的狀態(tài)下切換變壓器分接位置改變壓器變比以實(shí)現(xiàn)低壓輸出電壓穩(wěn)定，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)有兩種型式：真空開關(guān)和空氣開關(guān)，一般都選擇真空開關(guān)。第三節(jié)

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干式變壓器四、制造過程1.線圈制造干式變壓器的制造中，生產(chǎn)周期最長的就是線圈部分。它由導(dǎo)線與絕緣材料組成。環(huán)氧樹脂澆注干式變壓器主要經(jīng)過繞制、干燥、樹脂真空澆注、固化、打磨、試驗(yàn)等過程，才能送到下一裝配工序。線圈的好壞與繞制的正確性，絕緣材料和導(dǎo)線的質(zhì)量，固化的工藝有十分密切的關(guān)系。2.鐵芯制造為減少渦流損耗，鐵芯多采用冷軋有取向低損耗硅鋼片，多片疊裝的形式。硅鋼片經(jīng)過剪片機(jī)剪制成型，按一定順序疊成鐵芯后，以緊固件壓緊，檢驗(yàn)無操作問題后才進(jìn)入下一裝配工序。第三節(jié)

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干式變壓器四、制造過程3.器身裝配當(dāng)線圈和鐵芯準(zhǔn)備就緒后，開始總裝配，將線圈裝入鐵芯并固定，加裝器身部分。這一裝配工序必須小心，以防造成不必要的損壞，或因器身裝配時(shí)不夠牢固而在運(yùn)行過程中產(chǎn)生過多的噪音。為滿足用戶的多方面要求，往往在變壓器基本的結(jié)構(gòu)外增加其他相應(yīng)的組件，如特殊的出線端子（側(cè)出線，封閉母線）、風(fēng)機(jī)、外殼、溫控器、有載調(diào)壓開關(guān)等。第三節(jié)

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干式變壓器五、試

驗(yàn)

1.出廠試驗(yàn)

2.型式試驗(yàn)

3.特殊試驗(yàn)

4.局部放電試驗(yàn)第三節(jié)

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干式變壓器六、干式變壓器的選用干式變壓器的選用要首先根據(jù)負(fù)荷計(jì)算來確定變壓器容量和臺數(shù)，然后根據(jù)工程具體情況，環(huán)境、系統(tǒng)特點(diǎn)、運(yùn)行要求等確定變壓器的性能參數(shù)。（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。（2）聯(lián)結(jié)組別的確定。配電變常有D,yn11，Y,yn0等聯(lián)結(jié)組別，推薦選用D,yn11。（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、手冊中查到，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。通常采用無勵(lì)磁調(diào)壓，即一、二次側(cè)均切斷電源時(shí)，在高壓側(cè)人工進(jìn)行調(diào)壓，分接范圍常用±2×2.5%。若要求電源電壓穩(wěn)定，可選用有載自動(dòng)調(diào)壓，即通過有載調(diào)壓開關(guān)、自動(dòng)調(diào)整高壓分接頭，以保持輸出電壓的穩(wěn)定，分接范圍常用±4×2.5%。（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。第三節(jié)

城市軌道交通供電系統(tǒng)

干式變壓器七、選型中的幾個(gè)技術(shù)問題1.強(qiáng)迫風(fēng)冷變壓器的額定容量是在自然空氣冷卻下長期運(yùn)行的容量，在應(yīng)急情況下，啟動(dòng)強(qiáng)迫風(fēng)冷系統(tǒng)可使變壓器在1.5倍額定容量下運(yùn)行。2.防護(hù)方式選用外殼，可防小動(dòng)物（鼠、蛇、貓、雀等）和直徑大于12

mm固體異物進(jìn)入，防止短路停電等惡性事故的發(fā)生。3.溫度顯示控制系統(tǒng)干式變壓器的溫度顯示控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行溫度的監(jiān)測及報(bào)警跳閘控制，為使干式變壓器安全運(yùn)行、延長使用壽命。其主要功能如下：風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制：負(fù)荷增大，變壓器運(yùn)行溫度上升，當(dāng)繞組溫度達(dá)某一數(shù)值（一般整定為110

C），系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻；當(dāng)繞組溫度降低至某一數(shù)值（一般整定在90

C）時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止風(fēng)機(jī)。110

C

──

風(fēng)機(jī)啟動(dòng)；90

C

──

風(fēng)機(jī)停止。第三節(jié)

城市軌道交通供電系統(tǒng)

干式變壓器七、選型中的幾個(gè)技術(shù)問題超溫報(bào)警、跳閘：運(yùn)行中，若干變溫度繼續(xù)升高，當(dāng)達(dá)到F級絕緣所能耐受的極限155

C時(shí)，系統(tǒng)輸出超溫報(bào)警信號；若溫度再上升達(dá)某值（通常整定在170

C），變壓器已不能繼續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)輸出超溫跳閘信號，迅即切斷干變電源。155

C

──

告警；170

C

──

跳閘。溫度顯示：可隨時(shí)顯示各相繞組溫度，常用數(shù)字顯示，還可用4～20

mA輸出，也可配計(jì)算機(jī)接口，遠(yuǎn)傳顯示及報(bào)警。4.高壓進(jìn)線最普遍的方式為電纜下部進(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。低壓出線方式及其接口配合。電纜：容量?。ㄒ话?00

kV·A以下），電流小，導(dǎo)線截面小，均采用電纜出線。常規(guī)設(shè)銅排出線端子，上接引出線為多。第三節(jié)

城市軌道交通供電系統(tǒng)

