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- 45 -工 业 技 术１ 项目背景多脉波移相整流变压器广泛应用于各行各业的变频调速系统中，电压等级一般为10 kV~35 kV，低压侧输出脉波数以6脉波和12脉波为主，12脉波整流变压器高压侧经移相后，2台可组成24脉波输出，大大降低整流装置注入电网的谐波，提高电能质量[1]。
该项目所设计的35 kV 12脉波整流变压器，安装地点位于海拔高达4 600 m 的西藏地区，外绝缘距离与变压器温升需要特殊考虑，同时，该地区运行的变压器遭受大气过电压概率大，需要对变压器绕组进行必要的保护。
目前国内外市场上的35 kV 高压外延三角形移相整流变压器，基本绕组与高压移相绕组都采用辐向排列方式，在雷电冲击电压下，高压移相绕组尾端与高压基本绕组首端连接处冲击电位震荡很大，绝缘性能不易保证，需要增大绝缘距离以保证绝缘强度[2]。
为了解决上述技术问题，该项目通过技术研究与电磁仿真技术，将高压基本绕组与移相绕组调整为轴向排列，经仿真计算与测试，移相绕组尾端与基本绕组首端连接处的冲击电位震荡明显下降，提高了绝缘可靠性，高压移相绕组引线与其它绕组引线连接更加方便，器身的布置结构更加紧凑合理，器身机械稳定性得到提高。
２ 产品开发与设计针对项目技术协议中所需特点，研究采用合理的结构满足实现35 kV 高压外延三角形移相，单器身输出12脉波的整流变压器。
并可以D （+7.5°）d0y11配合D （-7.5°）d0y11组成24脉波整流变压器。
２．１ 电磁设计部分采用了组合式双分裂绕组结构，高压线圈4个绕组采用轴向排列后，器身布置更加紧凑，机械强度较原辐向排列结构大大提高。
经波过程电磁分析软件仿真分析，改进后结构在大气过电压下，绕组中的电位振荡大为降低，由原来电位幅值达到入波的约150%以上降低到入波的约115%，如图1所示，降低了绝缘设计的难度。
经电磁场仿真软件进行器身的详细磁场仿真计算，绕组结构与布置改进后油箱中磁密有一定程度的增大，如图2所示，右侧绕组磁通密度明显高于左侧绕组。
双分裂移相整流变压器短路阻抗的仿真研究作者：吴文辉来源：《城市建设理论研究》2013年第24期摘要：整流变压器是交流变频调速中的关键设备，而整流变压器具有很复杂的结构，为了促进交流变频调速技术的发展，本文将简要介绍整流变压器的类型和组成部分，并在此基础上，通过对短路抗阻的计算分析，进一步探析双分裂移相整流变压器在短路抗阻方面的仿真研究和仿真结果。
关键词：双分裂移相；整流变压器；短路阻抗；计算；仿真研究中图分类号： TM4 文献标识码： A 文章编号：就现今来看，传统高耗能企业普遍都采用了交流变频调速这一项技术，并在这项技术的隔离电源方面大力推广了整流变压器。
1整流变压器的种类和构成1.1整流变压器的类型整流变压器有很多种，可分为二十四脉波、十八脉波、十二脉波以及六脉波等类型的整流变压器。
而二十四脉波、十八脉波以及十二脉波等整流变压器能够有效控制网侧的谐波含量，使其控制在相关标准要求的最高限值以内。
1.2整流变压器的组成部分关于整流变压器，不同脉波的变压器之间又产生相互的联系，如二十四脉波的整流变压器的设备里面就包含了一个十二脉波的整流变压器，而十二脉波型的整流变压器主要靠两台网侧移相的轴向分裂变压器所组成的。
而每台十二脉波变压器中除了包括一个Y接阀侧绕组之外，还包含了一个D接阀侧绕组，其中网侧绕组的移相分别为负的7.5度以及正的7.5度，而二十四脉波类型的整流变压器主要是通过把两台十二脉波类型的整流变压器进行并联组合而成。
关于整流变压器，其十二脉波双分裂移相这一类型变压器的接线方式至关重要，它接线方式会在很大程度上影响到短路阻抗。
因此针对双分裂移相的变压器而言，通过有关的电磁场分析软件，即可对其在不同界限条件下所出现的短路阻抗实现了仿真计算，而该计算的结果会和实际测试的结果进行相关方面的比较。
2相关的阻抗计算在具有双分裂移相的变压器当中，其阀侧绕组的排列方式主要是沿着轴向排列的，而这两个阀侧绕组，一个作为Y接头，另一个作为D接头，在电气方面，这两个阀侧绕组是相互独立进行的。
