CN104409196B - 单相四柱式低噪声换流变压器及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于单相四柱式低噪声换流变压器及其实现方法，利用单相四柱式换流变压器与换流器相连，进行交直流的转换。所述发明由多个单相四柱式换流变压器通过不同的绕组连接形式相连，分为两种情况：第一种情况为三个单相四柱式换流变压器组成一组进行连接，用于背靠背直流输电；第二种情况为六个单相四柱式换流变压器分成两组进行连接，用于特高压直流输电。每个变压器的两个铁芯中柱上分别绕有3个绕组，铁芯外侧绕组为网侧绕组，内侧绕组为阀侧绕组，中间绕组为特殊设计的滤波绕组，滤波绕组采用三角形连接直接相连。本发明的单相四柱式低噪声换流变压器可有效减少变压器的噪声，降低谐波。
Description
技术领域
本发明涉及换流变压器领域，特别涉及一种基于单相四柱式低噪声换流变压器及其实现方法。
背景技术
近20年来，高压直流输电技术及其工程应用在我国得到了飞速发展，随着我国超高压、特高压直流输电工程继续投入运行，在项目建设过程和实际运行过程中，也遇到了诸多迫切需要解决的技术难题。
针对超高压和特高压直流输电系统及其换流站存在的谐波污染严重，目前仍采用在换流变压器网侧绕组侧安装无源滤波装置进行治理，方案技术虽成熟，但效果不甚理想。并且换流器产生的交流谐波全部流过换流变压器，这些谐波频率低、容量大，导致换流变压器磁滞伸缩而产生噪声。这些噪声一般处于听觉较灵敏的频带，因此换流变压器产生的可听噪声较谐波污染不严重的普通电力变压器复杂。
国内外针对换流变压器振动与噪声方面的研究工作开展还不够深入，采用传统的治理措施，每个换流站需要额外增加数千万元的资金投入，投资巨大，且效果有限。因此，从换流变压器振动与噪声产生的机理和本质出发，系统地开展降低换流变压器振动与噪声的研究工作对降低直流换流站的投资成本，提高直流换流变压器的运行环境，全面提升直流换流站的环境友好性，有利于未来特高压直流换流站的选址，对建立环境友好型和节能高效型直流换流站具有重要的理论研究和工程应用价值，意义重大。
因此，随着我国特高压直流输电工程及背靠背直流联网工程的全面建设和投入运行，迫切需要提出一套能有效解决目前直流输电工程中存在的换流变压器振动与噪声大、谐波污染严重等问题的全面有效解决方案。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种单相四柱式低噪声换流变压器及其实现方法。
本发明所采用的技术方案，其结构包括四柱式变压器铁芯旁轭，2个铁芯中柱，每个铁芯中柱分别绕有三个绕组，其中，一个铁芯中柱外侧绕组L1为网侧绕组，内侧绕组L3为阀侧绕组，中间绕组L2为滤波绕组；另一个铁芯中柱外侧绕组L4为网侧绕组，内侧绕组L6为阀侧绕组，中间绕组L5为滤波绕组，且滤波绕组皆为零阻抗设计。
所述的单相四柱式低噪声换流变压器，其内部绕组包括两种接线方式：第1种为用于背靠背直流输电工程；第2种为用于特高压直流输电工程。
进一步地，所述的单相四柱式低噪声换流变压器，内部绕组接线方式若为第1种接线方式，即用于背靠背直流输电，由3个相同的单相四柱式换流变压器联结而成；所述的单相四柱式低噪声换流变压器内部绕组接线方式若为第2种接线方式，即用于特高压直流输电，由6个单相四柱式换流变压器联结而成，其中3个换流变压器为1组，另外3个换流变压器为1组，两组换刘变压器并联相接。
其中，所述的单相四柱式低噪声换流变压器，不管用于哪种直流输电工程，网侧和阀侧的滤波绕组皆为特殊设计，均连接成三角形，且两两对应相连，用于降低噪声。
本发明从换流变压器噪声产生机理入手，对该换流变压器内部通过特殊设计的滤波绕组进行三角形连接来有效滤除谐波，降低设备的噪声。由于此滤波绕组是由特殊设计的零阻抗构成，由此所产生的电动势几乎为零，所以相应的磁通减少了，磁通密度也相应减少了，噪声便降低了。此种通过对变压器本身来降低噪声的办法结构简单，效果好，经济性高。
附图说明
图1为单个单相四柱式低噪声换流变压器截面示意图
图2为用于背靠背直流输电中的单相四柱式低噪声换流变压器截面示意图。
图3为用特高压直流输电中的单相四柱式低噪声换流变压器截面示意图。