干式變壓器七、選型中的幾個(gè)技術(shù)問題5.橫排側(cè)出線干式變壓器沒有油，也就沒有火災(zāi)、爆炸、污染等問題，因此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。變壓器可采用橫排側(cè)向出線與低壓屏母排直接連接。立排側(cè)出線：若母線排為豎向布置的低壓屏?xí)r，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。進(jìn)出線經(jīng)過這些處理后，外表就見不到裸母線，使整個(gè)配電室整齊美觀，并使用電更安全可靠。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)一、變壓器的狀態(tài)及保護(hù)1.變壓器的故障變壓器的故障一般分為兩種：一是油箱內(nèi)部故障；二是油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障：各項(xiàng)繞組之間的相間短路；單項(xiàng)繞組部分線匝之間的匝間短路；單項(xiàng)繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障。油箱外部故障：引出線的相間短路；絕緣套管閃爍或破壞引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路。2.變壓器不正常工作狀態(tài)外部短路或過負(fù)荷引起的過電流；油箱漏油造成油面降低；變壓器中性點(diǎn)接地；外加電壓過高或頻率降低引起的過勵(lì)磁等。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)一、變壓器的狀態(tài)及保護(hù)3.應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置（1）瓦斯保護(hù)。一般有重瓦斯和輕瓦斯保護(hù)，防御變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低。輕瓦斯給出信號；而重瓦斯則會(huì)引起跳閘，直接切斷電源，應(yīng)用于油浸式變壓器。對于城市軌道交通系統(tǒng)變壓器，由于采用干式變壓器，因此不設(shè)瓦斯保護(hù)。（2）縱差動(dòng)保護(hù)和電流速斷保護(hù)。防御變壓器繞組和引出線的多相短路、大電流接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路，是城市軌道交通系統(tǒng)變壓器主要的保護(hù)形式。（3）相間短路的后備保護(hù)。作為（1）、（2）的后備，一般設(shè)置過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)和負(fù)序過電流、零序電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、過勵(lì)磁保護(hù)。零序電流保護(hù)用于防御大電流接地系統(tǒng)中變壓器外部接地短路。這也是城市軌道交通系統(tǒng)變壓器必須安裝的保護(hù)形式。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)二、變壓器差動(dòng)保護(hù)1.變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)基礎(chǔ)知識（1）變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。是利用比較變壓器兩側(cè)電流的幅值和相位的原理構(gòu)成的。把變壓器兩側(cè)的電流互感器按差接法接線，在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之差，其值接近為零，繼電器不動(dòng)作；在內(nèi)部故障時(shí)，流入繼電器的電流為兩側(cè)電流之和，其值為短路電流，繼電器動(dòng)作。由此可見，變壓器兩側(cè)電流互感器的接線正確與否，將直接影響到縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作可靠性。將三相變壓器連接組別的概念及其測試方法引入兩側(cè)電流互感器的接線，可以在投運(yùn)前有效地保證變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)電流回路的接線正確。圖中符號下標(biāo)為1的表示互感器原邊電流，符號下標(biāo)為2的表示互感器次邊電流。帶△下標(biāo)的表示三角形接線；nL1表示變壓器一次側(cè)的電流互感器的變比；nL2表示變壓器二次側(cè)的電流互感器的變比；nb表示變壓器自身的變比。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)二、變壓器差動(dòng)保護(hù)（2）三相連接組與線圈同名端。由于變壓器的初、次級線圈被同一磁道所交鏈，故初、次級線圈的感應(yīng)電勢有一定的極性關(guān)系，即當(dāng)初級線圈的某一端瞬時(shí)電位為正時(shí)，次級線圈也必有一電位為正的對應(yīng)端，這兩個(gè)對應(yīng)的同極性端點(diǎn)稱為同名端。（3）變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)電流回路的接線特點(diǎn)。在電力系統(tǒng)中，雙繞組變壓器通常采用Y,d11的接線方式，如圖3.11（a）所示，因此，兩側(cè)電流的相位不一致，d側(cè)電流比Y側(cè)電流超前30°，如圖3.11（b）所示。按照縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成原理，在正常運(yùn)行和變壓器外部故障的情況下，必須保證流入差動(dòng)繼電器的電流接近于零。為此，兩側(cè)CT（電流互感器）應(yīng)采取相應(yīng)的接線方式，即變壓器Y側(cè)的CT采用Y,d5接線；則變壓器d側(cè)的CT采用Y,y12接線。對Y,d11接線的變壓器，當(dāng)兩側(cè)的CT采用上述接線方式后，即可認(rèn)為已消除了由于相位差的影響而出現(xiàn)的不平衡電流。同時(shí)，也可以認(rèn)為能夠避免由于電流回路接線不當(dāng)而引起的保護(hù)誤動(dòng)。Y,d11變壓器兩側(cè)CT的接線方式及向量關(guān)系如圖3.11（b）、（c）、（d）所示。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)二、變壓器差動(dòng)保護(hù)（4）組別測試方法在電流回路接線中的應(yīng)用。首先，確定變壓器兩側(cè)各相CT的極性。選取從高壓側(cè)至低壓側(cè)為一次電流正方向，采用直流法，分別對兩側(cè)每相CT測試極性，標(biāo)記CT二次線圈同名端。第二，將兩側(cè)CT二次線圈連成三相組。對變壓器Y側(cè)三相CT二次線圈按照A相非同名端與B相同名端相連接、從節(jié)點(diǎn)引出iA的方式，依次連接并引出iB、iC，形成d接線；對變壓器d側(cè)CT的二次線圈，先將三相非同名端相互連接，引出中性線，再分別從同名端引出ia、ib、ic，形成Y0接線。如圖3.11（a）所示。第三，測試三相CT組別。分別將變壓器兩側(cè)三相CT一次線圈的電流流出端短接，使三相CT一次線圈形成Y連接；按照變壓器組別試驗(yàn)的方法，分別對高、低壓側(cè)CT進(jìn)行組別測試，CT二次回路的測試點(diǎn)最好選擇在保護(hù)屏端子排處。如果測試結(jié)果分別為Y,d5和Y,y12，則說明接線正確；否則，則應(yīng)按照上述步驟重新進(jìn)行檢查與核對。該接線方法，既適用于雙繞組變壓器，也適用于三繞組變壓器，可以在現(xiàn)場將CT組別測試作為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)投運(yùn)前的必試項(xiàng)目。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)

（a）

（c）

（d）

（b）圖3.11Y,d11變壓器兩側(cè)CT的接線方式及向量關(guān)系第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)

