一種雙變壓器串聯的多功能變壓器的製造方法

2023-09-22 00:51:30

一種雙變壓器串聯的多功能變壓器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有變壓器功能、並聯電抗器功能的，雙變壓器串聯的多功能變壓器。總體體積小、成本低。它包括變壓器I，變壓器II，交流飽和電抗器調節器；變壓器I一次交流線圈L1與變壓器II一次交流線圈L3正向串聯，剩餘的兩個端子作為多功能變壓器一次線圈的兩個端子；變壓器I二次交流線圈L2與變壓器II二次交流線圈L4正向串聯，剩餘的兩個端子作為多功能變壓器二次線圈的兩個端子；變壓器II一次交流線圈L3兩端並聯交流飽和電抗器調節器。
【專利說明】一種雙變壓器串聯的多功能變壓器

【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統送變電【技術領域】，特別涉及一種雙變壓器串聯的多功能變壓器。

【背景技術】
[0002]電力變壓器在電力系統中的應用非常廣泛。電力變壓器可把高電壓變換為低電壓，也可把低電壓變換為高電壓。
[0003]並聯電抗器在電力系統中的應用也很廣泛。並聯電抗器可限制過電壓；電抗器與電容聯合可構成電力系統無功調節電路。在一些應用領域，並聯電抗器的電抗值是固定不變的；在一些應用領域，電抗器的電抗值應隨著電力系統運行方式的變化而不斷調節。電抗值可以連續調節的可控飽和電抗器簡稱為飽和電抗器或磁控電抗器。
[0004]至今，電力變壓器、並聯電抗器這兩種設備都是分別研究，分別製造。兩種設備分別都有較大的鐵芯，都需要匝數較多的線圈。如果一座變電站同時需要電力變壓器、並聯電抗器這兩種設備，則兩臺設備的總和，體積大、鐵芯重、價格高、佔地面積大。


【發明內容】

[0005]本發明的目的就是為解決上述問題，提供一種具有變壓器功能併兼有並聯電抗器功能的雙變壓器串聯的多功能變壓器。
[0006]為實現上述目的，本發明採用如下方法:
[0007]—種雙變壓器串聯的多功能變壓器，它為單相的多功能變壓器，包括變壓器I，變壓器II，交流飽和電抗器調節器；變壓器I 一次交流線圈LI與變壓器II 一次交流線圈L3正向串聯，變壓器I 一次交流線圈LI與變壓器II 一次交流線圈L3剩餘的兩個端子作為多功能變壓器一次線圈的兩個端子；變壓器I 二次交流線圈L2與變壓器II 二次交流線圈L4正向串聯，變壓器I 二次交流線圈L2與變壓器II 二次交流線圈L4剩餘的兩個端子作為多功能變壓器二次線圈的另外兩個端子；變壓器II 一次交流線圈L3兩端並聯交流飽和電抗器調節器；通過連續調節交流飽和電抗器調節器兩端電壓，調節一次交流線圈電抗值的大小；通過調整二次交流線圈和一次交流線圈的匝數比，改變多功能變壓器的電壓變比。
[0008]一種雙變壓器串聯的多功能變壓器，它為三相的多功能變壓器，包括三相變壓器I，三相變壓器II，三相交流飽和電抗器調節器；三相變壓器I的A、B、C相一次交流線圈與三相變壓器II的A、B、C相一次交流線圈正向串聯，三相變壓器I 一次交流線圈與三相變壓器II 一次交流線圈剩餘的端子分別作為三相多功能變壓器A、B、C 一次線圈的兩個端子；三相變壓器I的A、B、C相二次交流線圈與三相變壓器II的A、B、C相二次交流線圈正向串聯，三相變壓器I 二次交流線圈與三相變壓器II 二次交流線圈剩餘的端子分別作為三相多功能變壓器A、B、C 二次線圈的另外的端子；三相變壓器II的A、B、C 一次交流線圈兩端分別並聯三相交流飽和電抗器調節器；
[0009]連續調節三相交流飽和電抗器調節器的A、B、C相兩端電壓，連續調節A、B、C相一次交流線圈電抗值的大小；通過改變二次交流線圈與一次交流線圈的匝數比，改變三相多功能變壓器的電壓變比。
[0010]所述多功能變壓器的額定電壓為U1 ;變壓器II 一次交流線圈額定電壓U2，變壓器I 一次交流線圈額定電壓(U1-U2)，U2小於U1O
