牽引變電所整流機組城市軌道交通供電課件

1、城市軌道交通供電西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院第三章 牽引變電所整流機組牽引整流機組接線方式 整流機組外特性 關(guān)鍵技術(shù)選擇 牽引整流機組接線方式作用：降壓、把三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電發(fā)展趨勢：早期的城市軌道交通直流牽引系統(tǒng)，通常采用三相橋式整流電路，隨著技術(shù)的發(fā)展，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)的城市軌道交通整流變電站將會以24脈波為主，系統(tǒng)電壓等級則有35kV和10kV兩種。 十二相脈波牽引整流機組 (a) 四繞組變壓器(b) 兩臺雙繞組變壓器十二相整流機組的其它接線方式十二相脈波牽引整流電路的工作特性 次邊星形和三角形繞組分別供電的兩個三相橋在直流側(cè)并聯(lián)運行，條件：兩者的空

2、載直流輸出電壓平均值Udo應(yīng)相等，即兩者的匝數(shù)比應(yīng)為電路工作原理1）原次邊電壓向量圖UabUbcUcaUABUBCUCAUaUbUcUabUbcUca十二相電壓相量UabUbcUcaUABUBCUCAUaUbUcUabUbcUca1）平衡電抗器Lp=0兩組相位差為300的三相橋整流電路交替向直流負(fù)載供電，每個橋臂整流管導(dǎo)電時間為/3，整流電壓Ud每工頻周期有12次脈動，形成十二脈波整流。缺點：每橋臂整流管不能有效利用。twuq0q1q2q3q4q5q6q7q8q9q10q11q-ubc-ubcuabuabuac 2）平衡電抗器的作用Lp0 1616RLububuauaegfLpI1I1uabu

3、abuouoUdLp作用1：使兩導(dǎo)電支路線間電壓相等，即使整流電壓ud相等twuq0q1q2q3q4q5q6q7q8q9q10q11q-ubc-ubcuabuabuac 4（/12）3 （/12）twuq0q1q2q3q4q5q6q7q8q9q10q11q-ubc-ubcuabuabuac Lp作用2：接入平衡電抗器后，兩組三相橋中每個整流管支路的導(dǎo)通時間是2/3 ，與三相橋整流電路相同，每隔/3時刻有一對支路的整流管（同一組中）導(dǎo)通。 5，61，61，22，32，44，55，65，61，61，22，32，44，55，65（以1，6導(dǎo)通，1，6導(dǎo)通為例）任意時刻，每組整流電路中，有一對整流管導(dǎo)

4、通，兩端口輸出直流電壓瞬時值分別為則空載整流電壓為兩個整流電路并聯(lián)工作的條件是輸出直流電壓相等，而變壓器星形繞組和三角形繞組的匝數(shù)比為1: ，是一個無理數(shù)，勢必造成匝數(shù)比有誤差，輸出電壓有差異。由于電壓高的那個橋有嵌位作用，并聯(lián)工作必須加平衡電抗器。當(dāng)整流變壓器的漏抗達(dá)到一定的數(shù)值時， 12脈波兩橋并聯(lián)和24脈波四橋可以不加平衡電抗器。可以將三相輸入端的漏感L1等效到直流輸出端，等效電感L=2L1起著平衡電抗器的作用。 換相重疊角 24脈波牽引整流變電站的主變一般都是由兩臺12脈波的軸向雙分裂式牽引整流變壓器組成的。 兩臺變壓器的網(wǎng)側(cè)繞組采用延邊三角形接線分別移相7.50相位角，閥側(cè)繞組采用d

5、,y接法，兩臺變壓器的閥側(cè)繞組的線電壓相量互差150相位，經(jīng)全波整流后并聯(lián)運行,形成12相24脈波的整流變電系統(tǒng)。二十四脈波牽引整流機組 整流變壓器低壓側(cè)接線Dd0-y11 +7.50Dd0-y11（網(wǎng)側(cè)移相7.50）聯(lián)接組組合Dd0-y11 -7.50Dd0-y11 -7.50Dd0-y11 +7.50目前，已建和在建(如上海、廣州、深圳等地)的軌道交通設(shè)施對牽引整流變壓器聯(lián)結(jié)組標(biāo)號提出的技術(shù)要求有兩類，即Dd0-y11(網(wǎng)側(cè)移相7.50)和Dd0-y5(網(wǎng)側(cè)移相7.50 )，這從24脈波整流系統(tǒng)來說是無可非議的。但是通過實踐發(fā)現(xiàn)，這兩類聯(lián)結(jié)組的技術(shù)要求給變壓器的生產(chǎn)制造和變壓器的安裝連接帶

