在大型的电化学或电冶金用直流电源系统中，同相逆并联12脉波机组是组成24相、36相、48相系统的基本组成单元。12脉波机组电路的连接型式有两种方案：一种是由一台济南变压器与两台装置组成的单机组12脉波电路(简称“单机组12脉波电路”)；另一种是由置于同一油箱内的两台完全独立的济南变压器与两台装置组成的双机组等值12脉波电路(简称“等值12脉波电路”)。
上述两种连接方式的电路，对12脉波输出()波形的对称性以及对网侧谐波的影响是不同的，应引起设计人员和用户的注意。 12脉波济南变压器结构型式的选择
1两种连接方式对谐波的影响
理想情况下，12脉波电路运行过程中，不会在网侧产生5次和7次谐波。但单机组12脉波电路，由于济南变压器两个阀侧绕组的输出和阻抗不容易做到很一致，使得运行时存在着严重的负荷分配不均的问题。需要通过晶闸管相控或饱和电抗器的励磁调节来纠正这种偏差，从而导致二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严格地保持为30°，使得网侧仍然存在5次和7次谐波。 12脉波济南变压器结构型式的选择
对于等值12脉波电路，由于济南变压器两个阀侧绕组的输出和阻抗容易做到一致，而不会破坏12脉波的对称性。
2阀侧绕组之间负荷分配不均的问题 12脉波济南变压器结构型式的选择
2.1单机组12脉波电路
单机组12脉波电路，其济南变压器网侧只有一组绕组，导致两组阀侧绕组间负荷分配不均的原因是Y接和△接这两组绕组间匝比NY/N△偏离，彼此理想空载直流Udio不相等，因此，负荷分配不可能平均。 济南变压器阀侧两组绕组间的匝比NY/N△值接近的可取整数比为4/7(偏差1.04％)、7/12(偏差1.02％)、11/19(偏差0.27％)。由此可见，将NY/N△做成11/19，可使△Udio偏差减到最小，改善分配不均问题。但由于济南变压器结构上的合理性和制造方面(济南变压器变比越大尤其如此)的原因，这样的匝比实际上是不容易做到的。 对于三相桥式电路，济南变压器阀侧绕组间匝比NY/N△=4/7时，理想空载直流之差△Udio=1.04％。但两组器的负载分配却相差很大。因为济南变压器网侧绕组的电抗X1＊为各桥公有，对桥间的负载分配没有调节作用。负载分配完全取决于各组阀侧绕组电抗值X2*=XY*＋X△*和阀侧连接母线的电抗XM*。(其中XY*为Y形连接绕组的电抗值，X△*为△形连接绕组的电抗值)。根据有关资料计算结果表明： 由此可见，济南变压器二次电抗数值愈小，负载分配相差就愈大。有实际例子可以证明这一点。兰州有一用户采用这种单机组12脉波二极管电路，投运后发现，其中一桥直流达到12000A(额定值)时，另一桥的直流只有4500A。导致设备无法正常运行，后来被迫重新改造。 理论计算表明：增大济南变压器二次电抗X2*=X△＊＋XY*，可以部分减小负载分配不均的问题。但完全依赖于增大X2*的值来弥补△Udio的影响是不切实际的。因为要将二者(匝比4/7)的偏差△Id*限制到3％以下，则要求济南变压器二次电抗X2*=X△*＋XY*达到69.3％。 由于济南变压器阀侧△连接的U2△大于Y连接的U2Y，设想在济南变压器设计时可人为地使X△*比XY*大4.16％，则在额定运行条件下，可以使二者的负载分配达到均衡。但由于济南变压器阀侧电抗可调整的只有济南变压器内部引线电抗和阀侧母线电抗，可调节范围很有限。而且，机组的负载率是随生产工艺和备用机组的投切经常变化的。所以，这样的设想具有很大的局限性，实际上是做不到的。 将济南变压器绕组按分裂式济南变压器结构(如轴向分裂)设计，增大绕组间阻抗，也有利于改善负载分配不均问题。但针对晶闸管器而言，可能存在着其它不利于晶闸管安全运行的因素(下面另有分析说明)。 采用晶闸管器虽然可以对两套阀侧绕组的作适当的调整，使之达到均衡，但存在着其它不利于晶闸管器安全运行的因素(下面另有分析说明)。 