《城市轨道交通变电所运行与维护》 课件 项目2任务3 整流机组的运行与维护

项目2变换电器的认知、运行与维护任务3整流机组的运行与维护【任务描述】认识整流变压器和整流器的结构，分组对整流机组进行日常巡视检查，填写巡视检查记录表；对整流器上的二极管进行检测，并对故障二极管进行更换。01整流机组的组成与功能整流机组的组成与功能整流机组是城市轨道交通牵引变电所最重要的设备，由整流变压器和整流器组成。作用：将中压网络的三相交流35kV（33kV）或10kV的电压降为交流1180V或590V的电压，再整流输出直流1500V或750V的电压，经网上电动隔离开关给接触网供电，实现直流牵引。02整流机组的工作原理整流机组的工作原理早期的城市轨道交通直流牵引供电系统，常采用三相桥式整流电路构成的6脉波整流电路，但6脉波整流电路产生的谐波严重。为提高输出直流的质量，减少谐波，6脉波逐步被12脉波和等效24脉波整流电路代替。我国今后建设的城市轨道交通牵引变电所以24脉波为主。1.6脉波整流电路（1）电路的构成整流器由大功率二极管构成。二极管具有单向导电性，即正向导通，反向截止。由多个二极管可以构成共阴极二极管和共阳极二极管。对于共阴极的二极管，是指多个二极管的阴极连接在一起，阳极电位越高的二极管，越容易导通。对于共阳极的二极管，是指多个二极管的阳极连接在一起，阴极电位越低的二极管，越容易导通。三相桥式整流电路构成的6脉波整流电路由整流变压器T和三相桥式整流电路构成。整流变压器原绕组接成三角形，副绕组接成星形。三相桥式整流电路接在变压器的二次侧，由六只二极管构成。其中VD1、VD3、VD5三只二极管构成共阴极组，VD4、VD6、VD2三只二极管构成共阳极组，R为负载电阻。

6脉波整流电路（2）工作原理在每一瞬间，根据优先导通原则，共阴极组中阳极电位最高的二极管导通，共阳极组中阴极电位最低的二极管导通。将一个周期等分为6段，每段相隔60°。第一阶段即t1～t2期间，从u2波形图可以看出，共阴极组中u相电位最高，VD1导通；共阳极组中v相电位最低，VD6导通。此时的电流回路为由u相经过VD1流向负载，再经过VD6流向v相。变压器u相和v相工作，加在负载上的整流电压ud为u相与v相电压之差，即为uuv

。6脉波整流电路第二阶段即t2～t3期间，共阴极组中u相电位依旧最高，VD1导通；但共阳极组中w相电位最低，VD2导通，VD6承受反向电压而关断。此时的电流回路为由u相经过VD1流向负载，再经过VD2流向w相。变压器u相和w相工作，加在负载上的整流电压ud

为u相与w相电压之差，即为uuw

6脉波整流电路第三阶段即t3～t4期间，v相电位最高，VD3导通；w相电位最低，VD2导通。加在负载上的整流电压ud

为v相与w相电压之差，即为uvw

。同理，第四阶段即t4～t5期间，VD3、VD4导通，负载上的整流电压ud

为uvu

。第五阶段即t5～t6期间，VD5、VD4导通，负载上的整流电压ud

为uwu

。第六阶段即t6～t7期间，VD5、VD6导通，负载上的整流电压ud

为uwv

。之后不断循环。三相桥式整流电路在一个周期中，输出电压共有六个脉动的电压波形，所以也称为6脉波整流电路。6脉波整流电路（3）结论一个三相桥式整流电路构成6脉波整流电路，使用6只二极管，各绕组线电压相位错开π/3，输出的直流电压波形在一个周期中脉动6次，相邻脉动波形的间隔为π/3（60°）。2.12脉波整流电路（1）电路的构成单机组12脉波整流电路由两个三相全波整流桥并联组成。整流变压器的一次侧星形绕组为公用绕组，二次绕组有一个星形绕组和一个△绕组，分别向两个三相整流桥供电。因为整流变压器二次侧星形绕组和△绕组相对应的线电压相位错开π/6，所以可以得到两个三相整流桥并联组成的12脉波整流电路。2.12脉波整流电路（2）工作原理整流变压器的一次侧星形绕组为公用绕组，二次侧绕组分别为Y和△联结，形成30°相位差。12脉波整流电路是顺序换相的，互不干扰，整流换相图如图（b）。在一个周期中，各绕组线电压相位错开π/6（30°），因此总的直流输出电压便有12相脉波，如图（c）。12脉波整流电路（3）结论两个6脉波整流电路（交流侧相位错开30°）并联构成12脉波整流电路，使用12只二极管，各绕组线电压相位错开π/6，12脉波整流电路输出的直流电压波形在一个周期2π中脉动12次，相邻脉动波形的间隔为π/6(30°)。3.24脉波整流电路（1）电路构成目前，城市轨道交通牵引变电所广泛采用等效24脉波整流机组，由两台整流机组并联构成，单台整流机组采用12脉波整流电路。1号整流机组由整流变压器T1和12相整流器组成，2号整流机组由整流变压器T2和12相整流器组成。两组12相整流器输出并联，构成24脉波整流。24脉波整流电路（2）工作原理为了实现24脉波整流，将两台整流变压器高压绕组采用延边三角形接线，使两台变压器分别移相。其中一台整流变压器高压绕组采用延边三角形首尾相接的方法，移相+7.5°，如图（a）；另一台整流变压器一次绕组则采用延边三角形尾首相接的方法，移相-7.5°，如图（b）。24脉波整流电路等效24脉波整流机组原理接线如图。每台整流变压器高压绕组都采用双绕组结构，利用延边三角形移相，使两台变压器分别移相±7.5°。两台整流变压器一次侧并联接在同一电网中，二次侧电压相同，相位相差15°。每台变压器二次侧分别连接两组三相全波桥式整流电路，输出等效12脉波直流电压，两组等效12脉波整流输出并联，构成24脉波整流输出。24脉波整流电路等效24脉波整流机组原理接线如图。每台整流变压器高压绕组都采用双绕组结构，利用延边三角形移相，使两台变压器分别移相±7.5°。两台整流变压器一次侧并联接在同一电网中，二次侧电压相同，相位相差15°。每台变压器二次侧分别连接两组三相全波桥式整流电路，输出等效12脉波直流电压，两组等效12脉波整流输出并联，构成24脉波整流输出。24脉波整流电路