6、來了一定問題。問題有兩點: 1、兩臺變壓器必然有一臺變壓器的網(wǎng)側(cè)或閥側(cè)的出線端標(biāo)記要移位，與國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排列不一致，很容易發(fā)生安裝差錯; 2、兩臺變壓器的網(wǎng)側(cè)或閥側(cè)繞組的繞向不一致，不利于制造廠的繞組配套和生產(chǎn)組織。Dd0-y11 +7.50Dd0-y11（網(wǎng)側(cè)移相7.50） Dd2-y1 （網(wǎng)側(cè)移相7.50）聯(lián)接組組合Dd2-y1 -7.50Dd2-y1 -7.50Dd0-y11 +7.50(b) 次邊二十四相電壓相量原次邊電壓向量圖(a) 整流變壓器原邊偏移7.5o(b) 次邊二十四相電壓相量原次邊電壓向量圖(a) 整流變壓器原邊偏移7.5o第三章 牽引變電所整流機組牽引整流機組接線方式

7、 整流機組外特性 關(guān)鍵技術(shù)選擇 整流機組外特性 整流機組的外特性：直流輸出端電壓隨其負(fù)荷（或短路）電流變化的關(guān)系曲線，呈非線性特性。 整流電路的外特性是表征整流電路主要性能的重要特性之一，用途：（1）確定直流電壓調(diào)整率；可以校驗在某一負(fù)載電流下，直流電壓是否滿足需要。（2）確定并聯(lián)運行整流機組間的負(fù)載分配；衡量并聯(lián)運行的可能性和合理性。（3）空載直至短路的整個負(fù)載特性，提供了計算整流電路故障電流的基礎(chǔ)。整流機組的外特性與電源、供電系統(tǒng)的阻抗參數(shù)和整流變壓器的阻抗電壓，整流器特性及其整流接線方式、有無平衡電抗器，以及整流時的換相重疊角（因變壓器等電感慣性組件）等多種因子有關(guān)，其中如變壓器等的電抗

8、壓降在輸出直流增大情況下并非呈線性變化的。要精確繪出不同運行（或故障）狀況下的整流機組外特性曲線是非常復(fù)雜的。牽引變電所等值模型6脈波整流電路外特性理想空載直流電壓變壓器二次側(cè)額定電壓交流電源的系統(tǒng)阻抗 整流變壓器阻抗（1）直流輸出端電壓、電流處于第線性區(qū)內(nèi) 將不同運行狀況區(qū)分為三個線性區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)外特性可認(rèn)為是線性變化或近似線性變化的 。相當(dāng)于負(fù)荷運行或遠(yuǎn)點短路 （2）直流輸出端電壓、電流處于第線性區(qū)內(nèi) 相當(dāng)于直流側(cè)出口近處短路 （3）直流輸出端電壓、電流在第線性區(qū)內(nèi) 相當(dāng)于直流側(cè)出口處短路 12脈波整流電路外特性交流電源的系統(tǒng)阻抗 整流變壓器阻抗軸向雙分裂變壓器等值電路耦合系數(shù)（1）（2

9、）（3）（4）（5）（6）161514第三章 牽引變電所整流機組牽引整流機組接線方式 整流機組外特性 關(guān)鍵技術(shù)選擇 一、 牽引負(fù)荷特性 二、 整流臂工作要求 三、 各級電壓規(guī)定 四、 整流器負(fù)載的確定 五、 整流器橋臂整流管數(shù)量確定分析 六、流器橋臂整流管結(jié)溫校核一、 牽引負(fù)荷特性IEC146 VI 級標(biāo)準(zhǔn)：100% 額定負(fù)荷連續(xù)；150 % 額定負(fù)荷2h ；300% 額定負(fù)荷1min。 二、 整流臂工作要求整流器的設(shè)計應(yīng)滿足當(dāng)任一臂并聯(lián)的整流管有個損壞時，能全負(fù)荷正常運行。整流器每個臂并聯(lián)整流管的電流不平衡度小于10%。三、 各級電壓規(guī)定直流側(cè)空載情況下，整流變壓器施加351.05 kV 的交流電壓時，直流側(cè)輸出電壓不超過1800V，閥側(cè)額定電壓為1180 V。四、 整流器負(fù)載的確定整流器的過載能力決定于整流管元件的過載能力，根據(jù)整流管的熱容量能力的特點和變流技術(shù)規(guī)定：持續(xù)時間超過15 min 的過載，按連續(xù)負(fù)載條件設(shè)計。因此參照牽引負(fù)荷特性的要求，城市軌道交通整流器裝置的設(shè)計應(yīng)按150% 額定負(fù)荷2h特點進(jìn)行設(shè)計。五、 整流器橋臂整流管數(shù)量確定分析串聯(lián)元件數(shù)量配置：考慮整流臂反向工作峰值電壓 、沖擊過電壓、元件特性差異所引起的電壓分布不均、電網(wǎng)電壓波