三相變兩相平衡變壓器的製作方法

2023-05-26 16:30:16

專利名稱：三相變兩相平衡變壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力變壓器，特別是一種將對稱的三相電力系統變換為電壓互為90°電角度的兩相系統或者是進行反變換的三相變兩相平衡變壓器。
目前，國內外電氣化鐵路牽引供電系統通常採用兩相制，一相接上行線，一相接下行線。由於採用普通Y/△型電力變壓器供電，將產生很大的負序電流，給三相電力系統帶來很大的不良影響，因此許多國家電氣化鐵路採用了平衡變壓器供電。其中國外生產的平衡變壓器有斯科特(Scott)型、李勃倫克(Le Blanc)型和伍德橋(Wood-brige)型，我國生產的有阻抗匹配平衡變壓器。平衡變壓器的特點是低壓側兩相電壓之間互為90°電角度，當兩相負荷電流相等時，高壓側三相電流既平衡，又對稱；當兩相負荷電流不相等時，高壓側三相電流仍平衡，但不對稱，不過其對稱性大大優於Y/△電力變壓器，斯科特平衡變壓器高壓側沒有中性點接地，高壓繞組要按全絕緣(線電壓)設計，使成本升高，特別是不適合於我國高壓輸電系統中性點接地的運行方式，但由於低壓側兩相之間沒有電氣聯繫，它既可用於直供或BT供電方式，也可用於AT供電方式，目前在日本、南朝鮮和歐美一些國家採用，我國鄭州至武昌電氣化鐵路也採用斯科特平衡變壓器。李勃倫克平衡變壓器高壓則為三角形接線，消除了激磁電流三次諧波的影響，但由於三角形迴路電流為不平衡系，因此，任何運行情況都存在較大的環流，增加了附加損耗，另外高壓側無中性點接地，高壓繞組須按全絕緣設計，使成本增加，目前在我國臺灣和少數國家採用。伍德橋平衡壓器高壓側中性點可以直接接地，高壓繞組可以按分級絕緣(相電壓)設計，在低壓側有三角形迴路，但低壓繞組互相有電氣聯繫，兩引出線沒有公共點，只能用於AT供電方式，目前在日本採用。我國生產的阻抗匹配平衡變壓器高壓側中性點可直接接地，低壓側有三角形迴路，兩相迴路有公共點可接鐵軌，但低壓側繞組有電氣聯繫，B相繞組複雜，阻抗匹配困難，只能用於直供和BT供電方式。我國提出的Y/＞/接線平衡變壓器，高壓側中性點可直接接地，低壓側有三角形迴路，低壓側繞組兩相之間沒有電氣聯繫，它既可用於BT供電方式，也可用於AT供電方式，其鐵心利用率高，但繞組材料利用率不高，目前未見廠家研製。
針對現有技術存在的上述缺陷，本實用新型的目的，乃是為電氣化鐵路的牽引供電提供一種現有三種供電方式中任何一種供電方式的且可提高供電電能質量的三相變兩相平衡變壓器，乃是將斯科特平衡變壓器高壓側引出中性點接地，使其適合於我國高壓輸電系統中性點接地的運行方式，同時使其高壓繞組可按分級絕緣設計，降低製造成本。
本實用新型的解決方案如下。它仍然具有繞組匝數分別為Wa、Wb的兩相側繞組1、2，變壓器採用兩相三柱式鐵芯，兩邊相鐵芯柱截面積相等，中間不繞制繞組的鐵芯柱截而積為兩邊相柱截面的
倍。而其特徵之處在於，三相側具有繞組匝數分別為、WA1和wA2的a相柱第一原繞組3和第二原繞組4，繞組匝數分別為WB1和WC1的b相柱第一原繞組5和第二原繞組6繞組l、3、4繞在一邊鐵芯柱上，繞組2、5、6繞在另一邊鐵芯柱上；繞組3構成三相側A相，繞組4與5尾尾串聯構成三相側B相，繞組4與6尼首串聯構成三相側C相，其中繞組4為B相與C相所共用，繞組3與4的尾首連接點為接地點或稱中性點O。
