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高压移相变压器2——综述2

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本章节继续介绍高压移相变压器的概略介绍。

一,整流变压器结构

完美无谐波变频器是通过整流变压器的多个移相组将各二次绕组形成相位差,各移相组分别为相应的功率单元供电,实现了输入多重化功效,在这些单元内完成整流、逆变、变频,然后再进行叠加。

有了多个移相,就可以消除各单元产生的谐波对电网的污染,这就是完美无谐波变频器的基本工作原理。整流变压器作为这一技术的重要配角,是伴随高压变频器的出现而得到迅速发展。

根据变频器单元数和电压等级的不同,移相整流变压器输出绕组数和电压也不同,3KV的多采用3级,移相分为0°、±20°,每移相组电压为630V;6KV的多采用6级,移相分为±5°、±15°、±25°,每移相组电压为630V;也有采用5级或7级,5级时的移相角为0°、±12°、±24°,电压为710V;7级时移相角为0°、±8.57°、±17.14°、±25.71°,电压为490V;10KV的多采用8级,移相角为±3.75°、±11.25°、±18.75°、±26.25°,每移相组电压为720V,也有采用9级和10级等。

理论上讲,级数越多,变压器输入侧的谐波越少,对电网的污染越小,但级数多,高压变频器的功率单元就多,增加了制造成本,所以上述级数时各变频器厂家普遍采用的。ABB的ACS5000变频器所需变压器在结构上要与上述的简化一些;12脉波和18脉波的整流变压器多采用分裂方式,适用于ABB和AB公司的高压变频器。

由于各变频器厂家技术和安装方式的不同,整流变压器在结构上有较大差异,分别有以下几种:

1,以西门子(原ASIRobicon)为代表的整流变压器采用两种结构形式。小容量用立式结构,变压器设计紧凑、占空小、工艺性好、机械强度高、散热好、过载能力强。大容量采用常规的卧式,便于制造和安装使用。

2,北京利德华福电气技术有限公司的整流变压器采用常规的卧式结构。有集中的端子板,布置在变压器的左侧或右侧,便于接线。各移相组采用沿边三角形移相,角内封角线用NZB型纸包电磁线。

3,以广东明阳龙源电力电子有限公司和湖北三环发展股份有限公司为代表的几家变频器厂家,在变压器结构上与北京利德华福电气技术有限公司的整流变压器基本类似,只是在变压器上增设了挡风板。

4,东方日立(成都)电控设备有限公司的变压器移相组封角线采用耐高温150℃、耐压7500V的电缆,挡风板设置在上部三分之一处。

5,日本东芝公司的变压器要求采用方线圈结构,以减小宽度方向尺寸,底部配置小车轮便于现场安装移动。各移相组的接线用端子集中布置在变压器的左边或右边。

6,ABB和AB公司配套用的12脉波和18脉波整流变压器。

二,整流变压器的附件要求

一般对于整流变压器附件的要求为配风机和温控器,温度传感器多采用PT100探头,该探头埋设在变压器的最热点,通过它向温控器或温控箱传递温度信号,温控器三相巡显温度。温控器设置3个控制点,分别启动风机、过温报警、超温跳闸功能。有厂家要求埋设带有常闭触点的温度开关,直接通过温度开关提供温度信号控制变频器的运行和停止。12脉波和18脉波的变压器基本带有不同防护等级的外壳,可与变频器分开放置。

三,整流变压器系列化进程

根据中压电机的功率和电压等级,变频器所需整流变压器已逐步系列化。作为一个新的系列产品,目前尚未有针对性的性能标准,变压器行业有个变流变压器的专业标准JB/T8636-1997,干式变压器的国家标准GB6450-1999可以作为通用标准部分采用。针对各变频器厂家都分别有一套具体的技术要求,来指导变压器的生产和设计。目前这类产品的发展趋势是向单台大容量如6000KVA以上,不同的使用场合如高海拔、湿热地区、海洋平台、以及电源频率为60Hz的国家等。

四,整流变压器的市场集中度

由于中压电机在使用中所扮演的重要角色,要求变频调速系统相当可靠,也就对整流变压器的可靠性提出了很高的要求。变频器厂家在选择变压器配套生产厂家时,首先看业绩,然后看硬件。这类变压器在电磁计算和结构设计中,有许多与普通变压器不同之处,与其他整流变压器相比,也有不少特殊的地方,例如如何在多谐波含量的情况下,保证变压器的热点温升符合绝缘等级的要求;又如何通过二次阻抗的计算来减少谐波电流;制造过程中怎样将看似错综复杂的二次出线布置得有条不紊,以保证各部分绝缘水平等等,都是需要解决的重要问题。

所以,生产整流变压器这一产品的入门坎较高,目前国内市场主要集中在3-4家变压器厂家。

移相整流变压器与高科技节能产品—高压变频器配套,使得其本身也具有了高科技的概念,发展前景很好。又由于从事这类产品的技术人员不多,在产品的设计计算方面还有很多课题需要进一步理论研究,如漏磁场、温度场、谐波含量、二次阻抗、更大容量的产品冷却散热方式、多种移相方式、多种结构形式等。