整流變壓器

科學知識 9547 477 2016-06-01

整流變壓器是整流設備的電源變壓器。整流設備的特點是原方輸入電流,而副方通過整流原件后輸出直流。 變流是整流、逆流和變頻三種工作方式的總稱,整流是其中應用最廣泛的一種。作為整流裝置電源用的變壓器稱為整流變壓器。工業用的整流直流電源大部分都是由交流電網通過整流變壓器與整流設備而得到的。

基本信息

  • 中文名稱

    整流變壓器

  • 效 率(η)

    98%

  • 額定功率

    50/60(KVA)

  • 電 壓 比

    400/220(V)

目錄
1簡介
2用途
3工作原理
4操作方法
5修理維護
6安裝條件

簡介

整流變壓器是整流設備的電源變壓器。整流設備的特點是原邊輸入交流,而副邊輸出通過整流元件后輸出直流。 作為整流裝置電源用的變壓器稱為整流變壓器。工業用的整流直流電源大部分都是由交流電網通過整流變壓器與整流設備而得到的。

整流變壓器是專供整流系統的變壓器。變壓器變壓器

功能:

1.是供給整流系統適當的電壓;

2.是減小因整流系統造成的波形畸變對電網的污染。

用途

廣泛用于照明、機床電器、機械電子設備、醫療設備、整流裝置等。產品性能均能滿足用戶各種特殊要求。

電化學工業

這是應用整流變最多的行業,電解有色金屬化合物以制取鋁、鎂、銅及其它金屬;電解食鹽以制取氯堿;電解水以制取氫和氧。

牽引用直流電源

用于礦山或城市電力機車的直流電網。由于閥側接架空線,短路故障較多,直流負載變化輻度大,電機車經常起動,造成不同程度的短時過載。為此這類變壓器的溫升限值和電流密度均取得較低。阻抗比相應的電力變壓器大30%左右。

傳動用直流電源

主要用來為電力傳動中的直流電機供電,如軋鋼機的電樞和勵磁。

直流輸電用

這類整流變壓器的電壓一般在110kV以上,容量在數萬千伏安。需特別注意對地絕緣的交、直流疊加問題。

此外還有電鍍用或電加工用直流電源,勵磁用直流電源,充電用及靜電除塵用直流電源等。

工作原理

整流變壓器整流變壓器應用整流變最多的化學行業中,大功率整流裝置也是二次電壓低,電流很大,因此它們在很多方面與電爐變是類似的,即前所述的結構特征點,整流變壓器也同樣具備。整流變壓器最大的特點是二次電流不是正弦交流了,由于后續整流元件的單向導通特征,各相線不再同時,流有負載電流而是軟流導電,單方向的脈動電流經濾波裝置變為直流電,整流變壓器的二次電壓,電流不僅與容量連接組有關,如常用的三相橋式整流線路,雙反量帶平衡電抗器的整流線路,對于同樣的直流輸出電壓、電流所需的整流變壓器的二次電壓和電流卻不相同,因此整流變壓器的參數計算是以整流線路為前提的,一般參數計算都是從二次側開始向一次側推算的。

由于整流變繞組電流是非正弦的含有很多高次諧波,為了減小對電網的諧波污染,為了提高功率因數,必須提高整流設備的脈波數,這可以通過移相的方法來解決。移相的目的是使整流變壓器二次繞組的同名端線電壓之間有一個相位移。

移相方法

移相方法就是二次側采用量、角聯結的兩個繞組,可以使整流電爐的脈波數提高一倍。

10kv干式整流變壓器10kv干式整流變壓器對于大功率整流設備,需要脈波數也較多,脈波數為18、24、36等應用的日益增多,這就必須在整流變壓器一次側設置移相繞組來進行移相。移相繞組與主繞組聯結方式有三種,即曲折線、六邊形和延邊三角形。