图4为用于背靠背直流输电中的单相四柱式低噪声换流变压器绕组接线示意图。
图5为用于特高压直流输电中的单相四柱式低噪声换流变压器绕组接线示意图。
标号说明：1、变压器左铁芯中柱，2、变压器右铁芯中柱，3、变压器左铁芯旁轭，4、变压器右铁芯旁轭，L1、变压器左铁芯中柱网侧绕组，L2、变压器左铁芯中柱滤波绕组，L3、变压器左铁芯中柱阀侧绕组，L4、变压器右铁芯中柱网侧绕组，L5、变压器右铁芯中柱滤波绕组，L6、变压器右铁芯中柱阀侧绕组，A、B、C、a、b、c、a′、b′、c′为绕组引出端口。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种基于单相四柱式低噪声换流变压器，包括四柱式变压器铁芯旁轭，2个铁芯中柱分别绕有三个绕组，变压器左铁芯中柱1外侧绕组L1为网侧绕组，内侧绕组L3为阀侧绕组，中间绕组L2为滤波绕组；变压器右铁芯中柱2外侧绕组L4为网侧绕组，内侧绕组L6为阀侧绕组，中间绕组L5为滤波绕组。
如图2所示，由3个相同的单相四柱式换流变压器构成，用于背靠背直流输电系统。此变压器内部绕组接线如图4所示，为网侧绕组Y接法，阀侧绕组组成2个不同联结组y接法和d接法。
如图3所示，由6个单相四柱式换流变压器构成，分成两组，其中3个换流变压器为1组，另外3个换流变压器为1组，用于特高压直流输电系统，两组换流变压器并联相接。此变压器内部绕组接线如图5所示，为网侧绕组Y接法，阀侧绕组组成2个不同联结组y接法和d接法。
如图4中(a)所示，变压器左铁芯中柱1外侧绕组L01与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱外侧绕组相连成Y形，每个绕组引出一相，与电网相连。变压器右铁芯中柱2外侧绕组L04与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱外侧绕组相连成Y形，每个绕组引出一相，与变压器左铁芯中柱1外侧绕组L01引出的每一相并联，接入电网。
如图4中(b)所示，变压器左铁芯中柱1中间滤波绕组L02与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱中间滤波绕组相连成d形，每个绕组引出一相，变压器右铁芯中柱2中间滤波绕组L05与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱中间滤波绕组相连成d形，每个绕组引出一相，变压器左铁芯中柱1中间滤波绕组L02和变压器右铁芯中柱2中间滤波绕组L05的引出相对应相连，降低噪声，滤除谐波。
如图4中(c)所示，变压器左铁芯中柱1内侧绕组L03与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱内侧绕组相连成y形，每个绕组引出一相，与整流器相连。变压器右铁芯中柱2内侧绕组L06与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱内侧绕组相连成d形，每个绕组引出一相，与整流器相连。
如图5中(a)所示，在第1组中的3个换流变压器中，变压器左铁芯中柱1外侧绕组L11与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱外侧绕组相连成Y形，每个绕组引出一相，与电网相连。变压器右铁芯中柱2外侧绕组L14与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱外侧绕组相连成Y形，每个绕组引出一相，与变压器左铁芯中柱1外侧绕组L11引出的每一相并联，接入电网。在第2组中的3个换流变压器中，所述变压器左铁芯中柱1外侧绕组L21与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱外侧绕组相连成Y形，每个绕组引出一相，与电网相连。所述变压器右铁芯中柱2外侧绕组L24与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱外侧绕组相连成Y形，每个绕组引出一相，与变压器左铁芯中柱1外侧绕组L21引出的每一相并联，然后再与第1组换流变压器网侧绕组并联，接入电网。