采用饱和电抗器进行细调，能较好地解决二者负载分配不均问题。但也是有代价的。饱和电抗器占用的地方、增加的制造成本、本身的电耗和对功率因数的影响等都是不能忽略的。 2.2等值12脉波电路 对于等值12脉波电路来讲，就不存在因△、Y连接引起负载分配不均的问题。在等值12脉波电路中，尽管其济南变压器的网侧也有Y形连接和△形连接之分，但由于济南变压器网侧绕组匝数比阀侧绕组匝数多得多，将匝数之比做到接近1/是很容易的事。又因为两台济南变压器绕组的每匝电势可以设计成不相等，完全可以使两台济南变压器的阀侧U2Y=U2△、△Udio=0。再加上济南变压器网侧电抗X1*不是公共的，对分配有调节作用，完全可以使两台的负载达到均衡分配。 3两台晶闸管器之间的兼容问题 在12脉波电路中，电路是由两台6脉波晶闸管桥组成的。二者之间的相位角(或控制延迟角)相差30°，由两组完全独立的阀侧绕组供电。 装置在运行过程中会导致电网各点波形产生畸变，干扰电网上其它电气设备的正常运行。同理，电网的扰动超过一定极限时，也会导致装置规定性能的下降，使其运行中断、甚至损坏。这就是器与所在电网的兼容性问题。按国标GB10236－88的规定，兼容的含义是：第一，器对电网的干扰在电网的容许范围之内；第二，器接入电网后，器进线上的波动、频率、波形等参数的扰动(包括其本身接入后引起的扰动)应低于所选器的抗电网干扰极限值。 按照国标GB10236?88的规定，B级抗扰等级的器允许的换相缺口极限值是：最大深度为40％；最大宽度为30°；最大面积为最大深度与最大宽度之积的1/10，即40×30×0.1=120。换相缺口过大，会造成触发失败、误触发或器工作不稳定。一个典型的6脉波器其阀侧的换相缺口波形如图3所示。电网换相的变流器在换相期间，参与换相的两相交流端子被瞬间短路，使变流器阀侧线突降到接近于零，而导致波形出现缺口。 在大型系统中，直流回路存在着很大的电感。当直流出现快速波动时，电感中的储能被逆变馈送给电网。这个过程中器实际上是做逆变运行。国外公司对用于单机组12脉波的济南变压器就要求：阀侧绕组解耦因子α≤10％，以避免一个桥路(桥)运行所产生的陷落(换相缺口)干扰另一个桥路(桥)，防止产生换相失败。 在武汉、长春两地，曾有过类似的例子。用户因采用单机组12脉波电路而导致晶闸管器难以可靠、稳定地运行。 对于等值12脉波电路，济南变压器的两个器身是完全独立的，没有共磁路的问题。两台桥所产生的换相缺口经济南变压器的漏抗衰减(到20％左右)之后，相互之间的干扰小得多。一般不会超过器的抗扰极限。所以等值12脉波电路的兼容好得多。 4造价的比较 单机组12脉波电路的济南变压器，只有一个器身，一台调压济南变压器。铁心利用率高。所以有造价低、体积小之优点。 等值12脉波电路的济南变压器为双器身结构，需要两台调压济南变压器。相当于化整为零，铁心利用率也低。所以，有造价高和体积相对较大的缺点。 5结语 在两种12脉波电路用济南变压器的结构方案选择过程中，专业的济南变压器和器制造厂家都会张用户采用等值12脉波电路的结构形式，以保证技术和性能指标的要求。
当济南变压器二次电抗X△*=XY*=5％时，
IdY=0.2928Idn Id△=0.7072Idn
当济南变压器二次电抗X△*=XY*=10％时，
IdY=0.3964Idn Id△=0.6036Idn
对于单机组12脉波电路，两台晶闸管桥由同一台济南变压器供电，两阀侧绕组间共一个磁路。一台桥所产生的阀侧换相缺口很大部分(80％以上)被耦合到另一组的阀侧上，这就导致二者之间相互干扰。其要影响在于：激发高频振荡，有可能产生过；当延迟角大于30°时，换相缺口处过高的dv/dt有可能导致晶闸管被误触发，使器工作不稳定。
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