用于電化學行業的整流變壓器的調壓范圍比電爐變壓器要大的多,對于化工食鹽電解,整流變壓器調壓范圍通常是56%--105%,對于鋁電解來說,調壓范圍通常是5%--105%。常用的調壓方式如電爐變壓器一樣有變磁通調壓,串聯變壓器調壓和自耦調壓器調壓。另外,由于整流元件的特性,可以在整流電爐的閥側直接控制硅整流元件導通的相位角度,可以平滑的調整整流電壓的平均值,這種調壓方式稱為相控調壓。實現相控調壓,一是采用晶閥管,二是采用自飽和電抗器,自飽和電抗器基本上是由一個鐵芯和兩個繞組組成的,一個是工作繞組,它串聯聯結在整流變壓器二次繞組與整流器之間,流過負載電流;另一個是直流控制繞組,是由另外的直流電源提供直流電流,其主要原理就是利用鐵磁材料的非線性變化,使工作繞組電抗值有很大的變化。調節直流控制電流,即可調節相控角α,從而調節整流電壓平均值。

變壓器

生產的ZSS、ZS系列整流變壓器用作整流裝置的電源變壓器,其作用是向整流器提供交流電源,整流器再將交流電變換為直流電,從而進行直流供電。主要應用于冶金、化工、機車牽引與傳動等行業。產品節能、低損耗、低噪聲、抗沖擊和抗短路能力強。過載能力強、結構緊湊、體積小、供電可靠等優點。

性能特點

(1)電氣性能穩定:產品結合負載特點和電網電壓波動、大氣過電壓情況,根據整流變壓器的負載狀況,確定合理、可靠的絕緣水平和絕緣模型,充分保證產品的電氣性能可靠和穩定。產品環境安全系數≥1.67。

(2)動穩定程度高:產品繞組有較高的機械強度,具有較強的抗突發能力,以滿足極惡劣的負載環境。在設計、制造過程中較好地消除了變壓器漏磁引起的或非正常運輸可能造成的動不穩定源。產品具有較高的動穩定性。高抗阻,比同容量的電力變壓器的阻抗高30%,以抑制di/dt,有效保護整流元件。

(3)熱穩定性好:先進的產品設計,嚴格控制產品的發熱部位及最熱點溫升,并留有充分的溫升裕度,如需要可在線圈內加添軸向油道,根據線圈負載損耗值選擇冷卻方式并合理分配油流量,達到最佳冷卻效果,主要溫升指標均比國標至少低5℃。線圈、引線采用銅導線,電流密度選取較低。

(4)過載能力強:產品具有較強的過負載能力和過電壓能力,可在額定負載情況下長期安全運行,可在110%過電壓情況下滿負載長期安全運行(環境溫度40℃);變壓器與電機相聯的端子上能承受1.5倍額定電流,歷時5S。產品設計、制造充分考慮負載特性,從溫升、絕緣性能及附件選擇等各方面滿足過載要求。

(5)性能指標優越:空載電流設計、制造值低于同容量S9系列變壓器的國標規定值為依據,充分用戶使用的經濟性和可靠性。

(6)節電效果明顯,噪聲低(lt;65dB)。

(7)結構簡化,外形美觀;油箱采取防滲漏設計工藝,可杜絕油箱滲漏。

結構特點

(1)鐵芯:采用30Q130高導磁硅鋼片,同時采用選進的3~6級step-lap core stacking步進多級疊片方式,有較降低了空載損耗、空載電流和噪聲。

(2)繞組:電磁線采用了高導電率的無氧銅導線,繞組采用園筒式、雙餅式和新型螺旋式等結構的整體套裝新工藝,使產品結構更緊湊,主絕緣能等到有效保證,對首尾層進行加強,提高了絕緣性能。繞組外表面纏繞高強度的緊縮帶,提高了繞組的機械強度,使產品的抗沖擊能力和抗短路能力大提高。