如图5中(b)所示，在第1组中的3个换流变压器中，变压器左铁芯中柱1中间滤波绕组L12与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱中间滤波绕组相连成d形，每个绕组引出一相，所述变压器右铁芯中柱2中间滤波绕组L15与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱中间滤波绕组相连成d形，每个绕组引出一相，变压器左铁芯中柱1中间滤波绕组L12和变压器右铁芯中柱2中间滤波绕组L15的引出相对应相连。在第2组中的3个换流变压器中，变压器左铁芯中柱1中间滤波绕组L22与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱中间滤波绕组相连成d形，每个绕组引出一相，变压器右铁芯中柱2中间滤波绕组L25与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱中间滤波绕组相连成d形，每个绕组引出一相，变压器左铁芯中柱1中间滤波绕组L22和变压器右铁芯中柱2中间滤波绕组L25的引出相对应相连，然后再与第1组换流变压器滤波绕组并联联接。
如图5中(c)所示，在第1组中的3个换流变压器中，变压器左铁芯中柱1内侧绕组L13与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱内侧绕组相连成y形，每个绕组引出一相，与整流器相连。所述变压器右铁芯中柱2内侧绕组L16与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱内侧绕组相连成y形，每个绕组引出一相，与变压器左铁芯中柱1内侧绕组L13引出的每一相并联，再与整流器相连。在第2组中的3个换流变压器中，变压器左铁芯中柱1内侧绕组L23与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱内侧绕组相连成d形，每个绕组引出一相，与整流器相连。所述变压器右铁芯中柱2内侧绕组L26与另外2个单相四柱式低噪声换流变压器的铁芯中柱内侧绕组相连成d形，每个绕组引出一相，与变压器左铁芯中柱1内侧绕组L23引出的每一相并联，然后再与第1组换流变压器阀侧绕组并联，再与整流器相连。
本发明专利利用一种单相四柱式低噪声换流变压器，通过对单相换流变压器内部绕组结构的不同联接形式可以分别用于背靠背直流输电和特高压直流输电工程。对换流变压器铁芯中柱的中间绕组采用特殊设计，通过从变压器内部主动地减少变压器本体噪声，性价比高，降低设备的噪声方法简便，经济性高。
Claims (4)
1.一种单相四柱式低噪声换流变压器，其特征在于：包括四柱式变压器铁芯旁轭(3，4)，2个铁芯中柱(1，2),每个铁芯中柱分别绕有三个绕组；
其中，一个铁芯中柱(1)外侧绕组L1为网侧绕组，内侧绕组L3为阀侧绕组，中间绕组L2为滤波绕组；另一个铁芯中柱(2)外侧绕组L4为网侧绕组，内侧绕组L6为阀侧绕组，中间绕组L5为滤波绕组，且滤波绕组皆为零阻抗设计；
绕组接线方式为网侧绕组Y接法，阀侧绕组组成2个不同联结组y接法和d接法。
2.根据权利要求1所述的单相四柱式低噪声换流变压器，其特征在于，所述单相四柱式低噪声换流变压器其内部绕组包括两种接线方式：第1种用于背靠背直流输电，由3个单相四柱式换流变压器组成；第2种用于特高压直流输电，由6个单相四柱式换流变压器分成两组组成。
3.根据权利要求2所述的单相四柱式低噪声换流变压器，其特征在于，所述单相四柱式低噪声换流变压器内部绕组若为第1种接线方式，即用于背靠背直流输电，由3个相同的单相四柱式换流变压器联结而成。
4.根据权利要求2所述的基于单相四柱式低噪声换流变压器，其特征在于，所述单相四柱式低噪声换流变压器内部绕组若为第2种接线方式，即用于特高压直流输电，由6个单相四柱式换流变压器联结而成；其中3个换流变压器为1组，另外3个换流变压器为1组，两组换流变压器并联相接。
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