牵引变电所整流机组城市轨道交通供电实用教案

牵引整流机组接线(ji xin)方式作用：降压、把三相交流电转换为直流电发展趋势：早期的城市轨道交通直流牵引系统，通常采用三相桥式整流电路，随着(su zhe)技术的发展，逐步被12脉波和等效24脉波整流电路代替，我国今后建设的城市轨道交通整流变电站将会以24脉波为主，系统电压等级则有35kV和10kV两种。 第1页/共44页第一页，共44页。 十二相脉波牵引整流(zhngli)机组 第2页/共44页第二页，共44页。(a) 四绕组(roz)变压器(b) 两台(lin ti)双绕组变压器十二相整流机组(jz)的其它接线方式第3页/共44页第三页，共44页。第4页/共44页第四页，共44页。 十二相脉波牵引整流(zhngli)电路的工作特性 次边星形和三角形绕组分别供电的两个三相桥在直流侧并联运行，条件：两者的空载直流输出电压平均值Udo应相等，即两者的匝数比应为1:3第5页/共44页第五页，共44页。电路工作(gngzu)原理1）原次边电压向量图UabUbcUcaUABUBCUCAUaUbUcUabUbcUca第6页/共44页第六页，共44页。十二(sh r)相电压相量UabUbcUcaUABUBCUCAUaUbUcUabUbcUca第7页/共44页第七页，共44页。1）平衡(pnghng)电抗器Lp=0两组相位差为300的三相桥整流电路交替向直流负载(fzi)供电，每个桥臂整流管导电时间为/3，整流电压Ud每工频周期有12次脉动，形成十二脉波整流。缺点：每桥臂整流管不能有效利用。第8页/共44页第八页，共44页。twuq0q1q2q3q4q5q6q7q8q9q10q11q-ubc-ubcuabuabuac 第9页/共44页第九页，共44页。2）平衡(pnghng)电抗器的作用Lp0 1616RLububuauaegfLpI1I1uabuabuouoUdLp作用(zuyng)1：使两导电支路线间电压相等，即使整流电压ud相等第10页/共44页第十页，共44页。twuq0q1q2q3q4q5q6q7q8q9q10q11q-ubc-ubcuabuabuac 4（/12）3 （/12）第11页/共44页第十一页，共44页。twuq0q1q2q3q4q5q6q7q8q9q10q11q-ubc-ubcuabuabuac Lp作用2：接入平衡电抗器后，两组三相桥中每个整流管支路(zh l)的导通时间是2/3 ，与三相桥整流电路相同，每隔/3时刻有一对支路(zh l)的整流管（同一组中）导通。 5，61，61，22，32，44，55，65，61，61，22，32，44，55，65第12页/共44页第十二页，共44页。2ababduuu （以1，6导通，1，6导通为例）任意时刻，每组整流电路中，有一对整流管导通，两端(lin dun)口输出直流电压瞬时值分别为则空载整流电压为1202021.351cos122141ddduuuutw w 第13页/共44页第十三页，共44页。两个整流电路并联工作的条件是输出直流电压相等(xingdng)，而变压器星形绕组和三角形绕组的匝数比为1: ，是一个无理数，势必造成匝数比有误差，输出电压有差异。由于电压高的那个桥有嵌位作用，并联工作必须加平衡电抗器。当整流变压器的漏抗达到一定的数值时， 12脉波两桥并联和24脉波四桥可以不加平衡电抗器。可以将三相输入端的漏感L1等效到直流输出端，等效电感L=2L1起着平衡电抗器的作用。 第14页/共44页第十四页，共44页。 换相重叠(chngdi)角第15页/共44页第十五页，共44页。 24脉波牵引整流(zhngli)变电站的主变一般都是由两台12脉波的轴向双分裂式牵引整流(zhngli)变压器组成的。 两台变压器的网侧绕组采用延边三角形接线分别移相7.50相位角，阀侧绕组采用d,y接法，两台变压器的阀侧绕组的线电压相量互差150相位，经全波整流(zhngli)后并联运行,形成12相24脉波的整流(zhngli)变电系统。二十四脉波牵引整流(zhngli)机组 第16页/共44页第十六页，共44页。第17页/共44页第十七页，共44页。整流(zhngli)变压器低压侧接线第18页/共44页第十八页，共44页。Dd0-y11 +7.50Dd0-y11（网侧移相7.50）联接(lin ji)组组合第19页/共44页第十九页，共44页。Dd0-y11 -7.50第20页/共44页第二十页，共44页。Dd0-y11 -7.50Dd0-y11 +7.50第21页/共44页第二十一页，共44页。 目前，已建和在建(如上海、广州、深圳等地)的轨道交通设施对牵引整流变压器联结组标号提出的技术要求有两类，即Dd0-y11(网侧移相7.50)和Dd0-y5(网侧移相7.50 )，这从24脉波整流系统来说是无可非议的。 但是通过实践发现，这两类联结组的技术要求给变压器的生产制造和变压器的安装连接(linji)带来了一定问题。问题有两点: 1、两台变压器必然有一台变压器的网侧或阀侧的出线端标记要移位，与国家标准规定的排列不一致，很容易发生安装差错; 2、两台变压器的网侧或阀侧绕组的绕向不一致，不利于制造厂的绕组配套和生产组织。第22页/共44页第二十二页，共44页。