两种12脉波整流变压器分析与仿真葛笑寒【摘要】比较两种12脉波整流变压器的结构和设计原理.一种利用阀侧的星三角自动30度移相,电源侧采用延边三角形移相.第二种电源侧采用自耦调压绕组,整流分裂为高低压两套绕组,延边三角形在整流变高压侧,都为三角形联结,在整流绕组的高压侧实现相位的左右移相.前者结构简单,造价较低,电压可调性较差.后者变压器绕组增多,结构复杂,高度、造价增加,但调压灵活,多用于需要频繁调压的领域.【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2019(018)001【总页数】5页(P10-13,26)【关键词】整流变压器;12脉波整流变压器;三角形连接【作者】葛笑寒【作者单位】三门峡职业技术学院,河南三门峡 472000【正文语种】中文【中图分类】TM422近年来电力电子技术的发展，使得大功率整流设备普遍应用。
兼具变换电压和隔离作用的整流变压器的应用逐渐增多。
但是，随之带了谐波污染，导致电网波形畸变。
减小谐波的办法主要有有缘电力滤波器、感应滤波技术和多重化整流技术三种[1]。
在大功率整流领域，一般都采用多脉波的整流变压器降低谐波，12脉波整流变压器是经典的整流变压器[2]。
但是，随着电源容量的增大，电压的提升及调压的需求，另外一种12脉波整流变压器也迅速应用。
这种新的12脉波整流变压器的主要特点是，内部整流变压器和调压器绕组共油箱，即高压绕组采用自耦多级调压，低压绕组采用双分裂的独立铁芯的4套绕组，一次采用延边三角形实现移相，阀侧采用三角形接入整流绕组。
本文主要介绍这两种结构的整流变压器，并进行比较。
一、方案一整流变压器结构（一）脉波整流变压器的联结组别目前，常用轴向分裂变压器。
高压绕组星型或者延边三角形连接，低压绕组形成双分裂的星型和三角形联结的绕组接入整流柜，形成12脉波整流[3]。
工业中常把两个12脉波电路并联，形成24脉波电流。
如图1所示1号变压器采用Dy11d0联结，移相7.5°。
大容量移相整流变压器及变频器安装施工方案设计摘要：大功率变频器为了减少对电网的冲击，需要配用大容量移相整流变压器。
这类的特点是体积大、二次侧抽头多、结构复杂，本文就变频器安装及针对这类变压器二次电缆敷设相关经验进行了探讨。
同时，也针对高纬度地区冬季寒冷条件下的施工经验和教训进行了总结、分析。
关键词：移相；变压器；电缆敷设；冬季施工；大容量；变频器。
0引言大功率同步电机调速需要配备大功率的变频调速系统，本文探讨、分析一下30MW同步机组配套供电的变频器及变压器安装施工中的一些经验和不足。
该项目上级电网容量50000kVA，为减少对上级电网的影响采用移相整流变压器，该变压器输出波数达到36P，二次侧出线6组，共18个瓷瓶。
由于工期安排，变压器二次侧电缆在冬季施工，施工期间室外最低温度达到-24℃。
在施工中采取了保温遮蔽、整体加温、局部加温三种手段相结合的方式，满足了施工条件，保障了施工进度及施工质量。
1设备情况及施工条件概述1.1移相整流变压器简介1.1.1移相整流变压器原理简介整流变压器与电力变压器最大的不同点在于对等效相数的要求不同，为了提高电能质量，整流变压器的输出电压波形不像电力变压器，在一个周期内只有三个正弦脉波，而是根据网侧电压和装机容量确定在一周期内的脉波数。
该项目由于装机容量达到了单台36000kVA，对于这类大功率整流设备，为了提高功率因素，减小网侧谐波电流，必须提高整流设备的脉波数。
因此该项目使用的大型整流变压器，采用移相线圈的方式，脉波数达到36个。
该项目变压器在电网三相电压的基础上，为了获得均匀分布多脉波阀侧电压，将每相阀侧电压在120内均匀展开。
采用一次侧绕组联结成Y接、D接，二次侧由多个延边三角形的移相绕组并联在一台变压器上，由这些若干个延边三角形的移相绕组来得到所需要的不同的移相角度，从而使单台移相整流变压器输出的脉波数达到36P，即各个二次侧绕组的移相角度为+20°、0°、-20°。
高压变频装置配套用移相整流变压器的设计研究云南变压器电气股份有限公司柳溪摘要：本文介绍了高压变频器的工作原理，并论述高压变频器配套用移相整流变压器的移相原理，设计研究和技术特点，提出了相应的计算方法。
