《城市軌道交通變電所運(yùn)行與維護(hù)》 課件 項(xiàng)目2任務(wù)3 整流機(jī)組的運(yùn)行與維護(hù)

項(xiàng)目2變換電器的認(rèn)知、運(yùn)行與維護(hù)任務(wù)3整流機(jī)組的運(yùn)行與維護(hù)【任務(wù)描述】認(rèn)識(shí)整流變壓器和整流器的結(jié)構(gòu)，分組對(duì)整流機(jī)組進(jìn)行日常巡視檢查，填寫巡視檢查記錄表；對(duì)整流器上的二極管進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)故障二極管進(jìn)行更換。01整流機(jī)組的組成與功能整流機(jī)組的組成與功能整流機(jī)組是城市軌道交通牽引變電所最重要的設(shè)備，由整流變壓器和整流器組成。作用：將中壓網(wǎng)絡(luò)的三相交流35kV（33kV）或10kV的電壓降為交流1180V或590V的電壓，再整流輸出直流1500V或750V的電壓，經(jīng)網(wǎng)上電動(dòng)隔離開關(guān)給接觸網(wǎng)供電，實(shí)現(xiàn)直流牽引。02整流機(jī)組的工作原理整流機(jī)組的工作原理早期的城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)，常采用三相橋式整流電路構(gòu)成的6脈波整流電路，但6脈波整流電路產(chǎn)生的諧波嚴(yán)重。為提高輸出直流的質(zhì)量，減少諧波，6脈波逐步被12脈波和等效24脈波整流電路代替。我國今后建設(shè)的城市軌道交通牽引變電所以24脈波為主。1.6脈波整流電路（1）電路的構(gòu)成整流器由大功率二極管構(gòu)成。二極管具有單向?qū)щ娦?，即正向?qū)?，反向截止。由多個(gè)二極管可以構(gòu)成共陰極二極管和共陽極二極管。對(duì)于共陰極的二極管，是指多個(gè)二極管的陰極連接在一起，陽極電位越高的二極管，越容易導(dǎo)通。對(duì)于共陽極的二極管，是指多個(gè)二極管的陽極連接在一起，陰極電位越低的二極管，越容易導(dǎo)通。三相橋式整流電路構(gòu)成的6脈波整流電路由整流變壓器T和三相橋式整流電路構(gòu)成。整流變壓器原繞組接成三角形，副繞組接成星形。三相橋式整流電路接在變壓器的二次側(cè)，由六只二極管構(gòu)成。其中VD1、VD3、VD5三只二極管構(gòu)成共陰極組，VD4、VD6、VD2三只二極管構(gòu)成共陽極組，R為負(fù)載電阻。

6脈波整流電路（2）工作原理在每一瞬間，根據(jù)優(yōu)先導(dǎo)通原則，共陰極組中陽極電位最高的二極管導(dǎo)通，共陽極組中陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。將一個(gè)周期等分為6段，每段相隔60°。第一階段即t1～t2期間，從u2波形圖可以看出，共陰極組中u相電位最高，VD1導(dǎo)通；共陽極組中v相電位最低，VD6導(dǎo)通。此時(shí)的電流回路為由u相經(jīng)過VD1流向負(fù)載，再經(jīng)過VD6流向v相。變壓器u相和v相工作，加在負(fù)載上的整流電壓ud為u相與v相電壓之差，即為uuv

。6脈波整流電路第二階段即t2～t3期間，共陰極組中u相電位依舊最高，VD1導(dǎo)通；但共陽極組中w相電位最低，VD2導(dǎo)通，VD6承受反向電壓而關(guān)斷。此時(shí)的電流回路為由u相經(jīng)過VD1流向負(fù)載，再經(jīng)過VD2流向w相。變壓器u相和w相工作，加在負(fù)載上的整流電壓ud

