1前言

      工业用的整流直流电源大部分都是由交流电网 通过整流变压器与整流器所组成的的整流设备而得 到的，并广泛应用于冶金、化工和牵引等领域，如城 市轨道交通 、轧钢电机的直流传动、同步电机的直流 励磁等。整流变压器的作用是将交流电网电压变换 成整流装置所需要的电压，并通过相数和相位角的 变换，改善交流和直流侧的运行特性。整流变压器可 将整流设备与电网电路隔离开来，确保设备的安全， 并且限制短路电流，减少整流设备对电网和其他并 联运行整流设备相互间的电磁干扰，抑制晶闸管等 整流元件的电流上升率。

      由于干式变压器的无油污染问题，环氧树脂及 选用的其他绝缘材料都具有难燃、自熄弧、耐潮、抗 裂和免维护等特点。其可以安装在室内，深入负载中 心，所以越来越多的用户在适当的时候优先选择干 式整流变压器。笔者对 12脉波树脂绝缘干式整流变 压器的几个问题进行了探讨。

2工作原理

      为了提高电能质量，整流变压器的输出波形不 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，确定每台变压器在一 个周期内的脉波数，整流变压器的脉波数至少为d 个，最多 l2个，用以改善整流装置的高次谐波对电 网和通讯等设备的影响。

      l2脉波树脂绝缘干式整流变压器一般设计成 低压轴向双分裂结构。网侧为一个不分裂的绕组，分 成上下两个支路，两支路并联连接。阀侧低压绕组分 裂为两个支路，分别接负载。两组阀侧绕组沿轴向布 置于同一铁心柱上，各自采用 Y连接和d连接分别 引出，如图1所示。阀侧两个支路可同时各接一组三 相桥式整流器并联运行，并同时向负载供电。

      由于分xx压器的漏阻抗值较大，可以降低对母线和断路器等电气设备承受短路电流的要求。同 时当一个绕组发生短路故障时，另一个分裂绕组有 较高的残压，从而提高了用电的可靠性。

3 12脉波树脂绝缘千式整流变压器设计

       3．1 容量的确定 整流变压器的容量为型式容量。型式容量的计 算方法是将整流变压器有效材料的消耗折算成双 绕组无励磁电力变压器的容量。型式容量是核定损 耗总值和价格的重要依据。

       3．2 铁心磁通密度的选取 干式整流变压器跟普通干式变压器一样，磁通 密度主要受到噪声的控制。一般来说，12脉波树脂 绝缘干式整流变压器的磁通密度可按普通的干式 变压器选取。

       3．3 谐波电流问题 对由整流器引起并反馈到交流电源系统内部 的谐波电流问题，在整流变压器的设计中应给予重 视。它包括两个方面的内容，一是引起变压器内部 的附加损耗和温度升高；二是引起交流电源系统的 波形畸变。对于 12脉波树脂绝缘干式整流变压器 来说，已经确定了二次输出的等效相数，即每台变 压器在一个周期内的脉波数，不能通过增加脉波数 来减少谐波污染，真正影响设计的是{dy}条。 一般来说，最理想的温升试验条件是将整流变 压器与其相匹配的整流器连接在一起进行负载及 温升试验，但在实际上不可能做到。正常情况下变 压器负载试验所测得的负载损耗值是以额定正弦 电流为基础的。实际运行时，变压器处于畸变的非 正弦电流波形条件下，负载损耗比额定正弦波形的 总损耗值大，必然会引起负载损耗和温升值的升 高。因此，必须对正弦波形下的负载损耗值进行校 正，并在计算温升时给出足够的裕度。JB／T 8636— 1997(电力变流变压器》标准中明确规定，温升与冷 却的要求应考虑由于谐波分量所增加的负载损耗， 并在附录A和附录 B中给出了畸变电流负载下的 变压器负载损耗确定与计算实例。

         3．3．1  额定正弦波电流下变压器的负载损耗 PI-，l  斗  柙 嘲+户 +尸sEl 式中 ，-  W+ c)——绕组电阻损耗和连接线电阻损 耗(由电阻值测量计算得到) 。——绕组涡流损耗(设计计算得到) +P啦。——连接导线中涡流损耗和金属结 构件中杂散损耗之和 即JF +尸 ：pl一，。 (  Pc)  阮。

