[發明專利]十二脈波共鐵心帶中柱的兩相換流變壓器組

在審

• 申請號: 201710125791.4
• 申請日: 2017-03-05
• 公開（公告）號: CN106971824A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 孫崇山
• 申請（專利權）人: 上海青川機械配件有限公司
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F27/28;H01F27/30;H01F38/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

高壓、超高壓、特高壓換流變壓器。

背景技術

通常，我們把用于直流輸電的變壓器稱為換流變壓器。直流輸電系統的接線方式有多種，目前常見的接線方式（圖1）所示。兩個六脈波換流橋構成一個十二脈波換流橋，這兩個六脈波換流橋分別由Yy與Yd聯結的換流變壓器供電。每十二脈波換流橋所用的換流變壓器可以由下述三種結構形式實現。第一種兩臺三相雙繞組變壓器，一個Yy聯結，一個Yd聯結，（圖1）。第二種三臺單相三繞組變壓器，一個網側繞組或Y或D，兩個閥側繞組，一個y接、一個d接。第三種六臺單相雙繞組變壓器，三個Yy 單相，三個Yd單相（圖1虛線包圍部分）。其中以第三種應用量最大。

單相雙繞組變壓器組的主要缺點是其中有三個Yy 聯結的各相磁路完全獨立的三相變壓器組。這種變壓器組即使在對稱條件下運行，磁通中都有極大的三次諧波分量，以前是不允許采用的，而換流變壓器是完全的不對稱運行，三次諧波對電網運行更是極大的隱患，極易產生過電壓，這對超高壓、特高壓系統而言是致命的。

發明內容

本發明主要解決的問題是十二脈波單相變壓器組中的諧波污染問題、安全性問題、能耗高問題、占地面積大、制造成本和系統運行成本高的問題。

本發明的解決方案為十二脈波共鐵心帶中柱的兩相換流變壓器組（簡稱十二脈波兩相換流變壓器組，下同），其由三臺兩相換流變壓器組成。每臺兩相換流變壓器，包括：一個鐵心、兩組線圈，每組線圈為一相，故稱兩相換流變壓器。兩組線圈中的每組線圈均由與電網相連的網側繞組和與換流閥連接的閥側繞組經電磁耦合組成。鐵心有兩個邊柱和一個中柱，它們是由兩個上下鐵軛連接成一體的三柱式鐵心結構（圖2）。兩組線圈分別套裝在鐵心的兩個邊柱上。

三臺兩相換流變壓器組按匝數、相位等電氣參數原則各取一組線圈組成一個三相六脈波換流變壓器系統，三臺兩相換流變壓器各自剩余的三組線圈再組成一個三相六脈波換流變壓器系統，且兩個三相六脈波換流變壓器系統的網側繞組的繞組聯結方式形成的相位角之差θ為30°（也可以不同），兩個三相六脈波換流變壓器系統閥側繞組的繞組聯結方式相同（也可以不同，只要按移相原理構成規定的脈波數即可）。兩個三相六脈波換流變壓器系統構成十二脈波換流變壓器組。圖3虛線包圍部分即是一臺雙相換流變壓器，兩組六脈波變流變壓器系統（例如:一組Yd11、一組Zd0，兩相換流變壓器一相是Y聯結的，叫Y相線圈，是Z聯結的叫Z相線圈）構成十二脈波變流變壓器組（圖3）。

三臺兩相換流變壓器組的繞組聯結結構舉例說明（例如:一組Yd11、一組Zd0。此為所有結構之一種）：一臺兩相換流變壓器中一組線圈的網側繞組是三相星形繞組（Y）的一相、閥側繞組是三相角形繞組（d11）的一相，另一組線圈的網側繞組是三相曲折形繞組（Z）的一相、閥側繞組是三相角形繞組（d0）的一相，兩組線圈網側繞組相位角之差θ是30°，所以此變壓器被命名為兩相換流變壓器。三臺兩相換流變壓器組六個線圈共組成一個網側繞組聯結成Y接的三相六脈波換流變壓器組和一個網側繞組聯結成Z接的三相六脈波換流變壓器組。

由于兩組線圈網側繞組有相位差，故鐵心中的磁通矢量和不為零，需設置一個中柱做磁通的通路，中柱面積由兩個邊柱磁通的矢量和公式決定，設兩邊柱磁通或截面分別是Φ₁和Φ₂，則中柱磁通或截面Φ₃公式為兩邊柱磁通矢量和。當兩組線圈網側繞組相位差θ是30°時，由于Φ₁=Φ₂故Φ₃等于0.518Φ₁，中柱截面積等于0.518倍邊柱截面積。

例如三臺兩相換流變壓器一組Yd11聯結、一組Dd0聯結，在網側繞組上移相，使每臺兩相換流變壓器的兩個網側繞組的相位角之差θ是30°，則可組成十二脈換流變壓器組（圖4）。

當我們對一臺兩相換流變壓器的一個或兩個網側繞組進行移相，網側繞組被拆分成網側移相繞組、網側主繞組，對每個閥側繞組均拆分成兩個相位角為30°的兩個閥側繞組（如y和d）或對其中一個閥側繞組拆分成兩個相位角為30°的兩個閥側繞組（如y和d），每臺兩相換流變壓器的兩個網側繞組是其他相位角之差，如25°或22.5°或15°或7.5°或5°等，則一臺兩相換流變壓器構成十八脈、二十四脈或更多脈波數換流電路的組成單元。

一臺兩相換流變壓器的一個線圈設置兩個閥側繞組時，可以分別進行移相，并形成一定的相位角。但多數兩相換流變壓器的任意一組線圈的閥側繞組拆分成兩個相位角相互間差30°的兩個繞組。