為u相與w相電壓之差，即為uuw

6脈波整流電路第三階段即t3～t4期間，v相電位最高，VD3導(dǎo)通；w相電位最低，VD2導(dǎo)通。加在負(fù)載上的整流電壓ud

為v相與w相電壓之差，即為uvw

。同理，第四階段即t4～t5期間，VD3、VD4導(dǎo)通，負(fù)載上的整流電壓ud

為uvu

。第五階段即t5～t6期間，VD5、VD4導(dǎo)通，負(fù)載上的整流電壓ud

為uwu

。第六階段即t6～t7期間，VD5、VD6導(dǎo)通，負(fù)載上的整流電壓ud

為uwv

。之后不斷循環(huán)。三相橋式整流電路在一個(gè)周期中，輸出電壓共有六個(gè)脈動(dòng)的電壓波形，所以也稱為6脈波整流電路。6脈波整流電路（3）結(jié)論一個(gè)三相橋式整流電路構(gòu)成6脈波整流電路，使用6只二極管，各繞組線電壓相位錯(cuò)開π/3，輸出的直流電壓波形在一個(gè)周期中脈動(dòng)6次，相鄰脈動(dòng)波形的間隔為π/3（60°）。2.12脈波整流電路（1）電路的構(gòu)成單機(jī)組12脈波整流電路由兩個(gè)三相全波整流橋并聯(lián)組成。整流變壓器的一次側(cè)星形繞組為公用繞組，二次繞組有一個(gè)星形繞組和一個(gè)△繞組，分別向兩個(gè)三相整流橋供電。因?yàn)檎髯儔浩鞫蝹?cè)星形繞組和△繞組相對(duì)應(yīng)的線電壓相位錯(cuò)開π/6，所以可以得到兩個(gè)三相整流橋并聯(lián)組成的12脈波整流電路。2.12脈波整流電路（2）工作原理整流變壓器的一次側(cè)星形繞組為公用繞組，二次側(cè)繞組分別為Y和△聯(lián)結(jié)，形成30°相位差。12脈波整流電路是順序換相的，互不干擾，整流換相圖如圖（b）。在一個(gè)周期中，各繞組線電壓相位錯(cuò)開π/6（30°），因此總的直流輸出電壓便有12相脈波，如圖（c）。12脈波整流電路（3）結(jié)論兩個(gè)6脈波整流電路（交流側(cè)相位錯(cuò)開30°）并聯(lián)構(gòu)成12脈波整流電路，使用12只二極管，各繞組線電壓相位錯(cuò)開π/6，12脈波整流電路輸出的直流電壓波形在一個(gè)周期2π中脈動(dòng)12次，相鄰脈動(dòng)波形的間隔為π/6(30°)。3.24脈波整流電路（1）電路構(gòu)成目前，城市軌道交通牽引變電所廣泛采用等效24脈波整流機(jī)組，由兩臺(tái)整流機(jī)組并聯(lián)構(gòu)成，單臺(tái)整流機(jī)組采用12脈波整流電路。1號(hào)整流機(jī)組由整流變壓器T1和12相整流器組成，2號(hào)整流機(jī)組由整流變壓器T2和12相整流器組成。兩組12相整流器輸出并聯(lián)，構(gòu)成24脈波整流。24脈波整流電路（2）工作原理為了實(shí)現(xiàn)24脈波整流，將兩臺(tái)整流變壓器高壓繞組采用延邊三角形接線，使兩臺(tái)變壓器分別移相。其中一臺(tái)整流變壓器高壓繞組采用延邊三角形首尾相接的方法，移相+7.5°，如圖（a）；另一臺(tái)整流變壓器一次繞組則采用延邊三角形尾首相接的方法，移相-7.5°，如圖（b）。24脈波整流電路等效24脈波整流機(jī)組原理接線如圖。每臺(tái)整流變壓器高壓繞組都采用雙繞組結(jié)構(gòu)，利用延邊三角形移相，使兩臺(tái)變壓器分別移相±7.5°。兩臺(tái)整流變壓器一次側(cè)并聯(lián)接在同一電網(wǎng)中，二次側(cè)電壓相同，相位相差15°。每臺(tái)變壓器二次側(cè)分別連接兩組三相全波橋式整流電路，輸出等效12脈波直流電壓，兩組等效12脈波整流輸出并聯(lián)，構(gòu)成24脈波整流輸出。24脈波整流電路等效24脈波整流機(jī)組原理接線如圖。每臺(tái)整流變壓器高壓繞組都采用雙繞組結(jié)構(gòu)，利用延邊三角形移相，使兩臺(tái)變壓器分別移相±7.5°。兩臺(tái)整流變壓器一次側(cè)并聯(lián)接在同一電網(wǎng)中，二次側(cè)電壓相同，相位相差15°。每臺(tái)變壓器二次側(cè)分別連接兩組三相全波橋式整流電路，輸出等效12脈波直流電壓，兩組等效12脈波整流輸出并聯(lián)，構(gòu)成24脈波整流輸出。24脈波整流電路