[0011]所述變壓器I 二次交流線圈匝數是一次交流線圈匝數的N倍；變壓器II 二次交流線圈匝數是一次交流線圈匝數的N倍。
[0012]所述交流飽和電抗器調節器是一種分壓與調節裝置，當交流飽和電抗器調節器的控制電路不工作時，交流飽和電抗器調節器兩端為額定電壓U2;當交流飽和電抗器調節器工作時，交流飽和電抗器調節器調節交流飽和電抗器調節器兩端電壓小於額定電壓U2;當調節交流電壓減小時，交流電流自動增大；調節交流電壓增大時，交流電流自動減小；調節交流電流增大時，交流電壓自動減小；調節交流電流減小時，交流電壓自動增大。
[0013]所述交流飽和電抗器調節器包括壓敏電阻R2，電容Cl與電阻Rl串聯後並聯於壓敏電阻R2兩端；晶閘管Dl與晶閘管D2反向並聯，且並聯在交流飽和電抗器調節器的兩端，晶閘管Dl和晶閘管D2的觸發端子連接控制電路。
[0014]所述交流飽和電抗器調節器採用靜止同步補償器。
[0015]本發明的有益效果是:雙變壓器串聯的多功能變壓器可實現變壓器功能、並聯電抗器功能。減小了設備總體體積、減輕了設備總體鐵芯重量、減低了設備總體價格、減小了設備總體佔地面積。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1表示一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器。
[0017]圖2表示一種交流飽和電抗器調節器。
[0018]圖3 —種雙變壓器串聯的三相多功能變壓器。
[0019]其中，1.一次線圈端子I，2.—次線圈端子II，3.二次線圈端子I，4.二次線圈端子II，5.交流飽和電抗器調節器，6.變壓器Ι，7.變壓器ΙΙ，8.控制電路，9.三相交流飽和電抗器調節器。

【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。
[0021]實施例1:
[0022]一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器的結構與連接方式如圖1所示。它包括:變壓器16，變壓器117，交流飽和電抗器調節器5。單相多功能變壓器的額定電壓為U1，變壓器Π7 —次交流線圈L3額定電壓U2，變壓器16 —次交流線圈LI額定電壓(U1-U2)，U2小於U10變壓器16 二次交流線圈L2線圈匝數是一次交流線圈LI的N倍；變壓器117 二次交流線圈L4線圈匝數是一次交流線圈L3的N倍。變壓器16 —次交流線圈LI與變壓器117 —次交流線圈L3正向串聯，變壓器16 —次交流線圈LI與變壓器117 —次交流線圈L3剩餘的兩個端子作為單相多功能變壓器一次線圈的兩個端子。變壓器16 二次交流線圈L2與變壓器117 二次交流線圈L4正向串聯，變壓器16 二次交流線圈L2與變壓器117 二次交流線圈L4剩餘的兩個端子作為單相多功能變壓器二次線圈的兩個端子。變壓器117 —次交流線圈L3兩端並聯交流飽和電抗器調節器5。
[0023]交流飽和電抗器調節器5是一種分壓與調節裝置，當交流飽和電抗器調節器5的控制電路不工作時，交流飽和電抗器調節器5獲得交流飽和電抗器調節器的額定電壓U2 ；當交流飽和電抗器調節器5控制電路工作時，調節交流飽和電抗器調節器5兩端電壓小於額定電壓U2。當調節交流電壓減小時，交流電流自動增大；調節交流電壓增大時，交流電流自動減小；調節交流電流增大時，交流電壓自動減小；調節交流電流減小時，交流電壓自動增大。