(3)器身:器身絕緣墊塊均采用高強度的層壓木和層壓紙板支撐,使繞組的端部的支撐面積達到95%以上,進一步提高了產品抗短路能力,提高產品的運行可靠性。器身與箱蓋的連接采用了呆板帶緩沖結構,克服了器身懸空和頂蓋現象。絕緣材料均采用高強度、高密度電纜紙包繞,其允許的壓力應為45Mpa。

(4)油箱:油箱采用散熱油管(雙排和三排油管采用插片方式),或采用階梯片式散熱器,在同樣的箱壁面積下增加了散熱能力;測算也可根據用戶要求安裝片式散熱器或采用波紋油箱,及強油風冷或強油水冷散熱器。油箱表面處理:變壓器外殼油漆采用三防漆(防鹽霧、防濕熱、防霉菌),此漆與底漆附著力強,裝飾性好,薄膜耐油性,耐腐蝕性、保光性、保色性較好,有良好的流平性和遮蓋力。

保護裝置

整流變壓器微機保護裝置是由高集成度、總線不出芯片單片機、高精度電流電壓互感器、高絕緣強度出口中間繼電器、高可靠開關電源模塊等部件組成。是用于測量、控制、保護、通訊為一體化的一種經濟型保護。

整流變壓器微機保護裝置的優點

1、可以滿足庫存配制有二十幾種保護,滿足用戶對不同電氣設備或線路保護要求。

2、用于可根椐實際運行的需要配制相應保護,真正實現用戶量身定制。

3、自定義保護功能,可實現標準保護庫中未提供的特殊保護,最大限度滿足用戶要求。

4、各種保護功能相對獨立,保護定值、實現、閉鎖條件和保護投退可獨立整定和配制。

5、保護功能實現不依賴于通訊網絡,滿足電力系統保護的可靠性。

整流變壓器微機保護裝置具備進線保護、出現保護,分段保護、配變保護、電動機保護、電容器保護、主變后備保護、發電機后備保護、PT監控保護等保護功能。

操作方法

技術參數

額定功率:50/60(KVA)

效 率(η):98%

電 壓 比:400/220(V)

外形結構:立式

冷卻方式:自然冷式

防潮方式:開放式

繞組數目:雙繞組

鐵心結構:心式

冷卻形式:干式

鐵心形狀:U型

電源相數:單相

頻率特性:低頻

型 號:Satons-ZDG-30/0.4

應用范圍:整流

整流電路

常用整流電路為單相半波、單相全波、三相半波、三相全波(Y或△)橋式、三相曲折式(Zo形)、六相Y形(中點接線)、六相叉形(又曲折形)、六相Y形并聯橋式(帶平衡電抗器)、六相△Y形串聯橋式、十二相四曲折形帶平衡電抗器、六相Y形或△形式、六相(十二、二十四相)雙反星形帶平衡電抗器,或多套并聯橋式、雙反星電路。直流電流可達25KA,直流電壓從幾十伏至幾百伏,閥側常采用同相逆并聯方法出線。

適用標準

(1)通用標準:GB1094.1~2-1996;GB1094.3~5-1985《電力變壓器》;JB2530-79《電力變流變壓器》(本標準已廢止,用《JB-T 8636-1997 電力變流變壓器》替換);

(2)專業標準:JB/DQ2113-84《電化學用整流變壓器》。

修理維護

常見問題:

1.整流變壓器的冷卻介質有哪幾種?

要把熱量從變頻器中帶出來,可以借助的介質一般有三種:空氣、水、油。高壓變頻器的發熱部件主要是兩部分:一是整流變壓器,二是功率元件。變壓器在早期主要采用油冷卻方式,即把變壓器浸泡在油箱中,由于油比空氣的比熱大、絕緣強度高,這種散熱方式是大功率變壓器的主流散熱。但是,由于油品需要維護,引出線處的密封不好解決,隨著絕緣材料的進步,在中小功率等級,干式變壓器已經占主導地位。干式變壓器借助于空氣進行冷卻。變壓器還可以采用水冷的方式,即將變壓器的線圈做成中空的,內部通純凈水,利用純凈水帶走熱量。

2.變壓器設計的基本問題是什么?

