CN102479604B - 一种单相隔离整流变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单相隔离整流变压器，其包括铁心(1)、原边绕组(2)以及副边绕组(4)，所述铁心(1)包括上铁轭和下铁轭，所述原边绕组绕制在所述铁心上，所述副边绕组设置在所述原边绕组外侧，还包括第一电屏蔽部件(3)，所述第一电屏蔽部件设置在原边绕组(2)和副边绕组(4)之间。该单相隔离整流变压器可以减少副边绕组产生的高次谐波，从而改善副边绕组的电流波形并提高变压器的使用寿命，进而提高电气化铁路牵引站27.5kV电源整流系统的供电质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种单相隔离整流变压器。
背景技术
目前，电气化铁路牵引站常采用27.5kV单相隔离变压器向SVG逆变动态无功补偿电源装置提供电源，而且，单相隔离变压器多采用油浸式变压器，这种油浸式变压器存在以下缺点：第一，副边绕组(阀侧)容易产生高次谐波电流，而且高次谐波含量较高，使得整流变压器不能提供均衡稳定的电压，严重影响SVG逆变动态无功补偿电源装置的供电质量，同时影响变压器的使用寿命；第二，油浸式变压器容易出现渗漏油情况，存在污染环境以及火灾安全隐患；第三，目前的油浸式变压器不能为温控系统、冷却系统以及照明系统提供电能，用户还需另外采购向温控系统、冷却系统或照明系统供电的独立供电装置，这不仅会增加需要安装控制电源的空间，而且还会增加用户初期投资成本；第四，变压器内部不可避免地存在局部放电现象，这会使变压器油分解而产生瓦斯或其它有害气体，从而导致变压器出现故障而影响供电质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种单相隔离整流变压器，其可以减少副边绕组产生的高次谐波，从而改善副边绕组的电流波形，提高供电质量，并提高变压器的使用寿命。
为此，本发明提供一种单相隔离整流变压器，其包括铁心、原边绕组以及副边绕组，所述铁心包括上铁轭和下铁轭，所述原边绕组绕制在所述铁心上，所述副边绕组设置在所述原边绕组外侧，还包括第一电屏蔽部件，所述第一电屏蔽部件设置在原边绕组和副边绕组之间。
优选地，该单相隔离整流变压器还可包括有第二电屏蔽部件，所述第二电屏蔽部件设置在铁心的上铁轭与原边绕组以及副边绕组的上端部之间，和铁心的下铁轭与原边绕组以及副边绕组的下端部之间。第二电屏蔽部件可以提高原边绕组和副边绕组端部的场强分布特性，使场强分布更加均匀。
优选地，所述第一电屏蔽部件以及所述第二电屏蔽部件是由导电材料制成的导电板，并且所述导电板接地。
优选地，制作所述导电板的导电材料为铜或铝。
优选地，所述副边绕组包括多个副边绕组单元，所述多个副边绕组单元沿所述原边绕组的轴向方向设置，且相邻的两个副边绕组单元之间互相绝缘。
优选地，所述副边绕组中还包括有备用单元段，所述备用单元段设置在原边绕组的轴向方向上，各个副边绕组单元与备用单元段之间互相绝缘。
所述备用单元段可以设置在任意两个相邻的副边绕组单元之间，也可以设置在副边绕组的上端部或者下端部。优选所述备用单元段设置在任意两个相邻的副边绕组单元之间
进一步优选的是，所述单相隔离干式整流变压器还包括有可提供电能的辅助绕组，所述辅助绕组设置在原边绕组外侧，并与副边绕组并列设置。辅助绕组可为该整流变压器中的温控系统、冷却系统或者照明系统提供电能。
优选地，所述铁心采用45°三级全斜接缝叠积而成。
优选地，所述铁心采用高导磁冷轧晶粒取向硅钢片材料制成，而且磁通密度低于1.5特斯拉。
优选地，所述原边绕组以及所述副边绕组均采用同心式结构。
优选地，本发明单相隔离整流变压器采用干式整流变压器。
本发明具有以下优点：