         3．3．2 额定非正弦波形电流下变压器的负载损耗 PN=I~2(Rw+尺c)+ E‰ l+ (尸 l+ IsF1) 式中 ，j厂变流器额定负载下变压器非正弦电流 的方均根值 厂绕组涡流损耗增加系数 连接线的涡流损耗增加系数，金属结 构件中杂散损耗增加系数与之相等 r 2==  ({L)2，。 1 』1 r =  (  ) ,／2 1 11 r ({L) 1 1】 式中  一  次谐波电流的方均根值 ，．——额定负载下基波电流的方均根值，等 于变压器额定电流 r谐波次数       在用户给出额定负载下谐波电流分量前提下， 可相应计算出这部分附加损耗，保证 12脉波树脂绝 缘干式整流变压器的温升。

      3．4 超铭牌容量运行问题

      整流变压器大多有超铭牌容量运行现象。整流 变压器负载能力问题实际也是温升问题，负载能力 决定了变压器的容量。在JB／T 8636—1997(电力变 流变压器》标准中也给出了负载的标准工作制等级 和负载循环工况图。GB／T3859．3—1993(半导体变流 器 变压器和电抗器》标准给出了在相应的负载标准 工作制等级下，A、B、H绝缘等级的变压器所允许的 平均温升，如表 1所示。

      另外，GB／T3859．3—1993标准也说明，可以采用 其他变压器温度等级，若在表中找不到温升的数值 可由供需双方商定。由此可见，F级温度等级绕组的 平均温升限值可以按 GB厂r3859．3—1993标准，用比 例推算的方法得到：I和Ⅱ为 100K、Ⅲ为 87．8K、IV 为 80．6K、V为 73．3K、VI为 68．3K。

      但实际运行时负载方式千变万化，与标准的工 作制等级相比甚远，一般在协议中用户会给出整流 变压器运行的超铭牌额定电流值及相应的超铭牌容 量运行时间和间隔时间。如果负载变化迅速，其峰值 负载持续时间为5min或以下，则变压器容量额定值 是以负载损耗的长时间平均值为基础来确定的；当 负载变化持续时间比5min更长时，就要详细研究负 载脉冲期间或负载周期期间的{zg}温度峰值，根据 绝缘系统热老化率来确定等值恒定负载和变压器的 额定容量，这在 JB／r 8636—1997(电力变流变压器》 标准第4．7．1中有明确规定。根据用户提供的超铭 牌容量运行方式可得到相应的负载电流有效值，确 定变压器的等值容量。

3．5 抑制环流问题

     由于 12脉波树脂绝缘干式整流变压器的两个 二次绕组一个为Y接，一个为d接，各接一组三相桥 式整流器并联运行，同时向负载供电。变压器设计 时，Y接和d接的两个二次绕组的匝数之比，在理论 上应为、v／3：1。但在实际上是做不到的，Y接绕组和 d接绕组线电压之间必然存在差别，造成电流分配 不均衡，即通过变压器的两组阀侧绕组和两组整流 桥形成不流经负载的环流。如图 2所示 ，其对应的 脉波如图3所示。

     由图2和图3可看出环流不流经负载，只是在 变压器的两组阀侧绕组和两组整流桥之间流通。环流叠加在同时换相的两个换相组的负载电流平均值 ，d所决定的整流臂电流的波形上，其结果使 y接和d 接的两个绕组一个电流增大 ，一个电流减小 ，电流增 大的绕组会引起局部严重过热。因此，Y接绕组匝数 与d接绕组匝数之比要尽量接近、／3：l，其各自匝 数可按表2所示的匝数组合进行优选。

     JB／T 8636—1997《电力变流变压器》标准中第 6．2条规定，整流变压器的变压比允许偏差为±1％ (额定分接)，由于 l2脉波树脂绝缘干式整流变压器 有 两个分裂的二次绕组 ，按正常情况下检验部门在 做出厂试验时，如果一次绕组对y接绕组的变压比 偏差为+l％、对 d接绕组的变压比偏差为一l％，在出 厂时均视为合格。JB／T 8636—1997((电力变流变压 器》标准中并未对两个二次绕组的电压偏差作出限 制，实际上按表 2所选的匝数如y：d为7：12进行设 计时 ，Y、d接电压偏差为 1．04％，按标准变压比，偏差 是xx合格的。但对于穿越阻抗 8％并且在三相桥 式整流并联供电的情况下，环流约占额定电流的 25％，会造成变压器二次侧 y接绕组严重过热。在这 种情况下，当二次绕组的匝数比为 ll：19或 15：26 时，环流将大为改观。