Dd0-y11 +7.50Dd0-y11（网侧移相7.50） Dd2-y1 （网侧移相7.50）联接(lin ji)组组合第23页/共44页第二十三页，共44页。Dd2-y1 -7.50第24页/共44页第二十四页，共44页。Dd2-y1 -7.50Dd0-y11 +7.50第25页/共44页第二十五页，共44页。(b) 次边二十四相电压相量原次边电压(diny)向量图(a) 整流(zhngli)变压器原边偏移7.5o第26页/共44页第二十六页，共44页。(b) 次边二十四相电压相量原次边电压(diny)向量图(a) 整流(zhngli)变压器原边偏移7.5o第27页/共44页第二十七页，共44页。第三章 牵引(qinyn)变电所整流机组v牵引整流机组接线(ji xin)方式 v整流机组外特性 v关键技术选择 第28页/共44页第二十八页，共44页。 整流机组( jz)外特性 整流机组的外特性：直流输出端电压随其负荷（或短路）电流变化的关系曲线，呈非线性特性。 整流电路的外特性是表征整流电路主要性能的重要特性之一，用途：（1）确定直流电压调整率；可以(ky)校验在某一负载电流下，直流电压是否满足需要。（2）确定并联运行整流机组间的负载分配；衡量并联运行的可能性和合理性。（3）空载直至短路的整个负载特性，提供了计算整流电路故障电流的基础。第29页/共44页第二十九页，共44页。整流机组的外特性与电源、供电系统(n din x tn)的阻抗参数和整流变压器的阻抗电压，整流器特性及其整流接线方式、有无平衡电抗器，以及整流时的换相重叠角（因变压器等电感惯性组件）等多种因子有关，其中如变压器等的电抗压降在输出直流增大情况下并非呈线性变化的。要精确绘出不同运行（或故障）状况下的整流机组外特性曲线是非常复杂的。牵引(qinyn)变电所等值模型第30页/共44页第三十页，共44页。6脉波整流电路(dinl)外特性理想(lxing)空载直流电压变压器二次侧额定( dng)电压交流电源的系统阻抗 整流变压器阻抗第31页/共44页第三十一页，共44页。（1）直流输出端电压、电流处于(chy)第线性区内 将不同运行状况区分为三个线性区，在此区域内外特性(txng)可认为是线性变化或近似线性变化的 。相当于负荷(fh)运行或远点短路 第32页/共44页第三十二页，共44页。（2）直流输出端电压、电流处于(chy)第线性区内 相当于直流侧出口(ch ku)近处短路 第33页/共44页第三十三页，共44页。（3）直流输出端电压、电流(dinli)在第线性区内 相当于直流侧出口处短路(dunl) 第34页/共44页第三十四页，共44页。12脉波整流(zhngli)电路外特性交流电源的系统(xtng)阻抗 整流变压器阻抗轴向双分裂(fnli)变压器等值电路耦合系数第35页/共44页第三十五页，共44页。（1）（2）（3）（4）（5）（6）161514第36页/共44页第三十六页，共44页。第三章 牵引变电所整流(zhngli)机组v牵引整流机组接线方式 v整流机组外特性 v关键技术选择 v 一、 牵引负荷特性v 二、 整流臂工作要求v 三、 各级电压规定(gudng)v 四、 整流器负载的确定v 五、 整流器桥臂整流管数量确定分析v 六、流器桥臂整流管结温校核第37页/共44页第三十七页，共44页。一、 牵引负荷特性IEC146 VI 级标准：100% 额定负荷连续；150 % 额定负荷2h ；300% 额定负荷1min。 二、 整流臂工作要求整流器的设计应满足当任一臂并联的整流管有个损坏时，能全负荷正常运行。整流器每个臂并联整流管的电流不平衡度小于10%。三、 各级电压规定直流侧空载情况(qngkung)下，整流变压器施加351.05 kV 的交流电压时，直流侧输出电压不超过1800V，阀侧额定电压为1180 V。第38页/共44页第三十八页，共44页。四、 整流器负载(fzi)的确定 整流器的过载能力决定于整流管元件的过载能力，根据整流管的热容量能力的特点和变流技术规定：持续时间超过(chogu)15 min 的过载，按连续负载条件设计。 因此参照牵引负荷特性的要求，城市轨道交通整流器装置的设计应按150% 额定负荷2h特点进行设计。第39页/共44页第三十九页，共44页。五、 整流器桥臂整流管数量确定(qudng)分析串联元件(yunjin)数量配置：考虑整流臂反向工作峰值电压 、冲击过电压、元件(yunjin)特性差异所引起的电压分布不均、电网电压波动、反向重复峰值电压等。 并联元件(yunjin)数量配置：考虑电流过载率、元件(yunjin)特性差异所引起的电流分布不均、联接型式、电流波形、环境温度、冷却条件、海拔高度等。 第40页/共44页第四十页，共44页。整流桥臂串联(chunlin)数 第41页/共44页第四十一页，共44页。整流桥臂并联(bnglin)数 第42页/共44页第四十二页，共44页。六、流器桥臂整流管结温校核(xio h) 在各种工况下，并在采用确定(qudng)的散热器、最高环境温度40、自然冷却条件下，整流管结温不应超过允许值150。第43页/共44页第四十三页，共44页。感谢您的观看(gunkn)！第44页/共44页第四十四页，共44页。