本发明提供的单相隔离整流变压器在原边绕组与所述副边绕组之间设置第一电屏蔽部件，不仅可以消除来自原边绕组的各种高频过电压以及各种高频雷电冲击波对副边绕组的整流元器件的影响，而且可以防止副边绕组产生高次谐波，从而提高单相隔离干式整流变压器的供电质量，同时，提高单相隔离干式整流变压器的安全性、可靠性以及使用寿命。
由于电气化铁路牵引站27.5kV整流系统存在多次24次以下的奇次谐波，会造成电气化铁路整流系统的电压波动严重，不能对整流系统中的电气设备提供均衡稳定的电压，易造成冲击现象等损害，本发明提供的单相隔离干式整流变压器可以有效抑制高次谐波的产生，因而采用本发明提供的单相隔离整流变压器可以提高电气化铁路牵引站27.5kV电源整流系统的供电质量。
作为本发明的一个优选实施例，本发明提供的单相隔离整流变压器的副边绕组还可设有备用单元段，当副边绕组的某个副边绕组单元发生故障，可以启用备用单元段接替发生故障的副边绕组单元继续工作，从而避免因某个副边绕组单元出现故障而影响整个变压器的运行，进而提高变压器的供电稳定性及不间断供电。
附图说明
图1为本发明单相隔离整流变压器的电气原理图；
图2为本发明单相隔离整流变压器的内部结构的部分简图。
图中：1-铁心 2-原边绕组 3-第一电屏蔽部件 4-副边绕组5-辅助绕组 6-备用单元段 7-第二电屏蔽部件
具体实施方式
为使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的单相隔离整流变压器进行详细说明。
请参阅图1和图2，为本发明单相隔离整流变压器的电气原理图以及内部结构的部分简图。本实施例中，该单相隔离整流变压器采用干式整流变压器，其包括铁心1、原边绕组2、第一电屏蔽部件3、副边绕组4、辅助绕组5、备用单元段6以及第二电屏蔽部件7。
其中，铁心1为冷轧晶粒取向的电工硅钢片，采用45°三级全斜接缝方式叠置，并采用目前比较先进的无孔绑扎、拉螺杆以及拉板夹紧技术进行固定。原边绕组2绕制在铁心1上，原边绕组2设有三个(调压范围±10％以内)分接抽头，所述分接抽头设置在原边绕组2的上、下两个端部。副边绕组4包括多个副边绕组单元以及备用单元段6，多个副边绕组单元以及备用单元段6均设置在原边绕组2的外侧，并沿原边绕组2的轴向依次紧密排列，相邻的两个副边绕组单元之间或者副边绕组单元与备用单元段6之间按照通用的变压器设计标准用绝缘材料绝缘。
本实施例中，单相隔离整流变压器是将原边绕组2设置在内侧，副边绕组4设置在原边绕组2的外侧，这种原边绕组2和副边绕组4的同心式结构设计可以方便抽头。本实施例中的备用单元段6可以设置在副边绕组的上、下两个端部，或者设置在任意两个相邻的副边绕组单元之间。当副边绕组4中的某个副边绕组单元发生故障时，可以启用备用单元段6，以保证单相隔离整流变压器的正常工作，从而进一步提高电气化铁路牵引站27.5kV电源整流系统的供电质量。备用单元段6可以根据现场使用情况设置在任意两个副边绕组单元之间，也可以紧邻最外侧的副边绕组单元设置。为了方便接线，优选备用单元段6设置在任意两个相邻的副边绕组单元之间。
第一电屏蔽部件3和第二电屏蔽部件7是由导电材料制成的导电板，该导电板接地。所述导电材料可以由铜或铝等导电性良好的材料制成。第一电屏蔽部件3设置在原边绕组2与副边绕组4之间，以使原边绕组2和副边绕组4电屏蔽，从而消除原边绕组2和副边绕组4之间的静电耦合。在原边绕组2和副边绕组4之间设置第一电屏蔽部件3不仅可以防止原边绕组2的过电压波及副边绕组4，减少对副边绕组4的影响；还可以减少副边绕组4产生高次谐波的概率，从而改善了副边绕组的电流波形，并提高单相隔离整流变压器的安全性、可靠性以及使用寿命，进而提高电气化铁路牵引站27.5kV电源整流系统的供电质量。
