楊莉莉　付衛(wèi)東　宋曉飛

摘 要：本文對礦用整流變壓器系統(tǒng)進行了分析，從用戶實際需要入手，確定另外一種礦用整流變壓器的結構形式，即將一臺變壓器分成兩個本體。這就有效解決了新產品重新取證的問題，而且變壓器本體外形和常規(guī)變壓器一致，不會出現(xiàn)因外形過大而下不去井的問題，有效減小了變壓器重量，方便裝卸和移動。

關鍵詞：礦用變壓器;整流;故障

中圖分類號：TM422 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）26-0059-03

Application Analysis of a Mine Rectifier Transformer

YANG Lili FU Weidong SONG Xiaofei

（XJ Transformer Co.， Ltd.，Xuchang Henan 461000）

Abstract： This paper analyzed the mining rectifier transformer system. According to the actual needs of users， another structure of mine rectifier transformer was determined， which divided a transformer into two bodies. It effectively solves the problem of new product re-forensics， and the transformer body shape is consistent with the conventional transformer， which will not cause the problem of not going down well because of the large shape， and effectively reduces the weight of the transformer， which is convenient for loading， unloading and moving.

Keywords： mine transformer;rectifier;fault

眾所周知，在煤礦井下，有瓦斯、煤塵等易燃易爆物質，當遇到火源或高溫時，就可能發(fā)生燃燒和爆炸。在煤礦井下，有大量的電氣設備，這些設備在運行過程中可能會發(fā)生電弧或故障，遇到瓦斯和煤塵，有可能發(fā)生嚴重的煤礦事故。因此，煤礦下的電氣設備，都有著嚴格的防爆要求，并且產品都要經過相關機構檢驗和備案。變壓器作為煤礦井下一種重要的電氣設備對防爆有著極其嚴格的要求，其設備外形都要在相關機構備案，取得相應的安標證書和防爆證書后才可以銷售，因此，礦用變壓器產品是標準產品，每種型號的規(guī)格都不能隨意改動。但是，近年來，隨著整流和逆變技術不斷成熟，煤礦企業(yè)為了節(jié)能、提高電能質量，也開始使用相關整流設備，與之對應的就是整流變壓器。普通6脈整流變壓器和傳統(tǒng)變壓器結構相差不大，但為了降低諧波對電網的影響，一般使用12脈波整流橋結構。本文通過用戶對變壓器的要求分析，在不改動傳統(tǒng)變壓器結構的基礎上，提出新的解決方法，為生產實際提供理論依據。

1 用戶要求

國內某大型煤礦的招標文件對礦用變壓器的使用提出了新的要求，具體要求如下。該臺變壓器主要是為1 000kW/1 140V主運輸皮帶變頻調速裝置配置的移動變電站，主要用于為1 000kW/1 140V的主運輸變頻器提供電源，必須保證移動變電站與變頻器的總體配套?？紤]到變頻裝置采用不可控整流，且主運輸系統(tǒng)起動會影響電網的5、7、11、13、17、19等諧波分量，計劃采用12脈動整流方式設計變頻器的整流單元，需要外配12脈動變壓器。該變壓器二次側繞組一組為星型連接，另外一組為三角形連接，繞組相位相差30°，形成12脈整流變壓器。

2 變壓器選用分析

圖1為常規(guī)的礦用隔爆型變壓器原理和線圈位置圖。常規(guī)的礦用隔爆型變壓器可以通過低壓的三角和星型變換來實現(xiàn)1 140V和660V電壓轉換，低壓側輸出彼此相差120°三相電源，可以用于6脈整流裝置，相位相差60°，其線圈的位置如圖1（b）所示，高、低線圈內外分布。

圖2為常規(guī)礦用隔爆型變壓器的器身圖，左側為低壓側，右側為高壓側，高低壓分別通過套管引出至防爆外殼的接線腔內，如圖3所示。礦用變壓器為特種產品，需要在國家安全標志檢測中心檢驗并備案。各生產企業(yè)需要按照備案時的產品進行生產，如有改動，需要重新取得相關資質。

