? 707彩票官网:多路并联螺旋式绕组在大容量整流变压器中的应用

707彩票

在線客服

咨詢熱線

多路并聯螺旋式繞組在大容量整流變壓器中的應用

作者:未知

  摘   要:該文介紹了5萬kVA傳動整流變壓器低壓繞組采用多路并聯螺旋式繞組,與傳統雙餅式繞組對比的優點,通過研究,降低了大電流雙餅式低壓繞組端部線餅中的電流密度,有效解決大容量整流變壓器由于支路電流分配不均衡導致的繞組局部線餅過熱問題,提高產品的運行可靠性。
  關鍵詞:整流變壓器;多路并聯;螺旋式繞組
  中圖分類號:TM402        文獻標志碼:A
  0 引言
  用于變頻調速領域的傳動整流變壓器,繞組排列通常有2種結構,容量較小的一般和普通電力變壓器結構相同,即低壓繞組放在內側,高壓繞組放在外側。當低壓側電壓低、電流大時,低壓繞組通常要由多個并聯支路組成,為了繞組引出線方便,通常采用高壓繞組放在內側,低壓繞組放在外側的結構,這時低壓繞組一般采用多路并聯雙餅式繞組(簡稱雙餅式繞組)。但雙餅式繞組存在固有的缺點,在一些特殊要求的整流變壓器產品上,低壓繞組采用雙餅式并不是最佳的選擇。
  1 大容量傳動整流變壓器低壓繞組的型式選擇
  對于容量較大、電壓較低的整流變壓器和電爐變壓器中,低壓繞組一般匝數很少,雙餅式繞組是最常用的結構。雙餅式繞組由若干個并聯的雙餅單元構成,雙餅單元數量可根據設計需要靈活調整。該文所述的大容量整流變壓器,額定容量50 MVA,高壓側電壓33 kV ,低壓側電壓2.65 kV,繞組絕緣水平LI170 AC70/LI60 AC25。
  由于低壓繞組的絕緣水平較高,大大超過常規整流變壓器低壓繞組的試驗電壓,絕緣試驗時,低壓繞組每個雙餅單元的線餅間要承受60 kV的雷電沖擊電壓,而且相鄰的雙餅單元間也同樣要承受60 kV的雷電沖擊電壓,則雙餅式繞組的每個餅間絕緣都要進行加強,造成低壓繞組絕緣結構的復雜性增加。若單純增加線餅間油道厚度,則繞組填充率降低,經濟性變差。要降低相鄰雙餅單元間的電壓,可以采用一半雙餅單元左繞向,另一半雙餅單元右繞向,交錯放置的結構。這樣,雙餅單元與雙餅單元間電位差為零,單元間的油道可以只考慮散熱,但是相鄰雙餅單元的繞向不同,給繞組制造增加了難度,而且雙餅單元自身餅間電壓高的問題沒有得到根本解決。
  采用雙餅式繞組,通過相關文獻和電磁仿真分析可知,由于繞組端部橫向漏磁的影響,各并聯支路間電流分布不均勻,首末端第一個雙餅單元的電流值很大,會達到繞組平均值的1.3~2倍,長期運行下,繞組端部線餅存在著低溫過熱的安全隱患,影響變壓器的壽命。
  根據以上分析,整流變壓器低壓繞組采用雙餅式結構不是最佳選擇,有必要另辟蹊徑。通過多種方案的分析對比,提出了低壓繞組采用多路并聯螺旋式繞組的新思路。
  2 雙餅式繞組與多路螺旋式繞組的分析對比
  多路并聯螺旋式繞組結構采用多路并聯螺旋式繞組,并聯支路數較雙餅式繞組大大減少,繞組端部橫向漏磁對各支路電流的影響也顯著降低,各支路間的電流分配趨于一致,由于支路電流分配不均衡導致的繞組局部線餅過熱得以消除。為了更直觀地對雙餅式繞組和多路螺旋式繞組中電流分布進行對比,分別對雙餅式繞組和多路螺旋式繞組進行了仿真,螺旋式繞組按實際方案采用4路并聯結構。其中,高壓繞組根據安匝分布設置了3個分區,低壓繞組按實際的匝數和并聯支路數。為節省計算機資源,采用了2D模型,分別建立了鐵心窗口外模型和鐵心窗口內模型,分別進行了仿真計算。
  模型說明:鐵心材料選用30Q120硅鋼片,繞組材料采用無氧銅,油箱材料采用A3鋼,由于繞組外部油箱和鐵心的存在,模型邊界只要包裹住油箱和鐵心即可。
  采用2D瞬態場求解,高壓繞組加激勵,低壓繞組短路,求解后得到低壓繞組各線餅中電流分布。