2.主變壓器差動(dòng)保護(hù)介紹主變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的設(shè)備，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響，特別是大型主變更是很貴重的設(shè)備。變壓器內(nèi)部的某些故障如匝間短路、鐵芯絕緣損壞等，雖然最初故障電流較小，但對于油浸式變壓器產(chǎn)生的電弧將引起變壓器內(nèi)部的絕緣油分解，會(huì)產(chǎn)生可燃性氣體，嚴(yán)重時(shí)引起噴油或爆炸。為避免主變事故的擴(kuò)大，要求變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)應(yīng)迅速切斷電，使其退出運(yùn)行。主變的過電流保護(hù)具有一定時(shí)限、動(dòng)作不夠迅速，變壓器速斷保護(hù)雖動(dòng)作迅速，但動(dòng)作電流整定較大，對于輕微的內(nèi)部故障不能反應(yīng)。而且在變壓器內(nèi)部，靠近二次側(cè)出線處還存在“死區(qū)”（即速斷保護(hù)保護(hù)不到的地方）。因此規(guī)定，對于大容量的主變壓器應(yīng)裝設(shè)電流差動(dòng)保護(hù)。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)（1）電流差動(dòng)保護(hù)的原理。如圖3.12和圖3.13分別表示變壓器外部故障和變壓器內(nèi)部故障時(shí)的電流分布。圖3.12表示，當(dāng)變壓器外部故障時(shí)，流入繼電器的電流是變壓器一、二次側(cè)的兩個(gè)電流之差。如果適當(dāng)選擇一、二次側(cè)的電流互感器，使變壓器流過穿越性電流時(shí)，在一、二次變壓器的副邊出現(xiàn)接近相等的電流，則流入繼電器的電流接近于零，繼電器不會(huì)動(dòng)作。在主變發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，可能有兩種情況：一種是變壓器只一側(cè)加有電源，流入繼電器的電流僅為IL1。如果故障電流足夠大，IL1足以使差動(dòng)繼電器動(dòng)作；另一種是如果主變兩側(cè)都有電源，則就有兩個(gè)電流流入變壓器I1、I2，該兩電流方向相反，但通過變流器后則為同方向流入差動(dòng)繼電器，即流入繼電器的是兩個(gè)電流相加，足以使繼電器動(dòng)作。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)圖3.12變壓器外部故障

圖3.13變壓器內(nèi)部故障I1、I2—變壓器原邊電流；IL1、IL2—電流互感器次邊電流

第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)（2）電流差動(dòng)保護(hù)的接線方式。實(shí)際上大容量高電壓的變壓器通常按Y,d接線，即高壓側(cè)接成星形、低壓側(cè)接成三角形，見圖3.14對于三角形接線側(cè)，由于線電流和相電流之間不僅大小相差

倍，而且電流的相位角也偏離了30

。若變壓器一、二次兩側(cè)的變流器都接成星形，即使主變壓器發(fā)生外部故障，但由于一、二次兩側(cè)電流存在相位差，此時(shí)也會(huì)有一個(gè)相當(dāng)大的電流流入差動(dòng)繼電器而使繼電器誤動(dòng)作。正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，

，所以兩側(cè)的CT變比不同，且應(yīng)使IL1＝IL2，由于IL1＝

，IL2＝

。所以：

或

。nL1和nL2分別為變壓器原邊電流互感器和次邊電流互感器的變比。即，按相實(shí)現(xiàn)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，其電流互感器變比的選擇原則是兩側(cè)CT變比等于變壓器的變比。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)（3）不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法。理論上，正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)，Ij＝IL1－IL2＝0。實(shí)際上，很多因素使Ij＝Ibp≠0。（Ibp為不平衡電流）。下面討論不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法。其主要原因有以下五個(gè)。①由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流：對于Y,d11接線方式

──

兩側(cè)電流的相位差30°。采取的消除措施是進(jìn)行相位校正。方法是變壓器Y側(cè)CT電流互感器（二次側(cè)）采用△形接線，即Y,d11接線。變壓器△側(cè)CT（二次側(cè)）采用Y形，即Y,Y12接線。見圖3.11?？梢?，差動(dòng)臂中的和

同相位了，但

為使正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)Ij＝0，則應(yīng)使

即高壓側(cè)電流互感器變比應(yīng)加大

倍，該項(xiàng)不平衡電流已清除。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)②由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流。CT的變比是標(biāo)準(zhǔn)化的，如：600/5，800/5，1

000/5，1

200/5。所以，很難完全滿足或

。即Ij≠0，因此產(chǎn)生不平衡電流Ibp

。消除方法是利用差動(dòng)繼電器的平衡線圈進(jìn)行磁補(bǔ)償，如圖3.14所示。圖3.14變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)③由兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流（CT變換誤差），采取的措施是盡量選擇同一型號的電流互感器。④由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流：改變分接頭，就會(huì)引起nB改變，破壞nL2/nL1＝nB的關(guān)系，和電流互感器不再一致，產(chǎn)生新的不平衡電流，幾乎沒有改變的具體措施，此不平衡電流在整定計(jì)算中應(yīng)予以考慮。⑤暫態(tài)情況下的不平衡電流，措施是安裝快速飽和中間變流器，抑制非周期分量。3.電流差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)計(jì)算（及校驗(yàn)）電流差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)計(jì)算公式為式中Klm

──

靈敏系數(shù)；

Idzbh

──

差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流（A）；

Kjx

──

電流互感器接線系數(shù)；

Id,min

──

已折算到電流互感器二次側(cè)的變壓器二次側(cè)最小短路電流（A）。第四節(jié)

電力變壓器繼電保護(hù)4.差動(dòng)保護(hù)的運(yùn)行注意事項(xiàng)一是差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，主變跳閘后，應(yīng)查明原因或進(jìn)行內(nèi)部檢定，確無異常時(shí)，方可送電。二是停電工作中，若涉及差動(dòng)回路，則其投運(yùn)時(shí)應(yīng)接信號。同時(shí)要對它進(jìn)行多角度試驗(yàn)和測量不平衡電壓值。在確保無異常時(shí)，方可投入使用。第五節(jié)

整

流

原

理一、整流電路及基本原理電力網(wǎng)供給用戶的是交流電，而各種城市軌道交通機(jī)車車輛需要用直流電牽引，因而必須按要求把交流電變換為直流電。整流，就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程。它利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?，如二極管、晶閘管等，可以把方向和大小交變的電流變換為直流電。下面介紹利用晶體二極管組成的各種整流電路。1.單相半波整流電路圖3.16是一種最簡單的單相半波整流電路。它由電源變壓器T、整流二極管D和負(fù)載電阻R組成。變壓器把電壓變換為所需要的交變電壓U2，D再把交流電變換為脈動(dòng)直流電。第五節(jié)

整

流

原

理圖3.16單相半波整流電路第五節(jié)