變壓器設計的基本問題是磁通和電流密度。變壓器的電流與容量成正比,電流密度的大小(即導線的粗細)按照導體的發熱量來考慮。對于磁通,電磁學的基本關系式為u=4.44fwΦ,其中u為電壓;f為頻率,在這里為50Hz,定值;w為線圈的匝數;Φ是磁通量。由于硅鋼片的磁通密度B受到材料的限制,一般僅能設計到1.4-1.8特斯拉,而Φ=BS,所以,要增大Φ,一般只能增大鐵芯的截面積。變壓器的鐵芯一般為三相柱式,鐵芯的截面積按照上述公式可以確定,鐵芯窗口的大小則要考慮把線圈放進去為原則。容量越大的變壓器,導線越粗,鐵芯的窗口就需要越大。

在變壓器的設計中,銅和鐵的用量可以均衡考慮。因為一旦變壓器的容量確定了,電流就確定了,導線的粗細也就確定了,增大匝數W,磁通Φ就可以小一些,鐵芯的截面積就可以小一些,但是要把這些匝數繞進去,鐵芯的窗口要大一些;相反,減小匝數W,磁通Φ就要大一些,鐵芯的截面積要大一些,但是鐵芯的窗口可以小一些。

3.變壓器的容量和什么有關?

由上述第二個問題的分析可以看出,鐵芯的選擇與電壓有關,而導線的選擇與電流有關,即導線的粗細直接與發熱量有關。也就是說,變壓器的容量只與發熱量有關。對于一個設計好的變壓器,如果在散熱不好環境中工作,假如為1000KVA,如果增強散熱能力,則有可能工作在1250KVA。另外,變壓器的標稱容量還與允許的溫升有關,例如,如果一臺1000KVA的變壓器,允許溫升為100K,如果在特殊的情況下,可以允許其工作到120K,則其容量就不止1000KVA。由此也可以看出,如果改善變壓器的散熱條件,則可以增大其標稱容量,反過來說,對于相同容量的變頻器,可以減小變壓器柜的體積。

所以在有些投標過程中,競爭對手故意標稱較大的變壓器容量,給用戶設計裕量較大的假象,實際上是沒有意義的,關鍵還要看變壓器的體積和散熱方式。

4.為什么電流源型變頻器需要較大的變壓器容量?

變壓器的設計一般只看額定容量,而不看額定功率,因為其電流只與額定容量有關。對于電壓源型變頻器,由于其輸入功率因數接近于1,所以額定容量與額定功率幾乎相等。電流源型變頻器則不然,其輸入側變壓器功率因數最多等于負載異步電機的功率因數,所以對于相同的負載電機,其額定容量要比電壓源型變頻器的變壓器大一些。

5.什么是干式變壓器的絕緣等級?

干式變壓器的絕緣等級,并不是絕緣強度的概念,而是允許的溫升的標準。比如,B級絕緣允許工作到130℃,H級絕緣允許工作到180℃,所以,H級絕緣允許導線選得細一些。

6.什么叫H級絕緣,用B級考核溫升?

就是說,變壓器采用H級絕緣材料,但是各個點的工作溫度不允許超過B級絕緣所允許的工作溫度。這實際上是對絕緣材料的一種浪費,但是,變壓器的過載能力會很強.