  對于雙餅式繞組,在鐵心窗口外模型中,首末兩端第一個雙餅單元的電流達到繞組平均電流的約1.5倍。對于鐵心窗口內的模型,由于鐵軛對磁力線的吸引,首末兩端第一個雙餅單元的電流更大,達到繞組平均電流的1.65倍,仿真結果符合黃強的結論。
  對于4路螺旋式繞組,窗口外模型的4個并聯支路中,首末兩端線餅中電流小于繞組平均電流,約為繞組平均電流的0.98倍。對于鐵心窗口內模型,由于鐵軛對磁力線的吸引,首末兩端線餅中電流比鐵心窗口外模型的要大,為繞組平均電流的1.005倍。綜合鐵心窗口外模型和鐵心窗口內模型仿真結果可知,4路螺旋式繞組的各并聯支路電流基本相等。
  仿真結果說明,采用4路螺旋式繞組,各并聯支路間電流分布均勻,可以解決傳統雙餅式繞組首末端第一個雙餅單元電流大的問題。
  因此,對該文所述50 MVA整流變壓器,低壓繞組采用4路并聯雙螺旋式繞組與常規結構的雙餅式繞組相比,具有以下的優點:
  a)餅間絕緣強度問題迎刃而解。在4路并聯螺旋式繞組中,每個螺旋式繞組餅間油道正常工作時只承受一匝的工作電壓,絕緣強度好。對于LI60 AC25的試驗電壓,只需要將4個并聯支路間的3個油道尺寸適當加大即可解決,而雙餅式繞組至少有一半的油道需要加大尺寸,因此,4路并聯螺旋式繞組填充系數優于雙餅式繞組。
  b)端部線餅電流大的問題不再出現。雙餅式繞組最大的問題在于各并聯支路電流分配不均,繞組首末兩端第一個雙餅單元電流會達到繞組平均電流的1.3~2倍,極易導致該線餅處產生局部低溫過熱。如果不采取特殊措施,將大大影響變壓器的使用壽命。而4路并聯螺旋式繞組完全避免了上述問題。在4路并聯螺旋式繞組結構下,兩端支路的電流略小于中間兩個支路的電流,繞組的熱點溫度會大大低于雙餅式繞組的結構,避免了端部線餅過熱的問題。
  c)制造工藝性好,螺旋式繞組比雙餅式繞組繞制更容易,操作方便,提高工作效率。
  4 多路并聯螺旋式繞組的實際應用
  50 MVA大容量整流變壓器的低壓繞組最終選擇采用4路并聯雙螺旋式繞組結構,產品順利制造完成并通過了全部試驗,各項技術指標與計算值吻合,表明低壓繞組的結構改進是成功的。
  在多路并聯螺旋式繞組設計時,還要注意另一個問題,即每個支路自身導線間的換位要進行充分考慮。由于每個支路所處漏磁場位置不同,繞組中各并聯導線的換位要分別考慮,中間支路可以按均勻換位方式,兩端支路應充分考慮端部漏磁場的影響,繞組兩端換位區應適當加大,避免并聯導線間產生大的環流,這一點可參考相關文獻,該文不再贅述。
  5 結語
  大容量整流變壓器,低壓繞組匝數較多或絕緣水平較高時,采用雙餅式繞組既不經濟,絕緣可靠性也相對較差。該文提出大容量整流變壓器低壓繞組采用多路并聯螺旋式繞組,提高了繞組的絕緣可靠性,繞組填充系數高,經濟性好,同時避免了雙餅式繞組端部線餅電流大、低溫過熱的缺點,且制造工藝性好,值得在相關產品中推廣使用。
  參考文獻
  [1]黃強.雙餅連續式低壓繞組電流分布特點與計算[J].變壓器,2012,49(4):1-5.
  [2]楊帆.螺旋式繞組的電磁場分析與計算[J].數碼世界,2017 (11):424.
  [3]王曉遠,樓斐,李春鵬.PCB 盤式永磁同步電機螺旋形繞組優化[J].中國電機工程學報,2017,37(20):6092-6100.
  [4]朱明磊, 趙榮祥, 楊歡.采用多脈整流技術的電力電子變壓器[J].浙江大學學報 (工學版),2017,51(9):1861-1869.
轉載注明來源:http://inklies.com/8/view-14962368.htm

?
快3彩票-快3彩票网站-快3彩票App 555彩票-555彩票投注-555彩票注册 华彩彩票-华彩彩票投注-华彩彩票注册 快3彩票-快3彩票网站-快3彩票App 707彩票辉煌彩票-辉煌彩票平台-辉煌彩票官网 707彩票-707彩票平台-707彩票官网