整

流

原

理在圖3.16單相半波不可控整流電路中，變壓器T用來變換電壓。變壓器一次和二次電壓的有效值分別用U1和U2表示，瞬時(shí)值分別用u1和u2表示，U2是根據(jù)直流輸出平均電壓值Ud決定的。R是負(fù)載電阻。在U2的正半周內(nèi)，施加到整流二極管陽極的電壓為正，二極管陰極的電壓為負(fù)，滿足VT導(dǎo)通條件之一，整流二極管導(dǎo)通。整流二極管在電源電壓正半周一直導(dǎo)通。當(dāng)

，即u2降至零時(shí)，整流二極管中流過的電流由于降到維持電流以下而使其關(guān)斷，此時(shí)電阻上的電壓和電流都消失。在u2的負(fù)半周時(shí)，整流二極管承受反向電壓而不能導(dǎo)通。直到第2個(gè)周期相當(dāng)于

時(shí)刻，整流二極管再次導(dǎo)通，如此不斷循環(huán)下去。負(fù)載上電壓波形如圖3.17所示。負(fù)載上的脈動(dòng)直流電流id的瞬時(shí)值由歐姆定律決定，即第五節(jié)

整

流

原

理圖3.17單相半波整流波形第五節(jié)

整

流

原

理它的波形與Ud相同。經(jīng)過整流二極管以后的輸出電壓是極性不變但幅值變化著的脈動(dòng)直流電壓，它的波形只在電源電壓的正半周內(nèi)出現(xiàn)，故稱單相半波整流電路。整流二極管本身承受的電壓UD在導(dǎo)通期，由于忽略整流二極管的正向壓降，所以UD＝0，在其余不導(dǎo)電時(shí)刻它承受全部電源電壓。從整流二極管開始承受正向電壓起，一周期內(nèi)整流電路輸出平均電壓為·2＝＝0.45U2整流二極管全導(dǎo)通，輸出最大，即Ud0＝0.45U2第五節(jié)

整

流

原

理2.全波整流電路如果把整流電路的結(jié)構(gòu)做一些調(diào)整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。圖3.18是全波整流電路的電原理圖。圖3.18全波整流電路第五節(jié)

整

流

原

理全波整流電路的工作原理，可用圖3.19所示的波形圖說明。在0～

時(shí)間內(nèi)，E2a對Dl為正向電壓，D1導(dǎo)通，在R上得到上正下負(fù)的電壓；E2b對D2為反向電壓，D2不導(dǎo)通（參見圖3.18）。在

～2

時(shí)間內(nèi)，E2b對D2為正向電壓，D2導(dǎo)通，在R上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓；E2a對D1為反向電壓，D1不導(dǎo)通

。如此反復(fù)，由于兩個(gè)整流元件D1、D2輪流導(dǎo)電，結(jié)果負(fù)載電阻R上在正、負(fù)兩個(gè)半周作用期間，都有同一方向的電流通過，如圖3.19所示的那樣，因此稱為全波整流，全波整流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用了負(fù)半周，從而大大地提高了整流效率（Usc＝0.9E2，比半波整流時(shí)大一倍）。圖3.19全波整流波形第五節(jié)

整

流

原

理3.橋式整流電路單相橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管連接成“橋”式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。橋式整流電路的工作原理如下：U2為正半周時(shí)，對D1、D3加正方向電壓，Dl，D3導(dǎo)通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止，電路中構(gòu)成U2、Dl、R、D3通電回路，在R上形成上正下負(fù)的半波整流電壓。U2為負(fù)半周時(shí)，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對D1、D3

加反向電壓，D1、D3截止，電路中構(gòu)成U2、D2、R、D4通電回路，同樣在R上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。由于單相半波可控整流電路具有明顯的缺點(diǎn)，為了能較好地滿足負(fù)載的要求，在一般容量的整流裝置中，較多的是用單相橋式整流電路。第五節(jié)

整

流

原

理單相橋式整流電路如圖3.20所示。整流二極管D1和D4組成一對橋臂，整流二極管D2和D3組成另一對橋臂。當(dāng)變壓器二次電壓U2為正半周時(shí)（即a端為正，b端為負(fù)），D1和D3即導(dǎo)通，這時(shí)電流從電源a端經(jīng)D1、R、D3流回電源b端。這期間D2和D4均承受反向電壓而截止。當(dāng)變壓器二次電壓U2為負(fù)半周時(shí)（即b端為正，a端為負(fù)），則D2和D4導(dǎo)通。電流從電源b經(jīng)D2、R、D4流回電源a端。在負(fù)半周期，D1和D3均承受反向電壓而截止。由于負(fù)載在兩個(gè)半波中都有電流通過，屬全波整流。一個(gè)周期內(nèi)整流電壓脈動(dòng)二次，脈動(dòng)程度比半波時(shí)要小。變壓器二次繞組中，兩個(gè)半周期的電流方向相反且波形對稱，如圖所示，因此不存在半波整流電路中的直流磁化問題，變壓器繞組的利用率也高。可以看出，當(dāng)一對橋臂上的整流二極管導(dǎo)通時(shí)，電源電壓U2直接加在另一對整流二極管的兩端，因此整流二極管承受的最大反向電壓為

。至于承受的正向電壓，在整流二極管均不導(dǎo)通時(shí)，假設(shè)其漏電阻都相等，則其最大值為/2。圖3.20橋式整流電路第五節(jié)

整

流

原

理對于電阻性負(fù)載整流輸出電壓的平均值為(3.5)

它的輸出電壓是半波電路的兩倍。在負(fù)載上，輸出直流電流的平均值為(3.6)由于整流二極管D1、D4和D2、D3在電路中是輪流導(dǎo)電的，所以流過每個(gè)整流二極管的平均電流IdT只有負(fù)載上平均電流的一半，即(3.7)在選擇整流二極管以及導(dǎo)線截面積等定額時(shí)，要考慮發(fā)熱問題，應(yīng)根據(jù)電流的有效值進(jìn)行計(jì)算。負(fù)載電流的有效值，即變壓器二次繞組電流的有效值I2值為(3.8)第五節(jié)