关键词：高压变频器移相整流变压器移相设计要点计算方法Design and Study on phase-shifting rectifier transformer for the supporting use of high-voltage frequency converter Yunnan Transformer and Electric Joint-stock Company Ltd.Liu XiAbstract: This article introduces the operating principle of the high-voltage frequency converter, expounds the rectifyingprinciple of the phase-shifting rectifier transformer forthe supporting use of high-voltage frequency converter, itsdesign and study and its technological characteristics andputs forward the relevant calculating methods.Key words: high-voltage frequency converter, phase-shifting rectiformer (rectifier transformer), phase-shifting, calculating methods,main design consideration1．前言随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，带动了交流传动技术日新月异的进步，也使得高功率、大电流的功率器件制造技术日趋成熟。
整流变压器常用移相方式与结构特点的分析及讨论作者：赵丽来源：《科技与创新》2016年第08期摘要：整流变压器是专用于整流系统的变压器，能供给整流系统适当的电压，并能减少整流系统引起的波形畸变对电网的影响。
在应用整流变压器时，移相方式的选择非常重要，不同的移相方式有不同的结构特点。
因此，就整流变压器常用的移相方式及其结构特点展开了探讨。
关键词：整流变压器；移相方式；电源变压器；功率中图分类号：TM422 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.08.1111 整流变压器的工作原理整流变压器是整流设备的电源变压器，最突出的特点为原边输入交流、副边通过整流元件后输出直流。
目前，用于工业领域的整流直流电源基本是由交流电网通过整流变压器和整流设备得到的。
对于大功率的整流装置而言，其电流相对较大，但二次电压较低，整流变压器的二次电流不是正弦交流。
由于后续整流元件具有单向导通特征，所以，各相线之间不再同时流有负载电流。
对于软流导电而言，单方向的脉动电流经过滤波装置后会转换为直流电，整流变压器的二次电压电流与容量连接组相关，比如三相桥式整流线路等。
整流变压器的参数计算一般是以整流线路为前提的，并从二次侧向一次侧推算。
整流变压器的绕组电流为非正弦，且含有大量的高次谐波。
在应用整流变压器的过程中，为了有效减少其对电网的影响，并进一步增大功率因数，就必须通过移相的方法增大整流变压器的脉冲数。
对整流变压器进行移相最主要的目的是使其二次绕组的同名端线电压之间有一个相位。
2 整流变压器移相方式的结构特点整流变压器较为常用的移相方式有星角绕组移相、移相绕组移相和移相自耦变压器移相等。
下面对这3种常用的移相方式的结构特点进行分析。
2.1 星角绕组移相的结构特点该移相方式可细分为二次侧移相和一次侧移相。
2.1.1 二次侧移相这种移相方式较为简单，只需要配置1台整流变压器，并在一次侧设置1个联结成Y或D 的三相绕组，二次侧设置2个分别联结成Y和D的二次绕组（同名端线电压之间的相位移为30°）。
高压变频器中移相整流变压器移相角的测量方法研究作者：陈栋来源：《科学与财富》2018年第10期摘要：在交流电机的控制中，变频调速技术因效率较高且不会产生谐波污染，成为最有前景的调速方式。
采用PWM技术的变频调速器是此技术的重点应用之一，其中移相整流变压器起到了不可或缺的作用，对此类特种变压器移相角的测量也显得相当重要。
关键词：移相整流变压器；变频器；移相角的测量1.变频器系统拓扑结构电动机的转速n=60*电源频率f（1-转差率S）/极对数P，变频调速技术是利用改变电动机定子电源频率f来改变电动机的转速n的调速方法。
转速n与频率f之间为线性关系，调速过程中没有节流作用以及励磁滑差产生的附加功率损耗，使得这种调速有无极、范围大、效率高、低损耗的特点。
采用PWM技术的变频调速器，是由多个功率单元串联多电平的拓扑结构。
以6kV五级变频器为例，每相有五个功率单元，每个功率单元输入经移相整流变压器移相的三相交流电压，经整流逆变后输出单相交流电压，五个功率单元串联叠加后输出改变频率的6kV电压，驱动电动机工作。