图2-27整流变压器接线外观示意图24脉波整流电路只考虑1号整流机组整流后输出的直流电压波形在一个周期中脉动12次，相邻脉动波形的间隔为30°。2号整流机组输出的直流波形变化规律与1号机组一样，同样是12个脉动的波形。但由于两台整流机组是同时并联运行的，T1和T2的一次绕组通过延边三角形联结移相后具有15°的相位差，因此其整流后输出的直流电压波形也错开15°，在一个周期内脉动24次，相邻脉动波形的间隔为15°。24脉波整流电路24脉波整流电路（3）结论两个12脉波整流电路（交流侧相位错开15°）并联构成24脉波整流电路，使用24只二极管，各绕组线电压相位错开π/12，24脉波整流电路输出的直流电压波形在一个周期中脉动24次，相邻脉动波形的间隔为15°03整流机组的结构与运行维护1.整流机组的结构（1）整流变压器整流变压器不仅起降压作用，还将三相交流电变成多相交流电供整流器整流。整流变压器一般采用干式环氧树脂浇注变压器，结构与普通变压器相同，有原、副边两个绕组，整流变压器的原边绕组接交流电力系统，副边接整流器，这两个绕组共用一个铁心。整流变压器和普通变压器的工作原理相同。某地铁整流变压器的型号为ZQSC-2750/35/2×1.18，其中Z代表整流变压器，Q代表牵引，S代表三相，C代表成型固体浇注式，额定容量为2750kVA，高压侧额定电压为35kV，低压侧两个绕组的额定电压均为1.18kV。其基本参数如下:额定电压:35/1.18/1.18kV；额定频率:50Hz；相数:3；连接组别:Dd0/Dy11；短路阻抗:8%；绝缘等级:F级。1.整流机组的结构环氧树脂浇注的干式变压器机械强度高，耐受短路能力强，防潮及耐腐蚀性能好，且运行寿命长、损耗低、过负荷能力强。其结构特点如下：1）高、低压绕组采用圆筒式，高压侧绕组多层分段；2）整流变压器带运输轮子，并能固定安装，顶部有承受变压器整体总重的起吊用吊环；3）整流变压器设置有温控显示仪，可显示绕组、铁心温度，并能输出温度报警及跳闸信号，此信号同时送向变电所综合自动化系统；4）整流变压器的铁心和金属件均有防腐蚀的保护层，并可靠接地。1.整流机组的结构（2）整流器整流器的作用是将整流变压器输出的交流电压变换成直流1500V或750V电压供电动车辆的牵引电动机使用。某地铁整流器的基本参数如下：负载等级：GB3859VI级；额定频率：50Hz；额定输出电压DC1500V；最高输出电压：DC1800V。整流器由大功率二极管及其散热器、保护器件、故障显示器件、通信接口等组成，核心部件是大功率二极管。单个二极管安装在自然冷却的散热片上，散热片应具有良好的散热特性，散热片表面要进行防腐处理以减少维护工作。实际上，为增加设备运行可靠性，每个桥臂都有多个并联支路，每个支路由一个整流二极管串联一个快速熔断器组成。当任一臂并联的二极管有一个损坏时，保证整流器仍能正常运行，并满足过负荷和短路要求。有些容量大的系统，每一个臂上并联三个二极管，6脉波就需要18个二极管，12脉波就需要36个二极管，24脉波就需要72个二极管。1.整流机组的结构为确保二极管的安全可靠工作，整流桥内设置了熔断器熔断报警。当整流器某一桥臂有一个二极管损坏或不同桥臂上分别有一个二极管损坏时，相应的熔断器熔断报警但不会跳闸；同一桥臂上的两个二极管损坏时，相应的熔断器熔断报警，同时二极管保护动作跳闸。

2.整流机组的运行维护整流机组的运行规定（以中压侧交流为35kV，直流输出额定电压1500V为例）1）整流机组的负载运行