[0024]為實現上述目標的交流飽和電抗器調節器5可以有多種方式。一種交流飽和電抗器調節器5如圖2所示。交流飽和電抗器調節器5兩端並聯壓敏電阻R2，電容Cl與電阻Rl串聯後並聯於壓敏電阻R2兩端。晶閘管Dl與晶閘管D2反向並聯，且並聯在交流飽和電抗器調節器的兩端，晶閘管Dl和晶閘管D2的觸發端子連接控制電路8 ;控制電路8控制晶閘管Dl和晶閘管D2觸發角的大小，可控制晶閘管Dl和晶閘管D2導通量的大小,從而實現控制與調節交流飽和電抗器調節器5兩端對稱交流電壓與電流的大小。控制電路8的方法是公共知識，可參閱相關教科書與論文。交流飽和電抗器調節器5採用半控型電力電子器件實現，具有簡單、投資少的優點，但產生的對稱交流電壓與電流波形較差，調控效果不理想。交流飽和電抗器調節器5產生的對稱交流電壓與電流如果以工頻交流電壓與電流為主要成分，比較理想。因此，交流飽和電抗器調節器5採用全控型電力電子器件實現(例如:靜止同步補償器)，可以得到更好的調控效果；缺點是:控制技術複雜，投資大。這些是公開知識，不再累贅。
[0025]電容Cl與電阻Rl用於緩衝與阻尼突變脈衝。壓敏電阻R2削低高壓幹擾脈衝，保護電力電子器件。
[0026]一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器接入額定電壓為U1的電力系統，且交流飽和電抗器調節器5全截止時，一次交流線圈L3獲得電壓U2，一次交流線圈LI獲得電壓(U1-U2)。此時變壓器16沒有飽和，變壓器117沒有飽和，一次交流線圈LI與一次交流線圈L3呈現最大電抗。
[0027]當交流飽和電抗器調節器5交全導通時，變壓器117 —次交流線圈L3兩端電壓等於零，變壓器16 —次交流線圈LI兩端電壓上升為U10該電壓超過變壓器16 —次交流線圈LI飽和電壓，變壓器16 —次交流線圈LI流過過飽和電流。一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器一次交流線圈LI的交流電流達到設計最大值。
[0028]連續調節交流飽和電抗器調節器5兩端電壓減小，變壓器117 —次交流線圈L3兩端電壓從U2連續減小，變壓器16—次交流線圈LI兩端電壓隨之從(U1-U2)連續增大，變壓器16鐵芯從沒有飽和逐漸加大飽和程度，變壓器16 —次交流線圈LI逐漸加大。可見，連續調節交流飽和電抗器調節器5兩端電壓，可連續調節一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器一次交流線圈LI的交流電流的大小，也就實現調節一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器一次交流線圈電抗值的大小。
[0029]不難看出，如果忽略變壓器16的二次交流線圈與變壓器117的二次交流線圈，一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器實際上就是單相交流飽和電抗器。單相交流飽和電抗器的詳細描述與分析，參閱CN201410227523.X，不再累贅。
[0030]變壓器16 二次交流線圈L2的匝數是變壓器16 —次交流線圈LI的N倍。變壓器117 二次交流線圈L4的匝數是變壓器117 —次交流線圈L3的N倍。二次交流線圈L2與二次交流線圈L4正向串連，二次交流線圈L2與二次交流線圈L4剩餘的兩個端子分別連接二次線圈端子13與二次線圈端子114，作為二次交流線圈單相輸出電壓，輸出電壓等於NU115
[0031]一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器作為並聯交流飽和電抗器時，不論一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器一次交流線圈LI與一次交流線圈L3電抗值如何變化，第二種單相雙變壓器串聯的多功能變壓器一次交流線圈LI與一次交流線圈L3電壓之和不變，等於電力系統額定電壓I。