整

流

原

理流過整流二極管電流的有效值：二、整流元件的選擇和運(yùn)用整流管的主要參數(shù)包括額定值和特性值。其額定值是在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)均應(yīng)滿足的極限值，當(dāng)超過這一極限時(shí)，可導(dǎo)致器件的失效。特性值則不然，當(dāng)使用中超過其特征值規(guī)定范圍時(shí)，允許性能指標(biāo)下降，并不直接導(dǎo)致器件的失效。對于特性值一般給出典型值或允許范圍。1.整流二極管額定值二極管的額定正向平均電流。二極管的反向重復(fù)峰值電壓。二極管的浪涌電流。電流平方時(shí)間積。內(nèi)部等效結(jié)溫。(3.9)第五節(jié)

整

流

原

理二、整流元件的選擇和運(yùn)用2.整流管特性值二極管的正向峰值電壓：結(jié)溫在25

C，通以3倍通態(tài)平均電流或正向平均電流的峰值電流時(shí)，在二極管兩端測出的峰值電壓，通常又叫壓降。在更換器件，調(diào)節(jié)平均電流時(shí)使用。反響重復(fù)峰值電流：反向重復(fù)峰值電流是對應(yīng)于整流管施加反響重復(fù)峰值電壓時(shí)的反向峰值漏電流。該電流還和測量溫度有關(guān)，一般半導(dǎo)體器件的樣本給出的是對應(yīng)于最高工作結(jié)溫Tjm的數(shù)值，而常溫測出的數(shù)值要小的多，這是因?yàn)榘雽?dǎo)體材料具有負(fù)阻特性，溫度升高內(nèi)阻減小的緣故?？捎米雠袛喟雽?dǎo)體器件電壓降級的依據(jù)，當(dāng)超過規(guī)定值時(shí)，二極管的反向重復(fù)峰值電壓必須降級使用。第五節(jié)

整

流

原

理二、整流元件的選擇和運(yùn)用3.選擇二極管作為整流元件，要根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。如選擇不當(dāng)，則或者不能安全工作，甚至燒了管子；或者大材小用，造成浪費(fèi)。另外，在高電壓或大電流的情況下，如果手頭沒有承受高電壓或整定大電流的整流元件，可以把二極管串聯(lián)或并聯(lián)起來使用。第五節(jié)

整

流

原

理圖3.21二極管串聯(lián)圖3.21給出了二極管串聯(lián)的情況。顯然在理想條件下，有幾只管子串聯(lián)，每只管子承受的反向電壓就應(yīng)等于總電壓的幾分之一。但因?yàn)槊恐欢O管的反向電阻不盡相同，會(huì)造成電壓分配不均：內(nèi)阻大的二極管，有可能由于電壓過高而被擊穿，并由此引起連鎖反應(yīng)，逐個(gè)把二極管擊穿。在二極管上并聯(lián)的電阻R，可以使電壓分配均勻。均壓電阻要取阻值比二極管反向電阻值小的電阻器，各個(gè)電阻器的阻值要相等。第五節(jié)

整

流

原

理圖3.22給出了二極管并聯(lián)的情況：兩只二極管并聯(lián)、每只分擔(dān)電路總電流的一半；而三只二極管并聯(lián)，每只分擔(dān)電路總電流的三分之一?？傊袔字欢O管并聯(lián)，流經(jīng)每只二極管的電流就等于總電流的幾分之一。但是，在實(shí)際并聯(lián)運(yùn)用時(shí)，由于各二極管特性不完全一致，不能均分所通過的電流，會(huì)使有的管子因負(fù)擔(dān)過重而燒毀。因此需在每只二極管上串聯(lián)一只阻值相同的小電阻器，使各并聯(lián)二極管流過的電流接近一致。這種均流電阻R，一般選用零點(diǎn)幾歐至幾十歐的電阻器。電流越大，R應(yīng)選得越小。圖3.22二極管并聯(lián)第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理一、三相橋式整流電路圖3.23三相橋式整流電路第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理三相橋式整流電路工作原理：在第1階段，a相電位最高，共陰極組的D1觸發(fā)導(dǎo)通，b相電位最低，共陽極組的D6觸發(fā)導(dǎo)通，這時(shí)電流由a相經(jīng)D1流向負(fù)載，再經(jīng)D6流向b相。變壓器a、b兩相工作，加在負(fù)載上的整流電壓為Ua－Ub＝Uab，經(jīng)過60

度后進(jìn)入第2階段。這時(shí)a相電位仍最高，D1繼續(xù)，導(dǎo)通，但c相電位最低，經(jīng)自然換向點(diǎn)觸發(fā)c相的D2，電流即從b相換到c相，D6承受反壓關(guān)斷。變壓器a、c兩相工作，加在負(fù)載上的整流電壓為Ua－Uc＝Uac。第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理其輸出直流Ud在一個(gè)周期之內(nèi)共有六個(gè)脈動(dòng)的電壓波形（見圖3.24），這就是實(shí)現(xiàn)了六脈波整流。圖3.24六脈波整流輸出電壓波形第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理二、12脈波整流原理六脈波整流是十二脈波整流的基礎(chǔ)。選擇兩組三相變壓器和整流器系統(tǒng)，使兩組變壓器二次電壓之間相位角相差30

，其直流電壓脈沖分量的相位角也相差30

，將兩組橋式整流器輸出并聯(lián)運(yùn)行，即可實(shí)現(xiàn)將三相交流電源整流輸出十二脈波直流的目的。其電路原理圖如圖3.25所示。圖3.25十二脈波整流原理第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理二、12脈波整流原理圖3.25中的兩臺變壓器（D,y11和Y,y0），在工程上已廣泛采用帶雙低壓輸出的軸向分裂四線圈整流變壓器，即一臺雙輸出變壓器（D,d0,y11）作兩臺（D,y11和Y,y0）變壓器用，從而減少工程的占地面積和費(fèi)用。D,y11和Y,y0之間滿足兩組變壓器二次電壓之間相位角相差30

的要求。有時(shí)整流變壓器的閥側(cè)繞組分別接成△和Y接線，其線電壓自然形成30

相差。雙低壓輸出的軸向分裂四線圈整流變壓器，由于采用了軸向分裂結(jié)構(gòu)，閥側(cè)繞組間具有較大的短路阻抗，因此，采用并聯(lián)運(yùn)行時(shí)不必加橋間平衡阻抗。也就說采用分裂變壓器，所謂分裂變壓器就是將低壓繞組分裂成相等容量的兩個(gè)繞組，此時(shí)若兩個(gè)低壓繞組的負(fù)荷不平衡時(shí)，兩段母線電壓將會(huì)略有偏差。采用分裂變壓器和普通變壓器相比，在同容量和同電抗時(shí)，低壓側(cè)短路電流減少了一半。第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理二、12脈波整流原理該整流方式，由于整流相數(shù)的增加，其產(chǎn)生的諧波分量較六脈波整流有較大的降低，輸出電壓也較穩(wěn)定。其直流輸出Ud波形如圖3.26所示，從0～2

