單相四柱式低噪聲換流變壓器及其實現方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單相四柱式低噪聲換流變壓器及其實現方法，利用單相四柱式換流變壓器與換流器相連，進行交直流的轉換。所述發(fā)明由多個單相四柱式換流變壓器通過不同的繞組連接形式相連，分為兩種情況：第一種情況為三個單相四柱式換流變壓器組成一組進行連接，用于背靠背直流輸電；第二種情況為六個單相四柱式換流變壓器分成兩組進行連接，用于特高壓直流輸電。每個變壓器的兩個鐵芯中柱上分別繞有3個繞組，鐵芯外側繞組為網側繞組，內側繞組為閥側繞組，中間繞組為特殊設計的濾波繞組，濾波繞組采用三角形連接直接相連。本發(fā)明的單相四柱式低噪聲換流變壓器可有效減少變壓器的噪聲，降低諧波。
【專利說明】單相四柱式低噪聲換流變壓器及其實現方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及換流變壓器領域，特別涉及一種基于單相四柱式低噪聲換流變壓器及其實現方法。

【背景技術】
[0002]近20年來，高壓直流輸電技術及其工程應用在我國得到了飛速發(fā)展，隨著我國超高壓、特高壓直流輸電工程繼續(xù)投入運行，在項目建設過程和實際運行過程中，也遇到了諸多迫切需要解決的技術難題。
[0003]針對超高壓和特高壓直流輸電系統(tǒng)及其換流站存在的諧波污染嚴重，目前仍采用在換流變壓器網側繞組側安裝無源濾波裝置進行治理，方案技術雖成熟，但效果不甚理想。并且換流器產生的交流諧波全部流過換流變壓器，這些諧波頻率低、容量大，導致換流變壓器磁滯伸縮而產生噪聲。這些噪聲一般處于聽覺較靈敏的頻帶，因此換流變壓器產生的可聽噪聲較諧波污染不嚴重的普通電力變壓器復雜。
[0004]國內外針對換流變壓器振動與噪聲方面的研究工作開展還不夠深入，采用傳統(tǒng)的治理措施，每個換流站需要額外增加數千萬元的資金投入，投資巨大，且效果有限。因此，從換流變壓器振動與噪聲產生的機理和本質出發(fā)，系統(tǒng)地開展降低換流變壓器振動與噪聲的研究工作對降低直流換流站的投資成本，提高直流換流變壓器的運行環(huán)境，全面提升直流換流站的環(huán)境友好性，有利于未來特高壓直流換流站的選址，對建立環(huán)境友好型和節(jié)能高效型直流換流站具有重要的理論研究和工程應用價值，意義重大。
[0005]因此，隨著我國特高壓直流輸電工程及背靠背直流聯網工程的全面建設和投入運行，迫切需要提出一套能有效解決目前直流輸電工程中存在的換流變壓器振動與噪聲大、諧波污染嚴重等問題的全面有效解決方案。


【發(fā)明內容】

[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種單相四柱式低噪聲換流變壓器及其實現方法。
[0007]本發(fā)明所采用的技術方案，其結構包括四柱式變壓器鐵芯旁軛(3)和(4)，2個鐵芯中柱(I)和(2)分別繞有三個繞組，所述鐵芯中柱(I)外側繞組(LI)為網側繞組，內側繞組(L3)為閥側繞組，中間繞組(L2)為濾波繞組；所述鐵芯中柱(2)外側繞組(L4)為網側繞組，內側繞組(L6)為閥側繞組，中間繞組(L5)為濾波繞組。
[0008]所述的單相四柱式低噪聲換流變壓器，其內部繞組包括兩種接線方式:第I種為用于背靠背直流輸電工程；第2種為用于特高壓直流輸電工程。
[0009]進一步地，所述的單相四柱式低噪聲換流變壓器，內部繞組接線方式若為第I種接線方式，即用于背靠背直流輸電，由3個相同的單相四柱式換流變壓器聯結而成。所述的單相四柱式低噪聲換流變壓器內部繞組接線方式若為第2種接線方式，即用于特高壓直流輸電，由6個單相四柱式換流變壓器聯結而成，其中3個換流變壓器為I組，另外3個換流變壓器為1組。
[0010]其中，所述的單相四柱式低噪聲換流變壓器，不管用于哪種直流輸電工程，網側和閥側的濾波繞組皆為特殊設計，均連接成三角形，且兩兩對應相連，用于降低噪聲。
[0011]本發(fā)明從換流變壓器噪聲產生機理入手，對該換流變壓器內部通過特殊設計的濾波繞組進行三角形連接來有效濾除諧波，降低設備的噪聲。由于此濾波繞組是由特殊設計的零阻抗構成，由此所產生的電動勢幾乎為零，所以相應的磁通減少了，磁通密度也相應減少了，噪聲便降低了。此種通過對變壓器本身來降低噪聲的辦法結構簡單，效果好，經濟性聞。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為單個單相四柱式低噪聲換流變壓器截面示意圖