在铁心1的上铁轭与原边绕组2以及副边绕组4的上端之间，以及铁心1的下铁轭与原边绕组2以及副边绕组4的下端之间设置第二电屏蔽部件7，所述第二电屏蔽部件7可以提高原边绕组2和副边绕组4端部的场强分布特性，使场强分布更加均匀。这种设置方式相对于传统的增加原边绕组2和副边绕组4与地之间的距离以改善场强分布特性来讲，可以降低单相隔离整流变压器的制造成本。
辅助绕组5与副边绕组4并列设置在原边绕组2的外侧，辅助绕组5与副边绕组单元之间同样按照通用的变压器设计标准用绝缘材料绝缘。辅助绕组5用于向使用该单相隔离整流变压器的现场给温控系统、冷却系统以及照明系统提供电能。
本实施例提供的单相隔离整流变压器在使用时，原边绕组2与网侧(与输入电源相连的一侧)相连，副边绕组4与阀侧(与整流单元相连的一侧)相连，根据整流单元的输入需求，通过调整副边绕组单元的连接顺序，以达到阀侧的输出要求。若将所述多个副边绕组单元串联在一起，则副边绕组4的容量等于原边绕组2的容量，从而使单相隔离整流变压器实现“高压对高压”直接变换。电网电压经过单相隔离整流变压器的副边多绕组输出降压叠加后，为铁路SVG逆变动态无功补偿电源装置的功率部件提供独立的电源，以改善副边绕组的电流波形，降低对牵引整流供电系统的谐波干扰。
需要说明的是，本实施例提供的单相隔离整流变压器是放置在室内使用，以避免外界环境对变压器的影响。分接抽头的数量是根据实际使用情况而定，并不局限于本实施例中的三个，也可以是三个以上。本实施例提供的单相隔离整流变压器可以用于干式变压器，也可以用于油浸式变压器。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种单相隔离整流变压器，其包括铁心(1)、原边绕组(2)以及副边绕组(4)，所述铁心(1)包括上铁轭和下铁轭，所述原边绕组绕制在所述铁心上，所述副边绕组设置在所述原边绕组外侧，其特征在于，还包括第一电屏蔽部件(3)，所述第一电屏蔽部件设置在原边绕组(2)和副边绕组(4)之间，以使原边绕组和副边绕组电屏蔽；该整流变压器还包括第二电屏蔽部件(7)，所述第二电屏蔽部件(7)设置在铁心(1)的上铁轭与原边绕组(2)以及副边绕组(4)的上端之间，和设置在铁心(1)的下铁轭与原边绕组(2)以及副边绕组(4)的下端之间，以使原边绕组和副边绕组端部的场强分布更均匀；
所述第二屏蔽部件是由导电材料制成的第二导电板，所述第二导电板接地，且第二导电板同时覆盖原边绕组和副边绕组。
2.根据权利要求1所述的单相隔离整流变压器，其特征在于，所述第一电屏蔽部件是由导电材料制成的第一导电板，并且所述第一导电板接地。
3.根据权利要求2所述的单相隔离整流变压器，其特征在于，制作所述导电板的导电材料为铜或铝。
4.根据权利要求1-3之一所述的单相隔离整流变压器，其特征在于，所述副边绕组(4)中包括多个副边绕组单元，所述多个副边绕组单元沿所述原边绕组(2)的轴向方向设置。
5.根据权利要求4所述的单相隔离整流变压器，其特征在于，所述副边绕组(4)中还包括有备用单元段(6)，所述备用单元段(6)沿所述原边绕组(2)的轴向方向设置。
6.根据权利要求1-3之一所述的单相隔离整流变压器，其特征在于，还包括有可提供电能的辅助绕组(5)，所述辅助绕组(5)设置在原边绕组(2)外侧，并与副边绕组(4)并列设置。
7.根据权利要求1-3之一所述的单相隔离整流变压器，其特征在于，所述铁心(1)采用45°三级全斜接缝叠积而成；所述铁心(1)采用高导磁冷轧晶粒取向硅钢片材料制成，且磁通密度低于1.5特斯拉。
8.根据权利要求1-3之一所述的单相隔离整流变压器，其特征在于，所述原边绕组(2)以及副边绕组(4)均采用同心式结构。
9.根据权利要求1-3之一所述的单相隔离整流变压器，其特征在于，该单相隔离整流变压器采用干式整流变压器。
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