共有12個(gè)脈動(dòng)波形。圖3.26直流輸出波形第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理三、二十四脈波整流圖3.27二十四脈波整流原理第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理三、二十四脈波整流圖3.27中，T1，T2為兩臺低壓雙輸出電壓的十二相整流變壓器，且T1和T2低壓輸出電壓相差15

相位角。D1和D2為2臺十二相整流器。T1和D1單獨(dú)工作時(shí)，輸出十二脈波的直流電源；T2和D2單獨(dú)工作時(shí)，也輸出十二脈波的直流電源。T1＋D1和T2＋D2并聯(lián)（直流輸出端子并聯(lián)）工作時(shí)，由于T1和T2具有15

相角差，合成輸出二十四脈波的直流電源，實(shí)現(xiàn)將三相交流電源整流輸出二十四脈波直流的等效二十四相整流。當(dāng)然，二者也可以串聯(lián)工作。二十四脈波整流的高壓網(wǎng)側(cè)輸入電流由下式給出：第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理三、二十四脈波整流繪制其波形如圖3.28所示。圖3.28二十脈波整流的高壓網(wǎng)側(cè)輸入電流第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理四、二十四脈波整流變壓器系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.基本結(jié)構(gòu)二十四脈波變壓整流系統(tǒng)有各種不同的結(jié)構(gòu)組合。第1種情況下，可以采用單列4臺變壓器和4臺全波整流器構(gòu)成二十四脈波變壓整流系統(tǒng)，但這種系統(tǒng)占地面積大，維護(hù)復(fù)雜。第2種情況下，可以采用2臺變壓器三相三繞組和4臺全波整流器構(gòu)成二十四脈波變壓整流系統(tǒng)。而4臺整流機(jī)組也可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行組合。4臺整流機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行，適用于電壓較高的場合；也可以4臺整流機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，適用于負(fù)荷電流較大（或多負(fù)荷的場合），城市軌道交通系統(tǒng)多采用這種系統(tǒng)。同時(shí)對于整流機(jī)組也有不同的結(jié)構(gòu)，即有不可控整流二極管，也可以采用可控晶閘管。城市軌道交通系統(tǒng)整流機(jī)組現(xiàn)在多采用大功率整流二極管。第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理圖3.29二十四相整流系統(tǒng)的主電路原理圖第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理四、二十四脈波整流變壓器系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.基本結(jié)構(gòu)如圖3.29所示，是城市軌道交通系統(tǒng)常用的二十四脈波變壓整流系統(tǒng)，這種系統(tǒng)由2臺十二脈波變壓整流變壓器組成，系統(tǒng)具有100%

的備用，當(dāng)其中一臺出現(xiàn)故障時(shí)，仍可以提供十二脈波的電源。城市軌道交通系統(tǒng)常用等效二十四相整流系統(tǒng)包含2臺變壓器，即T1和T2。T1和T2均為雙低壓輸出變壓器，每臺變壓器（T1或T2）均可與十二相整流器組成獨(dú)立的十二相整流系統(tǒng)。為了減少變壓器低壓繞組之間的相互影響，沿軸向也設(shè)置雙線圈的高壓輸入線圈，即所謂的每相鐵芯四線圈軸向雙分裂結(jié)構(gòu)，通常要求其分裂系數(shù)KF≥3.6，基本連接組別為D,d0,y11。第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理四、二十四脈波整流變壓器系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.移

相在保證T1和T2具有相同的基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，要實(shí)現(xiàn)等效二十四相整流，就必須使T1和T2低壓輸出之間移相15

角，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)十二相整流系統(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在基本連接組別：D,d0,y11基礎(chǔ)上，分別移相＋7.5

和－7.5

角，實(shí)現(xiàn)T1和T2輸出低壓移相15

角的目的，又保證了幾何尺寸和參數(shù)的對稱。圖3.30和圖3.31分別給出延邊三角形移相

＝＋7.5

的連接圖和相量圖。第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理圖3.30延邊三角形＋7.5

和－7.5

連接圖圖3.31延邊三角形矢量圖第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理四、二十四脈波整流變壓器系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.一次（網(wǎng)側(cè)）連接為了保證產(chǎn)品的通用性，T1和T2的高壓線圈和低壓線圈均相同，T1和T2分別采用如圖3.3所示不同的高壓（一次）連接方法。此時(shí)，T1變壓器二次（閥側(cè)）電壓的相位將滯后T2變壓器15

。兩臺變壓器（T1、T2）的鐵芯、線圈是相同的，僅在一次側(cè)（網(wǎng)測）接法的不同而產(chǎn)生二次低壓移相15

。因此，兩臺變壓器的互換性特別好，僅需改變一次的連接方法，也即整流器輸入側(cè)的電源的一致性得到了保障。在圖3.29中，左邊的變壓器為1#

變壓器，D,d0,y11接線；右邊的變壓器為2#變壓器，D,d2,y1。其中1#變壓器的原邊三角形接線滯后7.5

，2#變壓器的三角形接線原邊超前7.5

。Uad1、Ubd1、Ucd1分別表示1#

變壓器三角形接線A、B、C相輸出電壓；UaY1、UbY1、UcY1分別表示1#

變壓器星形接線A、B、C相輸出電壓；Uad2、Ubd2、Ucd2分別表示2#

變壓器三角形接線A、B、C相輸出電壓；Uay2、Uby2、Ucy2分別表示2#變壓器星形接線A、B、C相輸出電壓。以1#

變壓器的Y接線為參考，以它的12點(diǎn)為基準(zhǔn)，那么第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理（3.10）（3.11）那么同理根據(jù)接線形式可以得到（3.12）（3.13）第六節(jié)

牽引供電系統(tǒng)整流原理然后畫出它們的反向量，就可以得到所有電壓向量圖。其矢量分析圖如圖3.22所示。為了便于分析，把相互相差120

的一組向量用同一個(gè)方框表示出來。也為了簡潔，沒有把它們的反向量表示出來，讀者可以自己標(biāo)示一下。圖3.32二十四相整流電壓矢量分析圖第七節(jié)