2.移相整流变压器的原理移相整流变压器的原理是将变压器副边分为多绕组形式，每个绕组采用延边三角形移相，从而使得二次绕组的同名端线电压之间有一个相位移。
根据变频器电压等级和容量大小的不同，整流脉波数各有不同：以ZTSGF_1600/6型6kV五级移相整流变压器为例，变压器原边绕组6kV，副边共15个绕组分为三相，通过延边三角形接法，分别有+24°、+12°、0°、-12°、-24°移相角度，每个绕组接一个功率单元。
移相整流变压器起到了电气隔离的作用，使得各功率单元相互独立从而实现电压串联，并且通过多重化整流逆变有效消除了谐波。
其副边绕组延边三角形联接及移相方式分为顺时针（正角度）和逆时针（负角度），联结及移相方式如图1：3.移相整流变压器移相角的计算方法本文以ZTSGF_1600/6型6kV五级移相变为例，讨论移相角的测量方法。
移相变压器是整流变压器的一种。
整流装置的单相导电作用，引起整流变压器交变磁场波形的畸变；畸变的大小决定于直流容量占电网容量的比例和流入电网中的谐波电流的频率，及谐波次数。
抑制谐波的有效办法之一是通过对整流变压器高压侧进行移相，这种办法可以基本上消除幅值较大的低次谐波。
一般情况下，只要一套整流装置有两台整流变压器，均采用等效12相系统，因为这种系统不需专门移相，只要变换绕组的连接方式即可达到，当直流容量较大时，则采用等效18相以上的整流系统。
IGBT相当于可控硅的作用，用在整流系统中，控制通断，不控制相位。
移相整流变压器设计与试验
汪明伟
摘要：介绍36相整流变压器设计，试验，六边型自耦移相调压和共轭铁心应用。
关键词：谐波；移相；自耦调压；共轭铁心；半成品、成品试验
2016.10.10
1. 前言
由于电网对谐波的限制越来越严格，并制定了国家标准GB/T14549-93《电能质量 公用电网谐波》，对整流变压器抑制谐波措施要求越来越高。
消除低次谐波的办法之一就是增加变压器输出相数，即直流脉波数。
本文就有关36相整流变压器设计，制造及试验等问题做一些探讨。
原公司2005年接到氯碱化工行业电解整流变压器订单，由三台ZHSPTZ-12500/10整流变压器组成，单机组等效12脉波，三机组合成36脉波。
整流方式为桥式整流，冷却方式为强油循环水冷，变压器为主调合一式免吊心结构。
网侧电压： 10KV 直流工作电压： 400V 直流电流： 2×13000A
调压范围： 10%~105% 调压级数 40级 短路阻抗： 10% 主要参数确定
空载直流电压 U do =43~450V
额定容量 S N =1.05U do I d =1.05×450×26=12285KV A 一次额定电流 I 1N =3
10N S =
3
1012285=709.3A
2. 设计方案 2.1 移相方案选择
变压器由调压变压器和整流变压器两部分组成，为便于设计和制
造，三台调压变压器分别移相+10°、0°、-10°，三台整流变为同一形式即有星、角绕组桥式整流回路。
因整流变压器短路阻抗为10%，所以低压星角输出经整流元件后并联，不需另加平衡电抗器。
单台整流变提供12脉波直流电流，接调变后三台变压器可提供36脉波直流电流。
2.2 调压变压器设计方案
目前，一般采用自耦移相调压于一身，来达到移相和调压目的。
如按用法较普遍的曲折移相方式，有载开关通过的网侧线电流大于600A，超出三相有载开关使用范围；如为了满足开关电流要求去自耦升压，还是会增加调压变的电磁容量。
我们反复研究多方求证，采用的是六边型自耦移相调压方案，有载开关电流相当于角接相电流，是曲折接法的1/3倍，满足了40级粗细调开关要求。
采用此方案的优点还有：调压变额定档阻抗电压很小，计算时可忽略，这样三台机组的阻抗一致，均流效果好。
而且调压变压器绕组结构简约，材料节省，负载损耗低。
但引线结构相对复杂，设计制造时
图1 六边型自耦移相调压接线原理图
图中A 、B 、C 为调变输入端子，
A m 、X m 为调变输出端子(以A 相为例)
为简化起见，细调部分未画出，有载开关选用5×8=40级粗细调有载开关。
2.3 调压变压器设计
设定输入电压为 U 1=U AB =U BC =U CA =10000V U 1对应绕组匝数为 W 1=375 当移相角度为±10°时， 长边电压 U m =32U 1sin(60°－10°)=8846V 短边电压 U y =32U 1sin10°=2005V 长边绕组匝数 W m =32W 1sin(60°－10°)=332 短边绕组匝数 W y =3