圖2為用于背靠背直流輸電中的單相四柱式低噪聲換流變壓器截面示意圖。
[0013]圖3為用特高壓直流輸電中的單相四柱式低噪聲換流變壓器截面示意圖。
[0014]圖4為用于背靠背直流輸電中的單相四柱式低噪聲換流變壓器繞組接線示意圖。
[0015]圖5為用于特高壓直流輸電中的單相四柱式低噪聲換流變壓器繞組接線示意圖。
[0016]標號說明:1、變壓器左鐵芯中柱，2、變壓器右鐵芯中柱，3、變壓器左鐵芯旁軛，4、變壓器右鐵芯旁軛，L1、變壓器左鐵芯中柱網側繞組，L2、變壓器左鐵芯中柱濾波繞組，L3、變壓器左鐵芯中柱閥側繞組，L4、變壓器右鐵芯中柱網側繞組，L5、變壓器右鐵芯中柱濾波繞組幾6、變壓器右鐵芯中柱閥側繞組^、8、(:、&、13、(3、&'、b'、c'為繞組引出端口。
[0017]

【具體實施方式】
[0018]下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0019]如圖1所示，一種基于單相四柱式低噪聲換流變壓器，包括四柱式變壓器鐵芯旁軛(3)和(4)，2個鐵芯中柱(1)和(2)分別繞有三個繞組，所述鐵芯中柱(1)外側繞組(L1)為網側繞組，內側繞組(L3)為閥側繞組，中間繞組(L2)為濾波繞組；所述鐵芯中柱(2)外側繞組(L4)為網側繞組，內側繞組(L6)為閥側繞組，中間繞組(L5)為濾波繞組。
[0020]如圖2所示，由3個相同的單相四柱式換流變壓器構成，用于背靠背直流輸電系統(tǒng)。此變壓器內部繞組接線如圖4所示，為網側繞組Y接法，閥側繞組組成2個不同聯結組y接法和d接法。
[0021]如圖3所示，由6個單相四柱式換流變壓器構成，分成兩組，其中3個換流變壓器為1組，另外3個換流變壓器為1組，用于特高壓直流輸電系統(tǒng)，兩組換流變壓器并聯相接。此變壓器內部繞組接線如圖5所示，為網側繞組Y接法，閥側繞組組成2個不同聯結組y接法和d接法。
[0022]如圖4中(a)所示，鐵芯中柱(1)外側繞組(L01)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱外側繞組相連成Y形，每個繞組引出一相，與電網相連。鐵芯中柱(2)外側繞組(L04)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱外側繞組相連成Y形，每個繞組弓丨出一相，與鐵芯中柱(1)外側繞組(L01)引出的每一相并聯，接入電網。
[0023]如圖4中(b)所示，鐵芯中柱(1)中間濾波繞組(L02)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱中間濾波繞組相連成d形，每個繞組弓丨出一相，鐵芯中柱(2 )中間濾波繞組(L05)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱中間濾波繞組相連成d形，每個繞組弓丨出一相，鐵芯中柱(1)中間濾波繞組(L02)和鐵芯中柱(2)中間濾波繞組(L05)的引出相對應相連，降低噪聲，濾除諧波。
[0024]如圖4中(c)所示，鐵芯中柱(1)內側繞組(L03)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱內側繞組相連成y形，每個繞組引出一相，與整流器相連。鐵芯中柱
(2)內側繞組(L06)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱內側繞組相連成d形，每個繞組引出一相，與整流器相連。
[0025]如圖5中(a)所示，在第1組中的3個換流變壓器中，鐵芯中柱(1)外側繞組(L11)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱外側繞組相連成Y形，每個繞組引出一相，與電網相連。鐵芯中柱(2)外側繞組(L14)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱外側繞組相連成Y形，每個繞組引出一相，與鐵芯中柱(1)外側繞組(L11)引出的每一相并聯，接入電網。在第2組中的3個換流變壓器中，所述鐵芯中柱(1)外側繞組(L21)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱外側繞組相連成Y形，每個繞組引出一相，與電網相連。所述鐵芯中柱(2)外側繞組(L24)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱外側繞組相連成Y形，每個繞組引出一相，與鐵芯中柱(1)外側繞組(L21)引出的每一相并聯，然后再與第1組換流變壓器網側繞組并聯，接入電網。