整流器功率因數(shù)一、整流器功率因數(shù)的表示法1.系統(tǒng)狀況兩套整流機(jī)組分別通過兩臺斷路器與交流母線相連，而且采用母線不分段方式，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

，并且讓二者并聯(lián)或串聯(lián)運(yùn)行，就會(huì)構(gòu)成二十四脈波整流機(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)。其整流器和變壓器的接線如下：圖3.33整流器接線方式第七節(jié)

整流器功率因數(shù)第七節(jié)

整流器功率因數(shù)一、整流器功率因數(shù)的表示法1.系統(tǒng)狀況由圖3.33可看出，每臺變壓器的次邊，都有兩個(gè)繞組，一組采用星形接線，一組采用三角形接線。變壓器次邊繞組同名端線電壓相位相差30

，經(jīng)整流形成十二脈波整流系統(tǒng)。每座牽引變電所有兩臺整流機(jī)組，通過對原邊進(jìn)行處理（一般采用外延三角形接線）得以實(shí)現(xiàn)，一臺移相＋7.5

，一臺移相－7.5

，這樣兩套十二脈波整流系統(tǒng)形成一套AC35

kV/1

500

V或750

V的等效12相二十四脈波整流系統(tǒng)。第七節(jié)

整流器功率因數(shù)一、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和表觀功率S1之比來表示功率因數(shù)。（3.14）（3.15）式中I11

──

變壓器一次電流基波分量的有效值；

──

基波電流與電壓相位差角。對于橋式整流（3.16）第七節(jié)

整流器功率因數(shù)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器機(jī)組的功率因數(shù)是用直流輸出功率Pd和變壓器二次側(cè)的表觀功率S2之比來表示其大小的，并以此來考察其效率的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣：（3.17）式中

Pd

──

整流器直流輸出功率；S2

──

變壓器二次側(cè)表觀功率。城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器機(jī)組全部采用三相全波橋式二極管整流電路。為了方便，下面以三相全波橋式二極管整流電路為例進(jìn)行分析。因式中

U2

──

整流變壓器二次側(cè)相電壓，故第七節(jié)

整流器功率因數(shù)

二次側(cè)的表觀功率S2=3U2I2

，對三相全波橋式二極管整流電路I2＝

，由式（3.11）得（3.18）與單相橋式整流電路比，由于三相橋式電路每周期有六個(gè)波頭輸出，比單相橋式兩個(gè)波頭增加3倍，所含高次諧波減小，畸變系數(shù)增大，其三相電路的功率因數(shù)就高。城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)整流器機(jī)組，都是以六脈波為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)之上，組成了十二和二十四脈波整流器，因此他們的功率因數(shù)都比較高。一般情況下，對于三相全波十二脈波整流機(jī)組，兩組六脈波整流機(jī)組并聯(lián)或串聯(lián)運(yùn)行，輸出電壓升高了。它的功率因數(shù)計(jì)算方法如下：（3.19）第七節(jié)

整流器功率因數(shù)

而對于二十四脈波，也采用兩組十二脈波并聯(lián)或串聯(lián)運(yùn)行，構(gòu)成二十四脈波。其功率因數(shù)計(jì)算方法如下：把它們的大小統(tǒng)計(jì)列表如表3.2所示。可以看出，一般情況下三相全波橋式整流預(yù)期（或理想）功率因數(shù)和脈波數(shù)的關(guān)系：脈波數(shù)越多，功率因數(shù)越高。目前，所采用的整流機(jī)組的功率因數(shù)都滿足大于0.95的要求。其功率因數(shù)已經(jīng)很高了，特別是二十四脈波橋式整流機(jī)組其功率因數(shù)幾近飽和，再加以提高的空間很小了。（3.20）脈波數(shù)功率因數(shù)六0.955十二0.988二十四0.997表3.2三相全波橋式整流預(yù)期功率因數(shù)第七節(jié)

整流器功率因數(shù)二、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)際值當(dāng)采用兩組橋式電路串聯(lián)供電時(shí)，兩臺三相橋式二極管整流機(jī)組串聯(lián)工作，負(fù)載電壓為兩組直流電壓之和，此時(shí)Ud＝Udl＋Ud2。當(dāng)二極管整流機(jī)組工作在并聯(lián)工作狀態(tài)時(shí)，當(dāng)所需電流較小時(shí)，其中一臺三相橋式整流（二極管）機(jī)組工作整流狀態(tài)，而另一臺三相橋式整流（二極管）機(jī)組工作在截止?fàn)顟B(tài)。即二者工作在推挽工作狀態(tài)。此時(shí)，整流器機(jī)組的功率因數(shù)會(huì)有所下降，但影響不大。當(dāng)所需電流較大，二者工作在并聯(lián)工作狀態(tài)，同時(shí)輸出直流電流。此時(shí)負(fù)載電壓為：Ud＝Udl＋Ud2。在這種情況下，整流器機(jī)組的功率因數(shù)都比較高。由此看出，當(dāng)工作在負(fù)荷較小時(shí)，三相橋式整流（二極管）機(jī)組的效率會(huì)降低，功率因數(shù)達(dá)不到理想的值，而且此時(shí)的諧波也較大。第七節(jié)

整流器功率因數(shù)二、影響功率因數(shù)的因素及改進(jìn)措施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)。此外，整流相數(shù)越多，電流中的高次諧波的最低次數(shù)越高，且幅值也減小，從而也可以提高功率因數(shù)。從表中可以看到由六脈波提高到十二脈波，功率因數(shù)提高了0.033；而從十二脈波提高到二十四脈波，功率因數(shù)提高了0.009。僅從功率因數(shù)來講，再依賴提高脈波來提高功率因數(shù)，已經(jīng)效果不明顯了。因?yàn)閷τ?.997而言，最大的提升幅度不會(huì)超過0.003，也就是說很有限了。因此對于高于二十四脈波的整流機(jī)組而言，其主要目的不再是為了提高功率因數(shù)，而是減少諧波，提高電源質(zhì)量。第七節(jié)