從小節(jié)1可知，用戶要求12脈整流變壓器，相位彼此相差30°。常規(guī)礦用隔爆型變壓器為6脈整流變壓器，相位彼此相差60°，該類型變壓器結構無法滿足用戶要求。筆者借鑒城市地鐵使用的牽引整流干式變壓器的設計思路，變壓器低壓側做成上下分裂結構形式，通過三角連接組別和星型連接組別的組合方式，可以實現(xiàn)用戶對12脈和30°相角差的要求，如圖4所示。該變壓器線圈結構為上下分裂，上部分和下部分的連接組別方式不同，分別為三角形連接方式和星型連接方式，高壓為星型連接方式，這樣兩個連接組別分別為Yd11和Yy0，上下共同組成30°的相角差，同時上下繞組共同組成了12脈的整流電路，與變頻設備相連，滿足用戶對諧波治理的要求。

如圖4所示，上下分裂結構的變壓器在干式配電變壓器的結構中比較多見，產品廣泛應用于地鐵、造紙廠等整流設備上。其采用多脈波設計，主要因為整流電路使用了不可控的整流器件，采用多脈波的形式，可以有效消除一定次數的高次諧波，保證電網側的電能質量。

但是，礦用變壓器作為一個礦用的特種設備，對設備的防爆要求很高。綜上所述，這種特殊的整流變壓器結構和常規(guī)礦用隔爆型變壓器是不一樣的，其出線方式，外觀結構都發(fā)生了變化，如果要生產銷售，必須重新取得資質證書，產品要生產樣機，重新做型式試驗。但是，該種變壓器是一種特殊變壓器，產品使用量很小，重新取得該類產品費用也比較高，取證周期較長，如果因為這一次銷售而重新取得證書，有可能會得不償失。

再有，礦用變壓器之所以做成長形結構，主要是因為礦井一般為圓形斜井或豎井，井口尺寸空間有限，所以設備高度不能太高，否則無法進入井下。如圖4所示，如果做成滿足用戶要求的上下分裂結構，線圈的電氣高度會變大，使變壓器防爆外殼的整體體積變大，當防爆變壓器容量比較大時，就會出現(xiàn)變壓器外形過大，從而無法下井的問題。

綜合所述，將干式配電變壓器的設計思路移植到礦用隔爆型變壓器上是行不通的，會增加企業(yè)的取證、制造、產品非標設計等生產成本，其實際使用的效果也不理想，所以該方案無法解決用戶實際問題，無法實現(xiàn)變頻調速對礦用變壓器的要求，所以需要思考新的解決方案。

3 新方案和思路

首先，認真研究用戶真實的需求，該臺變壓器是和三相整流橋連接使用的，用戶之所以要求二次相位差30°，組成12脈的整流電路，是因為多脈波疊加可以消除11次以下的諧波，排除高次諧波對電網的影響。變壓器的三角連接和星型連接可以滿足二次相位相差30°的要求，加上礦井大小和安標備案等影響，礦用變壓器最好和備案時的變壓器外形保持一致，這樣就不需要再取證，同時也解決礦用變壓器外形問題。

用戶需要兩路電源，并且這兩路電源要求有相角差，在高壓同相位的前提下，低壓側只需要兩路彼此相位相差60°的電源，和變頻器組成12脈的整流，以達到調速和消除諧波的目的即。由此，筆者得出新的方案，將原有變壓器分解為兩臺，容量等分，兩臺變壓器的高壓電源取自同一高壓電纜，保證相位相同，兩臺變壓器的連接方式分別為Yd11和Yy0，如圖5所示，將兩臺變壓器低壓側引出至變頻器裝置，即可滿足用戶12脈整流的要求。

將一臺變壓器分成兩個本體，有效解決了新產品重新取證的問題，而且變壓器本體外形和常規(guī)變壓器一致，不會出現(xiàn)因外形過大而下不去井的問題，有效減小了變壓器重量，方便裝卸和移動。以上方案和用戶溝通后，得到了用戶的認可和肯定，用戶同意以該方案供貨。

4 結論

本文提出的方案解決了企業(yè)自身和產品應用問題，但多個變壓器的設計方案會增加購買成本，這需要和用戶進行溝通。

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