[0026]如圖5中(b )所示，在第1組中的3個換流變壓器中，鐵芯中柱(1)中間濾波繞組(L12)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱中間濾波繞組相連成d形，每個繞組引出一相，所述鐵芯中柱(2)中間濾波繞組(L15)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱中間濾波繞組相連成d形，每個繞組引出一相，鐵芯中柱(1)中間濾波繞組(L12)和鐵芯中柱(2)中間濾波繞組(L15)的引出相對應相連。在第2組中的3個換流變壓器中，鐵芯中柱(1)中間濾波繞組(L22)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱中間濾波繞組相連成d形，每個繞組引出一相，鐵芯中柱(2)中間濾波繞組(L25)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱中間濾波繞組相連成d形，每個繞組引出一相，鐵芯中柱(1)中間濾波繞組(L22)和鐵芯中柱(2)中間濾波繞組(L25)的引出相對應相連，然后再與第1組換流變壓器濾波繞組并聯聯接。
[0027]如圖5中(c)所示，在第1組中的3個換流變壓器中，鐵芯中柱(1)內側繞組(L13)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱內側繞組相連成y形，每個繞組引出一相，與整流器相連。所述鐵芯中柱(2)內側繞組(L16)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱內側繞組相連成y形，每個繞組引出一相，與鐵芯中柱(1)內側繞組(L13)引出的每一相并聯，再與整流器相連。在第2組中的3個換流變壓器中，鐵芯中柱(1)內側繞組(L23)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱內側繞組相連成d形，每個繞組引出一相，與整流器相連。所述鐵芯中柱(2)內側繞組(L26)與另外2個單相四柱式低噪聲換流變壓器的鐵芯中柱內側繞組相連成d形，每個繞組引出一相，與鐵芯中柱(1)內側繞組(L23)引出的每一相并聯，然后再與第1組換流變壓器閥側繞組并聯，再與整流器相連。
[0028]本發(fā)明專利利用一種單相四柱式低噪聲換流變壓器，通過對單相換流變壓器內部繞組結構的不同聯接形式可以分別用于背靠背直流輸電和特高壓直流輸電工程。對換流變壓器鐵芯中柱的中間繞組采用特殊設計，通過從變壓器內部主動地減少變壓器本體噪聲，性價比高，降低設備的噪聲方法簡便，經濟性高。
【權利要求】
1.一種單相四柱式低噪聲換流變壓器，其特征在于:包括四柱式變壓器鐵芯旁軛(3)和(4 )，2個鐵芯中柱(1)和(2 )，每個鐵芯中柱分別繞有三個繞組。
2.根據權利要求1所述的單相四柱式低噪聲換流變壓器，其特征在于，所述鐵芯中柱(1)外側繞組(11)為網側繞組，內側繞組(13)為閥側繞組，中間繞組(12)為濾波繞組；所述鐵芯中柱(2)外側繞組(14)為網側繞組，內側繞組(16)為閥側繞組，中間繞組(15)為濾波繞組，且濾波繞組皆為零阻抗設計。
3.根據權利要求1所述的單相四柱式低噪聲換流變壓器，其特征在于，所述單相四柱式低噪聲換流變壓器其內部繞組包括兩種接線方式:第1種用于背靠背直流輸電，由3個單相四柱式換流變壓器組成；第2種用于特高壓直流輸電，由6個單相四柱式換流變壓器分成兩組組成。
4.根據權利要求3所述的單相四柱式低噪聲換流變壓器，其特征在于，所述單相四柱式低噪聲換流變壓器內部繞組若為第1種接線方式，即用于背靠背直流輸電，由3個相同的單相四柱式換流變壓器聯結而成。
5.根據權利要求3所述的基于單相四柱式低噪聲換流變壓器，其特征在于，所述單相四柱式低噪聲換流變壓器內部繞組若為第2種接線方式，即用于特高壓直流輸電，由6個單相四柱式換流變壓器聯結而成。
6.其中3個換流變壓器為1組，另外3個換流變壓器為1組，兩組換流變壓器并聯相接。
【文檔編號】H01F27/28GK104409196SQ201410767312
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權日:2014年12月15日
【發(fā)明者】嚴文交, 羅隆福, 許加柱, 馬芳 申請人:湖南華大紫光科技股份有限公司