整流器功率因數(shù)二、影響功率因數(shù)的因素及改進(jìn)措施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。為減少供電系統(tǒng)的無功損耗、有效利用供電設(shè)備容量、降低運(yùn)行成本，需對供電系統(tǒng)功率因數(shù)進(jìn)行改善，同時(shí)抑制供電系統(tǒng)向電網(wǎng)反送無功。在地鐵中牽引負(fù)荷功率因數(shù)較高，一般為0.97左右，動(dòng)力照明負(fù)荷功率因數(shù)較低，一般只有0.78左右。當(dāng)軌道交通不采取任何無功補(bǔ)償措施時(shí)，高峰時(shí)段主變壓器高壓側(cè)負(fù)荷總功率因數(shù)只有0.89左右。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的功率因數(shù)，達(dá)到《供電營業(yè)規(guī)則》要求，可以在一些特殊設(shè)備處，特別是比較大的感性設(shè)備處，安裝電容性補(bǔ)償裝置，以利于提高功率因數(shù)。但是目前地鐵供電系統(tǒng)還沒有安裝補(bǔ)償裝置，一般都預(yù)留了位置。第八節(jié)

城市軌道交通供電系統(tǒng)

變壓器和

整流器的技術(shù)要求及選擇一、城市軌道交通供電系統(tǒng)變壓器1.主變電所變壓器主變電所負(fù)責(zé)從城市電網(wǎng)的外部電力系統(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。對于110

kV系統(tǒng)，主變電所的變壓器根據(jù)其運(yùn)行的環(huán)境和特點(diǎn)和技術(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。通常選擇三相油浸自然油循環(huán)風(fēng)冷有載調(diào)壓變壓器，一般要帶平衡繞組，安裝地點(diǎn)即可戶內(nèi)也可戶外。（2）要求其原邊額定電壓110

kV，次邊額定電壓35

kV，原邊最高電壓126

kV，次邊最高電壓42

kV。（3）連接組別選擇YNYn0（d11）接線，原邊調(diào)壓分接抽頭110±8×1.25%/35

kV，具有17級調(diào)壓能力。第八節(jié)

城市軌道交通供電系統(tǒng)

變壓器和

整流器的技術(shù)要求及選擇（4）繞組絕緣水平，要求在110

kV側(cè)：額定雷電沖擊耐受電壓550

kV（全波），額定工頻耐受電壓230

kV。110

kV中性點(diǎn)：額定雷電沖擊耐受電壓325

kV（全波），額定工頻耐受電壓140

kV。35

kV側(cè)，額定雷電沖擊耐受電壓200

kV（全波），額定工頻耐受電壓85

kV。（5）要求所選擇變壓器其阻抗電壓：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：對于容量為31.5

MV·A的變壓器，空載損耗不大于21

kW；負(fù)載損耗不大于130

kW；空載電流不大于0.2%Ie。（7）溫升限值，繞組平均溫升小于65

k

，油頂層溫升小于55

K。第八節(jié)

城市軌道交通供電系統(tǒng)

變壓器和

整流器的技術(shù)要求及選擇（8）承受短路能力：符合GB1094.5的規(guī)定，變壓器在任何分接抽頭時(shí)都應(yīng)能承受三相對稱短路電流2

s，各部位無損壞。短路后線圈的平均溫度最高不超過250

C。（9）過負(fù)荷能力：變壓器應(yīng)滿足在120%

額定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行2

h。（10）在離變壓器水平距離2

m垂直距離1

m處，噪聲水小于60

dB。最后變壓器的期望壽命為30年。此外中性點(diǎn)接地電阻柜也要非常注意，中性點(diǎn)接地電阻采用不銹鋼，其基本要求是：通過額定電流10

s，最高溫升不超650

C；熱穩(wěn)定時(shí)間：10

s，熔點(diǎn)為（1

375

C～1

500

C），最高使用溫度1

000

C，電阻溫度系數(shù)2.17×10－4

/

C，在350

C高溫時(shí)，阻值增加不超過8%。第八節(jié)

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變壓器和

整流器的技術(shù)要求及選擇2.

35/0.4

kV動(dòng)力變壓器（1）基本參數(shù)的選擇。如，原邊額定電壓，次邊額定電壓，接地方式，相數(shù)等，一般要求：容量根據(jù)實(shí)際情況選擇，一般從200～3

000

MV·A。原邊額定電壓：35

kV；原邊最高工作電壓：42

kV；次邊額定電壓：0.4

kV；接地系統(tǒng)：TN-S；額定頻率：50

Hz。（2）連接組別：Dyn11；分接抽頭：35

kV±2×2.5%，可以實(shí)現(xiàn)5級調(diào)壓。（3）絕緣水平。35

kV側(cè)，沖擊耐受電壓和交流耐受電壓70

kV；0.4

kV側(cè)，沖擊耐受電壓10

kV，交流耐受電壓3

kV。絕緣等級：原邊B級，次邊F級。（4）性能要求。阻抗電壓（%）根據(jù)容量（

kV·A）的大小可以選取不同的數(shù)值，一般容量越大，阻抗電壓（%）可選的高些；空載損耗（W）和負(fù)載損耗（W）也要選擇比較小的廠家。冷卻方式選擇自然空氣冷卻（AN）；絕緣介質(zhì)采用環(huán)氧樹脂材料。此外還要考慮變壓器的尺寸大小和占地面積。因?yàn)?5/0.4

kV動(dòng)力變壓器大部分都在室內(nèi)安裝，因此其大小就應(yīng)該引起足夠的重視。第八節(jié)

城市軌道交通供電系統(tǒng)

變壓器和

整流器的技術(shù)要求及選擇二、整流變壓器1.基本參數(shù)原邊額定電壓：35

kV原邊最高電壓38

kV；次邊額定電壓1

180

V；整流變壓器采用無勵(lì)磁分級調(diào)壓，原邊分接抽頭的分接范圍：33

kV±2×2.5%.；整流變壓器采用干式、戶內(nèi)、自冷、環(huán)氧樹脂澆注變壓器；整流變壓器接線形式：D,y5/D,d0；電源額定頻率50

Hz；短路阻抗百分比8%。2.性能參數(shù)（1）耐壓性能（2）并聯(lián)運(yùn)行性能（3）損耗性能（4）短路性能第八節(jié)

城市軌道交通供電系統(tǒng)

變壓器和

整流器的技術(shù)要求及選擇三、整流機(jī)組和整流器參數(shù)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)荷下應(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%

的額定直流電壓；整流機(jī)組負(fù)荷特此外整流機(jī)組有良好的負(fù)