變壓器16與變壓器117 二次交流線圈與一次交流線圈之間的匝數比都一樣，都是N，則一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器二次線圈端子13與二次線圈端子Π4向負荷提供的額定電壓為NU115改變二次交流線圈與一次交流線圈之間的匝數比N，則可改變一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器二次線圈端子13與二次線圈端子114之間的額定電壓。由於一次交流線圈LI與二次交流線圈L2是變壓器16的一、二次線圈，一次交流線圈LI與二次交流線圈L2之間的漏抗比較小。由於一次交流線圈L3與二次交流線圈L4是變壓器117的一、二次線圈，一次交流線圈L3與二次交流線圈L4之間的漏抗比較小。一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器二次線圈的負荷變化時，一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器二次線圈端子13與二次線圈端子114之間的電壓變化較小，即負荷大小變化時，負荷兩端電壓變化較小。
[0032]一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器具有變壓器功能。
[0033]從以上描述不難看出，一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器是在單相併聯交流飽和電抗器的基礎上，增加二次交流線圈L2與二次交流線圈L4，兩個二次交流線圈正向串聯；兩個二次交流線圈剩餘的兩個端子作為一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器二次線圈單相電壓輸出端子。實現雙變壓器串聯的單相多功能變壓器的變壓器功能。單相併聯交流飽和電抗器的種類有許多，如:CN201410227523.X所示。每一種單相併聯交流飽和電抗器都可對應一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器；雙變壓器串聯的單相多功能變壓器的種類也有許多。
[0034]實施例2:
[0035]一種雙變壓器串聯的單相多功能變壓器的工作原理可以推廣到一種雙變壓器串聯的三相多功能變壓器。一種雙變壓器串聯的三相多功能變壓器是在三相併聯交流飽和電抗器的基礎上，A、B、C三相分別各增加兩個二次交流線圈實現三相變壓器功能。一種雙變壓器串聯的三相多功能變壓器如圖3所示。包括三相變壓器I，三相變壓器II，三相交流飽和電抗器調節器9。三相變壓器I包括A、B、C相一次交流線圈L1A、LIB、LlC, A、B、C相二次交流線圈L2A、L2B、L2C ;三相變壓器II包括A、B、C相一次交流線圈L3A、L3B、L3C，A、B、C相二次交流線圈L4A、L4B、L4C。
[0036]三相變壓器I的A、B、C相一次交流線圈與三相變壓器II的A、B、C相一次交流線圈正向串聯，三相變壓器I 一次交流線圈與三相變壓器II 一次交流線圈剩餘的端子分別作為三相多功能變壓器A、B、C 一次線圈的兩個端子；三相變壓器I的A、B、C相二次交流線圈與三相變壓器II的A、B、C相二次交流線圈正向串聯，三相變壓器I 二次交流線圈與三相變壓器II 二次交流線圈剩餘的端子分別作為三相多功能變壓器A、B、C 二次線圈的端子；三相變壓器II的A、B、C 一次交流線圈兩端分別並聯三相交流飽和電抗器調節器9 ;三相交流飽和電抗器調節器9可以由三套單相交流飽和電抗器調節器5組合構成，也可以是融合為一體的三相交流飽和電抗器調節器9。
[0037]通過連續調節三相交流飽和電抗器調節器9的A、B、C相兩端電壓，連續調節A、B、C相一次交流線圈電抗值的大小；改變二次交流線圈與一次交流線圈的匝數比，改變三相多功能變壓器的電壓變比。具體電路與分析，不再累贅。
