CN202586773U

CN202586773U - 一种节能型整流系统

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Publication number: CN202586773U
Application number: CN 201220207064
Authority: CN
Inventors: 陈磊; 贺慰宁; 王涛; 陈天平; 阮势伟
Original assignee: Guangxi Liuzhou Special Transformer Co Ltd
Current assignee: Guangxi Liuzhou Special Transformer Co Ltd
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2022-05-09

Abstract

一种节能型整流系统，包括调压整流变压器和整流柜，整流变压器低压为双支路输出，第2支路输出的正极和第1支路输出的负极为低压输出的正负极，所述整流柜设置有单刀直流开关和双刀直流开关，单刀直流开关的两端分别与第1支路输出的正极和第2支路输出的负极连接，双刀直流开关的两个固定端分别与第2支路输出的负极和正极连接，双刀直流开关的两个活动端分别与第1支路输出的负极和正极连接，通过单刀直流开关和双刀直流开关的接通或断开实现第1支路与第2支路的串联或并联。该一种节能型整流系统可降低变压器的调压范围，减少调压档数，减少结构容量，降低损耗，大大降低变压器所用铜，硅钢片，油的重量，降低变压器的制造成本。

Description

一种节能型整流系统

技术领域

本实用新型涉及特种变压器领域，特别是一种节能型整流系统。

背景技术

用于冶炼领域的整流系统，其特点是调压的范围大、调压级数多、恒功率或者前期恒功率后期恒电流负载。目前国内常规的对于这样的整流系统，一般只采用变压器调压，整流器只是输出“+”和“－”，其方案有两种：

1．其调压部分由调压线圈、正反调开关、高压线圈和串联线圈构成，高压线圈与串联线圈串联，串联接点带抽头，正反调开关的两活动端分别与调压线圈的正反极连接，公共端与无励磁开关的公共端连接，无励磁开关的活动端分别与串联线圈和抽头连接；整流1支路输出的正极端与2支路输出的正极端连接作为整流输出的正极，整流1支路输出的负极端与2支路输出的负极端连接作为整流输出的负极（参见附图4）。

2．其调压部分由调压线圈、高压线圈和数个粗调线圈构成，高压线圈与数个粗调线圈串联，每个串联节点带抽头，并分别与多级粗细调M型有载开关的活动档连接，调压线圈的固定端与多级粗细调M型有载开关的公共档连接，整流部分与上述1相同（参见附图5）。

1．上述方案1存在如下不足：需使用串联线圈和一个无励磁开关；增加了变压器引线的出头数量，不仅增加了工作量，而且提高了变压器布线的难度；当变压器进线电压是110kV时，由于线圈出头的数量比较多，出头电压比较高，使变压器器身绝缘的布置难度加大。

由于变压器是变磁通调压，进线部分的线圈匝数最少时匝电势最高，在做感应耐压试验时，如串联线圈的匝数大于高压线圈的匝数，串联线圈的尾部电压将会超过高压进线端感应耐压电压的最大值，这样的话变压器的绝缘设计不能按照进线电压来设计，就会增加了变压器的制造难度。

2. 上述方案2存在如下不足：多级粗细调M型有载开关造价昂贵，增加成本，由于粗调线圈的数量比较多，对应的出头也比较多，电压都比较高，线圈之间绝缘的处理和线圈出头位置的选择都比较复杂，特别是对于110kV级时，需要提高变压器的端部绝缘距离。

同上所述道理，由于变压器是变磁通调压，进线部分线圈匝数最少时候匝电势最高，当粗调线圈的总匝数大于高压线圈的匝数时候，粗调线圈的尾部电压将会超过高压进线端做感应耐压试验电压的最大值。由于对多级粗调开关内部绝缘水平要求，在工频感应试验时候，粗调出头之间最大电压不能超过120kV，经过计算当变压器110kV进线时，调压范围超过55%左右的时候，变压器做工频感应试验的粗调间的最大电压就会超过了120kV。

3．方案1方案2存在的共同问题：变压器既要满足系统要求的调压范围及调压级数，也要满足系统要求的最大电流和最高电压，这样就必须提高变压器的结构容量，使整个整流系统的结构容量比实际需求的容量大很多，变压器的器身结构变得十分复杂，不仅大大增加了变压器的用材，在满足同等系统要求的情况下，变压器所用的硅钢片和铜线增加，变压器的成本相应增加，对应的变压器的损耗大大增加。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种节能型整流系统，以克服上述已有技术存在的不足。

