概述

勵磁變壓器是一種專門為發(fā)電機勵磁系統(tǒng)提供三相交流勵磁電源的裝置，勵磁系統(tǒng)通過可控硅將三相電源轉(zhuǎn)化為發(fā)電機轉(zhuǎn)子直流電源，形成發(fā)電機勵磁磁場，通過勵磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)角，達到調(diào)節(jié)電機端電壓和無功的目的

勵磁變壓器的一般要求

采用自并勵勵磁方式的發(fā)電機，其勵磁電源的勵磁功率整流器由勵磁變壓器供電。勵磁變壓器的高壓側(cè)通常接于發(fā)電機機端母線，低壓側(cè)接晶閘管三相全控橋式整流器，勵磁功率欄流器的負載為有很人電感、對地絕緣的發(fā)電機轉(zhuǎn)予。勵磁變壓器負載及接線的特點，以及電網(wǎng)和電廠對發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的特定要求，使自并勵的水輪發(fā)電機勵磁變壓器工作條件及技術(shù)要求與一般應用的電力變壓器并不相同，主要包括如下方面。

（1）勵磁變壓器繞組電流為非正弦電流，變壓器的設計需要考慮繞組中諧波電流的影響。由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子時問常數(shù)通常為若干秒級，敝勵磁功率整流裝置晶閘管電流及交流側(cè)（即勵磁變低壓側(cè)）線電流均呵看作為矩形波，存在著基波分量和諧波分量，諧波電流將增加變壓器的銅損和鐵損，并使發(fā)電機端電壓波形畸變。故勵磁變壓器設計與制造時需要考慮變壓器繞組諧波電流的影響，包括變壓器的鐵芯磁密、容量、過負荷能力等均需要對諧波電流的影響進行考慮。諧波電流將可能引起變壓器運行的諧波噪聲，故在鐵芯與繞組的結(jié)構(gòu)及機械強度上，需要考慮降低諧波噪聲的措施。

（2）作為氳接接到發(fā)電機機端的勵磁變壓器，需按發(fā)電機端電氣設備的技術(shù)要求進行設計。按照GB 1094.1《電力變壓器第1部分總則》的要求，在發(fā)電機負載時，變壓器與發(fā)電機相連的端子上，應能承受1.4倍額定電壓，歷時5s。通常尚要求在發(fā)電機機端電壓為1.3倍額定電壓的過電壓下運行60s。勵磁變壓器應能在110%額定電壓下長期連續(xù)運行。

（3）勵磁變壓器低壓繞組額定電壓應按滿足發(fā)電機強勵時的勵磁頂值電壓要求進行設計選擇。發(fā)電機強勵時，對勵磁功率整流器的輸出電壓有高要求，為發(fā)電機勵磁頂值電壓。勵磁頂值電壓按發(fā)電機所在的電力系統(tǒng)要求選取。

（4）變壓器容鼉應能滿足發(fā)電機長期連續(xù)運行所要求的勵磁能力，在發(fā)電機勵磁電流和電壓為發(fā)電機額定負載下勵磁電流和電壓的1.1倍時，能長期連續(xù)運行。

（5）勵磁變壓器的過載能力應能滿足發(fā)電機強勵的勵磁容量及持續(xù)時間的要求。勵磁變壓器在發(fā)電機強勵磁時，發(fā)電機在勵磁頂值電壓下運行，勵磁電流的穩(wěn)態(tài)值也為勵磁頂值電流。此時勵磁功率對勵磁變壓器的負載能力有高要求。

（6）勵磁變壓器高壓、低壓繞組間需設置靜電隔離屏蔽并接地。在變壓器投入和高壓側(cè)暫態(tài)過電壓時，通過勵磁變壓器高壓、低壓繞組間的分布電容，在勵磁變壓器低壓繞組上將產(chǎn)生過電壓。為減少此時勵磁變壓器低壓側(cè)的過電壓，在勵磁變壓器高壓、低壓繞組之間需設置靜電屏蔽并與變壓器鐵芯一起接地，以避免過電壓威脅勵磁功率整流器的安全。靜電屏蔽尚可減少變壓器低壓繞組的高次諧波及過電壓對高壓繞組及電網(wǎng)的影響，提高勵
　　磁變壓器的電磁兼容性。

除此以外，勵磁變壓器作為電力變壓器的一種應用類別，尚需滿足一般電力變壓器的技術(shù)要求。主要包括下列方面：

（1）運行溫升及絕緣耐熱等級。

（2）承受短路能力。

（3）絕緣水平。

（4）對輔助設備的沒置要求，包括電流互感器、溫度監(jiān)視設備等。

（5）其他，如噪聲水平、局部放電水平、三相對稱性。

實際工程應用對勵磁變壓器尚有一些與工程相關(guān)的技術(shù)要求，如：

（1）勵磁變壓器類型及結(jié)構(gòu)。

（2）組裝方式及防護等級。

（3）在電廠現(xiàn)場的安裝方式及要求，包括與發(fā)電機母線的連接等。

為方便運輸，或適宜與發(fā)電機離相封閉母線相連接，大型發(fā)電機勵磁變壓器通常采用單相變壓器組成三相變壓器組的結(jié)構(gòu)方式，并要求單相變壓器有相同的結(jié)構(gòu)和良好的互換性。 ^[