[0038]三相多功能變壓器A、B、C 一次線圈的其中一個端子可以連接在一起，作為三相變壓器星形連接的中性點2N。中性點2N可以接地、也可以不接地。三相多功能變壓器A、B、C 二次線圈可以三角形連接，以改善三相變壓器電壓、電流波形。
[0039]三相多功能變壓器與單相多功能變壓器相同的部分，不再累贅。
[0040]本發明的一種雙變壓器串聯的多功能變壓器可用現有技術設計製造，完全可以實現。有廣闊應用前景。
【權利要求】
1.一種雙變壓器串聯的多功能變壓器，其特徵是，它為單相的多功能變壓器，包括變壓器I，變壓器II，交流飽和電抗器調節器；變壓器I 一次交流線圈LI與變壓器II 一次交流線圈L3正向串聯，變壓器I 一次交流線圈LI與變壓器II 一次交流線圈L3剩餘的兩個端子作為多功能變壓器一次線圈的兩個端子；變壓器I 二次交流線圈L2與變壓器II 二次交流線圈L4正向串聯，變壓器I 二次交流線圈L2與變壓器II 二次交流線圈L4剩餘的兩個端子作為多功能變壓器二次線圈的另外兩個端子；變壓器II 一次交流線圈L3兩端並聯交流飽和電抗器調節器；通過連續調節交流飽和電抗器調節器兩端電壓，調節一次交流線圈電抗值的大小；通過調整二次交流線圈和一次交流線圈的匝數比，改變多功能變壓器的電壓變比。
2.一種雙變壓器串聯的多功能變壓器，其特徵是，它為三相的多功能變壓器，包括三相變壓器I，三相變壓器II，三相交流飽和電抗器調節器；三相變壓器I的A、B、C相一次交流線圈與三相變壓器II的A、B、C相一次交流線圈正向串聯，三相變壓器I 一次交流線圈與三相變壓器II 一次交流線圈剩餘的端子分別作為三相多功能變壓器A、B、C 一次線圈的兩個端子；三相變壓器I的A、B、C相二次交流線圈與三相變壓器II的A、B、C相二次交流線圈正向串聯，三相變壓器I 二次交流線圈與三相變壓器II 二次交流線圈剩餘的端子分別作為三相多功能變壓器A、B、C 二次線圈的另外的端子；三相變壓器II的A、B、C 一次交流線圈兩端分別並聯三相交流飽和電抗器調節器； 連續調節三相交流飽和電抗器調節器的A、B、C相兩端電壓，連續調節A、B、C相一次交流線圈電抗值的大小；通過改變二次交流線圈與一次交流線圈的匝數比，改變三相多功能變壓器的電壓變比。
3.如權利要求1或2所述的雙變壓器串聯的多功能變壓器，其特徵是，所述多功能變壓器的額定電壓為U1;變壓器II 一次交流線圈額定電壓U2，變壓器I 一次交流線圈額定電壓(U1-U2)，U2 小於 U1O
4.如權利要求1或2所述的雙變壓器串聯的多功能變壓器，其特徵是，所述變壓器I二次交流線圈匝數是一次交流線圈匝數的N倍；變壓器II 二次交流線圈匝數是一次交流線圈匝數的N倍。
5.如權利要求1或2所述的雙變壓器串聯的多功能變壓器，其特徵是，所述交流飽和電抗器調節器是一種分壓與調節裝置，當交流飽和電抗器調節器的控制電路不工作時，交流飽和電抗器調節器兩端為額定電壓U2 ；當交流飽和電抗器調節器工作時，交流飽和電抗器調節器調節交流飽和電抗器調節器兩端電壓小於額定電壓U2;當調節交流電壓減小時，交流電流自動增大；調節交流電壓增大時，交流電流自動減小；調節交流電流增大時，交流電壓自動減小；調節交流電流減小時，交流電壓自動增大。
6.如權利要求5所述的雙變壓器串聯的多功能變壓器，其特徵是，所述交流飽和電抗器調節器包括壓敏電阻R2，電容Cl與電阻Rl串聯後並聯於壓敏電阻R2兩端；晶閘管Dl與晶閘管D2反向並聯，且並聯在交流飽和電抗器調節器的兩端，晶閘管Dl和晶閘管D2的觸發端子連接控制電路。
7.如權利要求5所述的雙變壓器串聯的多功能變壓器，其特徵是，所述交流飽和電抗器調節器採用靜止同步補償器。
【文檔編號】H02M5/12GK104184335SQ201410461899
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】李曉明 申請人:山東大學