安裝條件

1、施工應具備的條件

(1) 圖紙會審和根據廠家資料編制詳細的作業指導書并審批完。

(2) 安裝箱式變壓器有關的建筑工程質量,符合國家現行的建筑工程施工及驗收。

(3) 預埋件及電纜預埋管等位置符合設計要求,預埋件牢固。

2、施工準備

2.1 變壓器基礎檢查

(1) 會同業主及監理對變壓器基礎的建筑施工質量進行檢查,并填寫記錄單,由各方簽字確認,對發現的問題及時上報,及時處理。

(2) 認真核對變壓器基礎橫、縱軸線尺寸及預埋管位置,并與圖紙所給尺寸核對,無誤后方可進行下一步工作。

2.2 變壓器開箱檢查

(1) 變壓器到貨后開箱檢查時,應會同業主、監理及廠家的有關人員一同檢查。

(2) 在卸車前測量和記錄沖擊記錄器的沖擊值,這個數值應小于3G。

(3) 檢查變壓器外觀無損傷,漆面完好,并記錄。

(4) 檢查變壓器內部各器件無移位、污染等情況。

3、變壓器安裝就位

(1) 將變壓器槽鋼基礎安裝在預埋件上,注意找平、找正,槽鋼基礎與埋件焊接牢固,焊接部位打掉藥皮后涂刷防腐油漆。

(2) 在風機吊裝完后,吊裝變壓器直接就位于基礎上,利用千斤頂進行找平、找正。

(3) 按廠家規定的固定方式(螺接或焊接)進行變壓器與基礎之間的連接。

(4) 若為分體到貨,在變壓器安裝找正后,進行外殼的安裝。

(5) 懸掛標志牌,清掃變壓器箱體內部。

(6) 在下一道工序前要作好成品保護工作。

4、箱變至風機之間電纜線路

5、線路復測工序

由于工程的需要,為此采用全站儀、GPS定位系統相結合的方式進行復測。儀器觀測和記錄應分別由二人完成,并做到當天作業當天檢查核對。

線路復測宜朝一個方向進行,如從兩頭往中間進行,則交接處至少應超過(一基桿塔)兩個C樁。要檢查塔位中心樁是否穩固,有無松動現象。如有松動現象,應先釘穩固,而后再測量。對復測校準的塔位樁,必須設置明顯穩固的標識,對兩施工單位施工分界處,一定要復測到轉角處并超過兩基以上,與對方取得聯系確認無誤后,方可分坑開挖。復測施工時及時填寫記錄,記錄要真實、準確。如在復測時遇到與設計不符時立即上報不得自行處理。

6、跨越電力線路

跨越施工前應由技術負責人按線路施工圖中交叉跨越點斷面圖,對跨越點交叉角度、被跨越不停電電力線路架空地線在交叉點的對地高度、下導線在交叉點的對地高度、導線邊線間寬度、地形情況進行復測。根據復測結果,選擇跨越施工方案。

(1) 跨越不停電電力線,在架線施工前,施工單位應向運行單位書面申請該帶電線路退出重合閘,待落實后方可進行不停電跨越施工。施工期間發生故障跳閘時,在未取得現場指揮同意前,嚴禁強行送電。

(2) 跨越架搭設過程中,起重工具和臨錨地錨應將安全系數提高20%~40%。

(3) 在跨越檔相鄰兩側桿塔上的放線滑車均應采取接地保護措施。在跨越施工前,所有接地裝置必須安裝完畢且與鐵塔可靠連接。

(4) 跨越不停電線路架線施工應在良好天氣下進行,遇雷電、雨、雪、霜、霧,相對濕度大于85%或5級以上大風時,應停止作業。如施工中遇到上述情況,則應將己展放好的網、繩加以安全保護。

(5) 越線繩使用前均需經烘干處理,還需用5000V搖表測量其單位電阻。

(6) 如當天未完成全部索道繩的及絕緣桿固定繩的過線,應將過線繩及引繩收回并妥善保管,不得在露天過夜。

(7) 鋪放過線引繩及絕緣繩未完全脫離帶電線路的過程中,拉繩、綁扎等操作人員必須穿絕緣靴子,戴絕緣手套進行操作。