圖2-27整流變壓器接線外觀示意圖24脈波整流電路只考慮1號(hào)整流機(jī)組整流后輸出的直流電壓波形在一個(gè)周期中脈動(dòng)12次，相鄰脈動(dòng)波形的間隔為30°。2號(hào)整流機(jī)組輸出的直流波形變化規(guī)律與1號(hào)機(jī)組一樣，同樣是12個(gè)脈動(dòng)的波形。但由于兩臺(tái)整流機(jī)組是同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行的，T1和T2的一次繞組通過延邊三角形聯(lián)結(jié)移相后具有15°的相位差，因此其整流后輸出的直流電壓波形也錯(cuò)開15°，在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)24次，相鄰脈動(dòng)波形的間隔為15°。24脈波整流電路24脈波整流電路（3）結(jié)論兩個(gè)12脈波整流電路（交流側(cè)相位錯(cuò)開15°）并聯(lián)構(gòu)成24脈波整流電路，使用24只二極管，各繞組線電壓相位錯(cuò)開π/12，24脈波整流電路輸出的直流電壓波形在一個(gè)周期中脈動(dòng)24次，相鄰脈動(dòng)波形的間隔為15°03整流機(jī)組的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行維護(hù)1.整流機(jī)組的結(jié)構(gòu)（1）整流變壓器整流變壓器不僅起降壓作用，還將三相交流電變成多相交流電供整流器整流。整流變壓器一般采用干式環(huán)氧樹脂澆注變壓器，結(jié)構(gòu)與普通變壓器相同，有原、副邊兩個(gè)繞組，整流變壓器的原邊繞組接交流電力系統(tǒng)，副邊接整流器，這兩個(gè)繞組共用一個(gè)鐵心。整流變壓器和普通變壓器的工作原理相同。某地鐵整流變壓器的型號(hào)為ZQSC-2750/35/2×1.18，其中Z代表整流變壓器，Q代表牽引，S代表三相，C代表成型固體澆注式，額定容量為2750kVA，高壓側(cè)額定電壓為35kV，低壓側(cè)兩個(gè)繞組的額定電壓均為1.18kV。其基本參數(shù)如下:額定電壓:35/1.18/1.18kV；額定頻率:50Hz；相數(shù):3；連接組別:Dd0/Dy11；短路阻抗:8%；絕緣等級(jí):F級(jí)。1.整流機(jī)組的結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂澆注的干式變壓器機(jī)械強(qiáng)度高，耐受短路能力強(qiáng)，防潮及耐腐蝕性能好，且運(yùn)行壽命長、損耗低、過負(fù)荷能力強(qiáng)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：1）高、低壓繞組采用圓筒式，高壓側(cè)繞組多層分段；2）整流變壓器帶運(yùn)輸輪子，并能固定安裝，頂部有承受變壓器整體總重的起吊用吊環(huán)；3）整流變壓器設(shè)置有溫控顯示儀，可顯示繞組、鐵心溫度，并能輸出溫度報(bào)警及跳閘信號(hào)，此信號(hào)同時(shí)送向變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)；4）整流變壓器的鐵心和金屬件均有防腐蝕的保護(hù)層，并可靠接地。1.整流機(jī)組的結(jié)構(gòu)（2）整流器整流器的作用是將整流變壓器輸出的交流電壓變換成直流1500V或750V電壓供電動(dòng)車輛的牽引電動(dòng)機(jī)使用。某地鐵整流器的基本參數(shù)如下：負(fù)載等級(jí)：GB3859VI級(jí)；額定頻率：50Hz；額定輸出電壓DC1500V；最高輸出電壓：DC1800V。整流器由大功率二極管及其散熱器、保護(hù)器件、故障顯示器件、通信接口等組成，核心部件是大功率二極管。單個(gè)二極管安裝在自然冷卻的散熱片上，散熱片應(yīng)具有良好的散熱特性，散熱片表面要進(jìn)行防腐處理以減少維護(hù)工作。實(shí)際上，為增加設(shè)備運(yùn)行可靠性，每個(gè)橋臂都有多個(gè)并聯(lián)支路，每個(gè)支路由一個(gè)整流二極管串聯(lián)一個(gè)快速熔斷器組成。當(dāng)任一臂并聯(lián)的二極管有一個(gè)損壞時(shí)，保證整流器仍能正常運(yùn)行，并滿足過負(fù)荷和短路要求。有些容量大的系統(tǒng)，每一個(gè)臂上并聯(lián)三個(gè)二極管，6脈波就需要18個(gè)二極管，12脈波就需要36個(gè)二極管，24脈波就需要72個(gè)二極管。1.整流機(jī)組的結(jié)構(gòu)為確保二極管的安全可靠工作，整流橋內(nèi)設(shè)置了熔斷器熔斷報(bào)警。當(dāng)整流器某一橋臂有一個(gè)二極管損壞或不同橋臂上分別有一個(gè)二極管損壞時(shí)，相應(yīng)的熔斷器熔斷報(bào)警但不會(huì)跳閘；同一橋臂上的兩個(gè)二極管損壞時(shí)，相應(yīng)的熔斷器熔斷報(bào)警，同時(shí)二極管保護(hù)動(dòng)作跳閘。

2.整流機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)整流機(jī)組的運(yùn)行規(guī)定（以中壓側(cè)交流為35kV，直流輸出額定電壓1500V為例）1）整流機(jī)組的負(fù)載運(yùn)行