一种节能型整流系统，包括调压变压器、整流变压器和整流柜，整流变压器低压为双支路输出，第2支路输出的正极和第1支路输出的负极为低压输出的正极和负极，所述整流柜设置有单刀直流开关和双刀直流开关，单刀直流开关的固定端与第2支路输出的负极连接，活动端与第1支路输出的正极连接，双刀直流开关的两个固定端分别与第2支路输出的负极和正极连接，双刀直流开关的两个活动端分别与第1支路输出的负极和正极连接，通过单刀直流开关和双刀直流开关的接通或断开实现第1支路与第2支路的串联或并联，即：当单刀直流开关接通、双刀直流开关断开时，第1支路与第2支路串联，直流电压叠加，直流电流不变；当单刀直流开关断开、双刀直流开关接通时，第1支路与第2支路并联，直流电流叠加，直流电压不变。

其进一步的技术方案是：所述调压变压器各相的高压线圈通过设置于各相的正反调开关与对应相的调压线圈连接，高压线圈一端接正反调开关的公共端，调压线圈的两端分别接正反调开关的两个活动端。

由于采取上述技术方案，与原有技术相比，本实用新型之一种节能型整流系统具有如下有益效果：

1．本实用新型之一种节能型整流系统通过直流刀开关的转换，实现低压两个支路的串联或并联，在保证调压级数不变的前提下降低变压器的调压范围，减少变压器的调压档位数，从而减少变压器的结构容量，降低变压器的损耗；

2．本实用新型之一种节能型整流系统，对比传统方案1可减少调压整流变压器中与高压线圈串联的串联线圈和一个无励磁开关，对比传统方案2可减少三个粗调线圈，用一个普通的正反调开关替代一台造价很贵的多级粗细调M型有载开关，采用本整流系统使变压器的复杂程度降低，大大降低变压器所用铜、硅钢片和油的重量，降低变压器的制造成本。

下面结合附图和实施例对本实用新型之一种节能型整流系统的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本实用新型实施例一之一种节能型整流系统的接线结构示意图；

图2：本实用新型实施例二之一种节能型整流系统的接线结构示意图；

图3：本实用新型实施例三之一种节能型整流系统的接线结构示意图；

图4：现有方案1之整流系统的接线结构示意图；

图5：现有方案2之整流系统的接线结构示意图；

图6：本实用新型之一种节能型整流系统的变压器器身结构示意图；

图7：现有方案1之整流系统的变压器器身结构示意图；

图8：现有方案2之整流系统的变压器器身结构示意图。

图中：

L0（L0a、L0b、L0c）—串联线圈，L1（L1a、L1b、L1c）—低压线圈，L2（L2a、L2b、L2c）—调压线圈，L3（L3a、L3b、L3c）—高压线圈，L4（L4a、L4b、L4c）—粗调线圈1，L5（L5a、L5b、L5c）—粗调线圈2，L6（L6a、L6b、L6c）—粗调线圈3，L7（L7a、L7b、L7c）—粗调线圈4， T—铁心；

K1—单刀直流开关， K2—双刀直流开关， K3（K3a、K3b、K3c）—正反调开关， K4（K4a、K4b、K4c）—无励磁开关， K5（K5a、K5b、K5c）—多级粗细调M型有载开关，ZG—整流柜。

具体实施方式

实施例一

参见附图1，一种节能型整流系统，包括调压变压器、整流变压器和整流柜，整流变压器低压为双支路输出，第2支路输出的正极为低压输出的正极，第1支路输出的负极为低压输出的负极，所述整流柜设置有单刀直流开关K1和双刀直流开关K2，单刀直流开关K1的固定端与第2支路输出的负极连接，活动端与第1支路输出的正极连接，双刀直流开关K2的两个固定端分别与第2支路输出的负极和正极连接，双刀直流开关K2的两个活动端分别与第1支路输出的负极和正极连接，通过单刀直流开关K1和双刀直流开关K2的接通或断开实现第1支路与第2支路的串联或并联，即：当单刀直流开关K1接通、双刀直流开关K2断开时，第1支路与第2支路串联，直流电压叠加，直流电流不变；当单刀直流开关K1断开、双刀直流开关K2接通时，第1支路与第2支路并联，直流电流叠加，直流电压不变。

所述调压变压器各相的高压线圈L3a、L3b和L3c通过设置于各相的正反调开关K3a、K3b和K3c与对应相的调压线圈L2a、L2b、L2c连接，高压线圈一端接正反调开关的公共端，调压线圈的两端分别接正反调开关的两个活动端，通过正反调开关的转换实现高压线圈L3与调压线圈L2的正或反的连接。

所述整流变的低压线圈为同相逆并联双支路d接，此种结构主要用于电压输出比较高的情况。

实施例二

参见附图2，一种节能型整流系统，包括调压变压器、整流变压器和整流柜，整流变压器低压为双支路输出，其高压调压部分的结构与实施例一相同，所不同的是：所述整流变的低压线圈为同相逆并联双支路y接，此种结构主要用于输出电流比较大的情况。

