12脈波整流變壓器結構型式的選擇

在大型的電化學或電冶金用直流電源系統中，同相逆并聯12脈波整流機組是組成24相、36相、48相整流系統的基本組成單元。12脈波整流機組主電路的連接型式有兩種方案：一種是由一臺整流變壓器與兩臺整流裝置組成的單機組12脈波整流電路（簡稱“單機組12脈波整流電路”）；另一種是由置于同一油箱內的兩臺完全獨立的整流變壓器與兩臺整流裝置組成的雙機組等值12脈波整流電路（簡稱“等值12脈波整流電路”）。二者的連接方式如圖1、圖2所示。

上述兩種連接方式的整流電路，對12脈波整流輸出電壓（電流）波形的對稱性以及對網側諧波電流的影響是不同的，應引起設計人員和用戶的注意。

1兩種連接方式對諧波電流的影響

理想情況下，12脈波整流電路運行過程中，不會在網側產生5次和7次諧波電流。但單機組12脈波整流電路，由于變壓器兩個閥側繞組的輸出電壓和阻抗不容易做到很一致，使得運行時存在著嚴重的負荷分配不均的問題。需要通過晶閘管相控或飽和電抗器的勵磁調節來糾正這種偏差，從而導致二個三相橋晶閘管導通的相位差不能嚴格地保持為30°，使得網側仍然存在5次和7次諧波電流。

對于等值12脈波整流電路，由于變壓器兩個閥側繞組的輸出電壓和阻抗容易做到一致，而不會破壞12脈波的對稱性。

圖1單機組12脈波整流電路

圖2等值12脈波整流電路

2閥側繞組之間負荷電流分配不均的問題

2.1單機組12脈波整流電路單機組12脈波整流電路，其整流變壓器網側只有一組繞組，導致兩組閥側繞組間負荷分配不均的原因是Y接和△接這兩組繞組間匝比NY/N△偏離1/，彼此理想空載直流電壓Udio不相等，因此，負荷分配不可能平均。整流變壓器閥側兩組繞組間的匝比NY/N△值接近1/的可取整數比為4/7（偏差1.04％）、7/12（偏差1.02％）、11/19（偏差0.27％）。由此可見，將NY/N△做成11/19，可使△Udio偏差減到最小，改善電流分配不均問題。但由于變壓器結構上的合理性和制造方面（變壓器變比越大尤其如此）的原因，這樣的匝比實際上是不容易做到的。

對于三相橋式整流電路，整流變壓器閥側繞組間匝比NY/N△=4/7時，理想空載直流電壓之差△Udio=1.04％。但兩組整流器的負載電流分配卻相差很大。因為變壓器網側繞組的電抗X1＊為各整流橋公有，對整流橋間的負載電流分配沒有調節作用。負載電流分配完全取決于各組閥側繞組電抗值X2＊=XY＊＋X△＊和閥側連接母線的電抗XM＊。（其中XY＊為Y形連接繞組的電抗值，X△＊為△形連接繞組的電抗值）。根據有關資料計算結果表明：

當變壓器二次電抗X△＊=XY＊=5％時，

IdY=0.2928IdnId△=0.7072Idn

當變壓器二次電抗X△＊=XY＊=10％時，

IdY=0.3964IdnId△=0.6036Idn

由此可見，變壓器二次電抗數值愈小，負載分配相差就愈大。有實際例子可以證明這一點。蘭州有一用戶采用這種單機組12脈波二極管整流電路，投運后發現，其中一整流橋直流電流達到12000A（額定值）時，另一整流橋的直流電流只有4500A。導致設備無法正常運行，后來被迫重新改造。