勵磁變壓器勵磁變壓器的結(jié)構(gòu)與設計

以下以干式變壓器為例介紹。

勵磁變壓器鐵心

鐵心是變壓器的磁路，由硅鋼片及夾緊裝置等組成。鈣心材質(zhì)采用優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒配向硅鋼片，45°全斜接縫結(jié)構(gòu)心棒用絕緣帶傘扎，表面用特殊樹脂密封。鐵心必須是點接地，否則會形成環(huán)流增大損耗。變壓器的空載損耗主要是鐵心的損耗。

降低變壓器的空載損耗主要措施：①降低變壓器鐵心創(chuàng)磁密；②選取優(yōu)質(zhì)鐵心硅鋼片材料；③減少鐵心片厚度④采用全斜接縫結(jié)構(gòu)。

勵磁變壓器繞組

繞組是干式變壓器的重要組成部分，主要由導線（鋅線）和絕緣結(jié)構(gòu)（樹脂）組成。

繞組的結(jié)構(gòu)決定額定容量、額定電壓和使用條件等。

變壓器的負載損耗由電阻損耗及繞組導線中的附加損耗等構(gòu)成。繞組計算應滿足以下要求：

（1）電氣強度。繞組絕緣必須滿足國家標準規(guī)定或用戶要求的工頻、雷電沖擊試驗電壓要求，并留有一定裕度。

（2）耐熱強度。在負載運行情況下，繞組溫升不允許超過絕緣材料耐熱等級所規(guī)定的溫升限值。

（3）機械強度。干式變壓器繞組在短路電流作用下所產(chǎn)生的電動力將使繞組位移以及短路阻抗變化，二者應滿足國家標準要求。

對于澆注干式變壓器。高壓繞組用樹脂在模具內(nèi)澆注，低壓繞組端部用樹脂封裝。

繞組材質(zhì)主要是銅材和鋁材。根據(jù)樹脂體系和導電材料本身的物理性質(zhì)，玻璃纖維絲填充的樹脂體系的熱膨脹系數(shù)與銅的熱膨脹系數(shù)相近，故玻璃纖維絲填充的干式變壓器多用銅導體。硅微粉填充的樹脂體系的熱膨脹系數(shù)與鋁的熱膨脹系數(shù)相近，故硅微粉填充的干式變壓器多用鋁導體。鋁繞組干式變壓器存在機械強度差、對焊接質(zhì)量要求高等不足。

用于變壓器繞組的導體主要有兩大類：線形和箔形。

繞組型式主要有層式繞組和箔式繞組。

高壓繞組線繞技術(shù)成熟，絕緣質(zhì)量可靠，自動化程度高，使用率達70%以上。

低壓箔式繞組工效高，節(jié)省材料，漏磁少，抗短路能力強，使用率在90%以上。 ^[

勵磁變壓器勵磁變壓器的選擇

勵磁變壓器就設計和結(jié)構(gòu)來說，與普通配電變壓器一樣，短路電壓為4%～8%?？紤]到勵磁變壓器必須可靠，強勵時要有一定的過載能力。且勵磁電源一般不設計備用電源，因此宜選用維護簡單、過載能力強的干式變壓器。若從降低勵磁系統(tǒng)造價來說，采用油浸變壓器也是可行的。

當勵磁變壓器安裝在戶外時，由變壓器副方到整流橋之間的饋線．由于有電抗壓降，不宜太長，特別是在勵磁電流很大的情況下，這一點必須考慮。還有不宜用單芯鎧裝電纜．而應選用橡皮電纜。因為單芯鎧裝電纜通以交流電時，將在鋼甲中感應到較高的電壓以及不能忽略的電流，并對通信電纜造成干擾。

①勵磁變壓器性能和接線。應明確要求勵磁變壓器具備的性能和接線如型式、額定容量（滿足勵磁系統(tǒng)要求）、溫升、絕緣耐壓要求、變壓器三相組接線組別、絕緣等級、噪聲水平、局部放電水平。

②技術(shù)要求。明確對勵磁變壓器的詳細技術(shù)要求，選型中，有的水電廠要求勵磁變壓器選用國內(nèi)廠家的產(chǎn)品。

③對采用電氣制動停機的機組，需明確勵磁變壓器是否兼作制動變壓器