实施例三

参见附图3，一种节能型整流系统，包括调压变压器、整流变压器和整流柜，整流变压器低压为双支路输出，其高压调压部分的结构与实施例一相同，所不同的是：所述整流变的低压线圈为一支路d接，一支路y接，此种结构主要为了满足用户做12脉波输出的要求。

设计实例对比

变压器容量：20000kVA；变压器空载交流电压：235.8～943.2V ，变压器电流：12240A～48960A ，空载直流电压：318.33～1273.32V ，直流电流：15000A～60000A；整流柜双支路最大直流电流（考虑一定的裕度）：80kA，整流柜单支路最大空载直流电压（考虑一定的裕度）：1340V；调压范围：25～100%；调压级数：70级；负载特性：恒功率负载。

采用传统的方案1：

变压器的结构容量（折算到双圈）：57500kVA；空载交流电压；235.8～943.2V；调压范围：25～100%；调压级数：70级；整流柜最大直流电流（考虑一定的裕度）：80kA；最大空载直流电压（考虑一定的裕度）：1340V。也就是说如果我们按照常规的方案设计的话，变压器的结构容量是实际需要容量的2.875倍，其他参数和系统要求一样（参见附图4）。

采用传统的方案2：

变压器的结构容量（折算到双圈）：57500kVA；

空载交流电压；235.8～943.2V；调压范围：25～100%；调压级数：69级；

整流柜最大直流电流（考虑一定的裕度）：80kA；

最大空载直流电压（考虑一定的裕度）：1340V。

也就是说如果我们按照常规的方案设计的话，变压器的结构容量是实际需要容量的2.875倍，其他参数和系统要求一样（参见附图5）。

采用本实用新型的方案：变压器低压侧双支路输出，整流器分别对双支路“+”和“-”进行串联和并联，按照此方案只要满足如下要求：变压器的结构容量（折算到双圈）：35000kVA，结构容量是实际需要容量的1.75倍；空载交流电压；235.8～471.6V；调压范围：50～100%；调压级数：35级；整流柜双支路最大直流电流（考虑一定的裕度）：80kA；单支路最大空载直流电压（考虑一定的裕度）：670V。

1.整流器串联时：直流输出空载电压636.66～1273.32V；直流输出电流：15000A～30000A：调压级数：35级；

2.整流器并联时：直流输出空载电压318.33～636.66V；直流输出电流：30000A～60000A：调压级数：35级；

3.通过整流柜侧串并联：满足系统要求的直流空载电压：318.33V～1273.32V；直流输出电流：15000A～60000A；调压范围：25%~100%，调压级数2×35级。

采用本方案，由于整流器采用双支路输出，分别对其进行串联和并联，使整流系统输出的直流电压增加了1倍，调压级数也增加1倍。

两种方案主要性能及主要材料对比如下表：

(1) 调压整流变压器两方案耗材对比表

结论

本方案对比传统方案1：硅钢片节省7583kg（26.06%）；铜线节省4252kg（46.07%）

总油重节省6000kg（26.08%）；省一台无励磁开关。

本方案对比传统方案2：硅钢片节省9511kg（32.68%）；铜线节省5023kg（50.23%）

总油重节省6000kg（26.08%）；

(2)调压整流变压器两方案性能参数及制造工艺对比表

结论

本方案对比传统方案1空载损耗降低了24.68%，负载损害降低了56.29%；

本方案对比传统方案2空载损耗降低了29.3%，负载损害降低了57.11%；

本实用新型的技术适用于：大调压范围，多调压级数，恒功率负载的整流项目。

Claims

1.一种节能型整流系统，包括调压变压器、整流变压器和整流柜，整流变压器低压为双支路输出，第2支路输出的正极和第1支路输出的负极为低压输出的正极和负极，其特征在于：所述整流柜设置有单刀直流开关（K1）和双刀直流开关（K2），单刀直流开关（K1）的固定端与第2支路输出的负极连接，活动端与第1支路输出的正极连接，双刀直流开关（K2）的两个固定端分别与第2支路输出的负极和正极连接，双刀直流开关（K2）的两个活动端分别与第1支路输出的负极和正极连接，通过单刀直流开关（K1）和双刀直流开关（K2）的接通或断开实现第1支路与第2支路的串联或并联，即：当单刀直流开关（K1）接通、双刀直流开关（K2）断开时，第1支路与第2支路串联，直流电压叠加，直流电流不变；当单刀直流开关（K1）断开、双刀直流开关（K2）接通时，第1支路与第2支路并联，直流电流叠加，直流电压不变。

2.根据权利要求1所述的一种节能型整流系统，其特征在于：所述调压变压器各相的高压线圈（L3a、L3b和L3c）通过设置于各相的正反调开关（K3a、K3b和K3c）与对应相的调压线圈（L2a、L2b、L2c）连接，高压线圈一端接正反调开关的公共端，调压线圈的两端分别接正反调开关的两个活动端。