2W 1 sin10°=75
当移相角度为0°时，
U m =8846, U y =1154 W m =332, W y =43
调压变压器为三相三柱式铁心，由里向外套有移相绕组、基本绕组、粗调绕组、细调绕组，绕组均为层式。
接线原理图如图2：
确定绕组同名端（绕向）时，应考虑绕线方便，也要注意绕组间电势大小，保证主纵绝缘距离合理。
2.4 整流变压器设计
只要是三相桥式整流就可取得6脉波直流输出，如果绕组中同时有星和角供电，便可得到12脉波直流。
一般整流变压器低压电压低，绕组匝数少，很难达到角接绕组匝数是星接绕组3倍的整数匝，只能在高压侧做成一星一角两个器身，使低压相同接法的两个绕组中感应电势有30°相位差。
这种方式使变压器结构变的复杂，出线等布置困难，体积和材料都相应增加。
我们选择了共轭式铁心结构，低压绕组一个星接一个角接，高压对应两个绕组接法相同。
当星接绕组为7匝时，角接绕组匝数应为73=12.12，取12匝，相当于角接低压绕组匝数减少1%左右。
为保证
低压电压值相同，将星接高压绕组匝数增加约1%，相当于降低星接绕
组匝电势和电压1%。
再把两个铁心做成共轭式，如图3所示：
图3 共轭铁心及绕组示意图
铁心中Φy与Φd方向相同，大小相差约1%，有铁心中轭之后，上
述两磁通差值将通过中轭闭合，即Φ
Δ=Φd－Φy 。
中轭截面大于心柱截面的1%即可，本方案的工艺考虑取5% 。
整流变压器为三相三柱共轭式，心柱为外接圆形，中轭为矩形，便于插片和固定。
线圈套装时，拆下中轭，待套完下部线圈时再插好中轭，然后再套装上部线圈。
这样线圈套装时，不需翻转铁心。
中轭夹件与铁心不导磁钢拉板设有定位，以保证受到上下绕组压力时不产生位移。
高低压绕组均为饼式，上部低压绕组有正、反星接，封星后同相逆并联引出；下部低压绕组有正、反角接，封角后同相逆并联引出。
角接铜排在左，星接铜排在右，同侧平行布置，以便与整流装置连接。
3. 产品验证
3.1 半成品试验
因为本例产品特殊性，我们对六边型自耦移相进行了模拟试验，对电压，电流和相位关系做了验证。
在调压变结线前进行匝数比试验。
结线后做单相变比试验时，为保持主绕组和移相绕组匝电势相同，把非测量绕组短路，这样才能得到准确数据。
共轭式整流变结线前上下绕组分别做变比试验，结线后，可直接测量一、二次电压，来验证电压比。
3.2 成品试验
一般试验同普通电力变压器，电压比试验靠实测电压来判定。
判别三台变压器移相角度时，可选择每台变压器同一低压绕组，连
反星及角接相位判定方法相同。
其电压关系式为： U ab =U bc =U ca =U
U 1010++a c 与U 00a c 相位差10°， U 010a a +=2sin5° U U 1010++a c 与U 1010--a c 相位差20°， U 1010-+a a =2sin10° U U 1010++a c 与U 00b c 相位差70°， U 010b a +=2sin35° U U 1010++a c 与U 1010--b c 相位差80°， U 1010-+b a =2sin40° U
我们测的低压电压最高档，U=35.1do U =35
.1450=333.3V ，其标准值和实
测值如下表：
测得结果证明移相角度正确，端子顺序无误。
其他试验结果都符合技术规范要求，本文以略。
4. 结束语
六边型自耦移相调压变与共轭式整流变运用，虽然给设计和制造带来很大难度，但是产品结构紧凑，节约可观的材料费用。
在目前原材料价格居高不下的形式下，只有技术创新，产品创新，才能在市场上占有优势。
实践是检验真理的唯一标准。
设计试制过程中，我们遇到了许多新问题，甚至有时需推倒一些书本上的论点和公式。
这种情况下，不能照抄硬搬类似的经验，只能靠严谨的研究，不断地求证来获得成功。
有时找到正确的验证方法，其意义不亚于被验证的事件本身。
作者简介：汪明伟(1954－)，男，辽宁省锦州市人，原锦州变压器股份有限公司副总经理，总工程师，高级工程师，持有多项
变压器发明专利。
参考文献
(1) 崔立君等《特殊变压器理论与设计》
北京：科学技术出版社1996
(2) 刘忏斌等《硅整流所电力设计》
北京：冶金工业出版社1983
(3) 王世忠《带移相线圈的有载自耦调压器一、二次侧间相位角的
测定》1986.6。