具有上述結構的本實用新型，其繞組布置和線徑選擇原則及阻抗計算方法均與一般電力變壓器相同。其中a、b兩相電磁容量相等，安匝數各自平衡．繞組布置為繞組1、2布置在中間層，繞組3和4分別布置在a相柱最外層和最內層，繞組5和6分別布置在b相柱的最外層和最內層，或者5和6對換位置。各繞組按經濟電流密度和動、熱穩定要求選擇線徑。a相柱上每兩個繞組之間即繞組1與3之間、繞組1與4之間和繞組3與4之間的短路阻抗分別為Z1-3、Z1-4和Z3-4，b相柱上每兩個繞組之間即繞組2與5之間、繞組2與6之間和繞組5與6之間的短路阻抗分別為Z2-5,Z2-6和Z5-6，各個短路阻抗值均統一折算到繞組3的匝數WA1，各個短路抗的設計原則為2Z2-3+6Z1-2=6Z1-3+3Z5-6,4Z1-2=Z1-3+3Z2-5,Z2-5=Z2-6，這樣就可以保證兩相側四個引出端互相短接時，從三相側看進的三相短路阻抗相等以及中性點O接地時沒有零序電流流入大地。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型加以進一步說明。
附圖為本實用新型的接線原理圖，參見附圖，這種變壓器各繞組匝數的選取原則為WA1∶Wa=K,WA2:Wa=12K,WB1:Wb=WC1:Wb=32K,]]>Wa=Wb。式中K為已知條件給出的三相側相電壓與兩相側相電壓之比。其接線方式保證了Ea.=jEb.]]>。以變壓器兩相側電流Ib.=Ib]]>為參考相量，
的正方向超前
90°電角度，則變壓器三相側與兩相側電流矩陣方程為...=1230-1333-13-33Ia.Ib.]]>上式符合三相變兩相平衡變壓器的電流矩陣方程基原則，當Ia.=jIb.]]>時，
既平衡，又對稱當Ia.jIb.]]>時，保持平衡。
這種變壓器a相芯柱上每兩個繞組之間的短路阻抗設計原則為34Z1-3+14(Z1-4-Z3-4)=ZK]]>式中ZK為已知條件給的兩相側兩相同時短路時，從三相側看進的每相短路阻抗。b相芯柱上每兩個繞組之間的短路阻抗設計原則為Z5-6=13(2Z3-4+6Z1-3-6Z1-4),Z2-5=Z2-6=13(4Z1-3-Z1-4),]]>這樣就能保證從三相側看進的每相短路阻抗相等以及中性點O接地時沒有零序電流流入大地．詳細論述將發表於《變壓器》雜誌．本實用新型主要用於電氣化鐵路做牽引變壓器，或者進行兩相變三相逆變換做所用變或地區供電變壓器，也可用於兩個單相負荷的工廠或礦山用戶。其特點是兩相側a相和b相繞組簡單，互相獨立，無電氣聯繫，用於直供或BT供電方式，有公共點可接鐵軌；本實用新型還可用於AT供電方式。變壓器高壓側中性點可以直接接地，在兩相側任意對稱或不對稱負載情況下，中性點接地無零序電流流過，適合於我國高壓輸電系統中性點接地的運行方式，高壓繞組絕緣可按相電壓設計，降低了成本高壓側三相激磁電流中的三次諧波電流分量是一組對稱的負序電流，不會流過中性點形成零序電流，所以不會對鄰近的通訊線路產生電磁幹擾，其性能優於目前國內外現有的斯科特平衡變壓器。
權利要求1．一種三相變兩相平衡變壓器，具有繞組匝數分別為Wa、Wb的兩相側繞組(1)、(2)，變壓器鐵芯採用兩相三柱式鐵芯，兩邊鐵芯柱截面積相等，中間鐵芯柱截面積為兩邊鐵芯柱的
倍。其特徵在於A)三相側具有繞組匝數分別為WA1和WA2的a相柱第一原繞組(3)和a相柱第二原繞組(4)，繞組匝數分別為WB1和WC1的b相柱第一原繞組(5)和b相柱第二原繞組(6)；繞組(1)、(3)、(4)繞在三柱鐵芯的一邊柱上，繞組(2)、(5)、(6)、繞在三柱鐵芯的另一邊柱上；繞組(3)構成三相側的A相，繞組(4)與(5)尾尾相連構成三相側的B相，繞組(4)與(6)尾首相連構成三相側的C相，其中繞組(4)為B、C兩相所共用；B)在一邊鐵芯柱上繞組(1)與(3)之間、繞組(1)與(4)之間和繞組(3)與(4)之間具有短路阻抗分別為Z1-3、Z1-4和Z3-4；在另一邊鐵芯柱上繞組(2)與(5)之間。繞組(2)與(6)之間和繞組(5)與(6)之間具有短路阻抗分別為Z2-5、Z2-6和Z5-6；各短路阻抗值均已統一折算到繞組匝數WA1，各短阻抗的選取原則為34Z1-3+14(Z1-4-Z3-4)=ZK,]]>2Z3-4+6Z1-3=6Z1-4+3Z5-6,4Z1-3=Z1-4+3Z2-5,Z2-5=Z2-6。式中ZK為已知條件給出的當繞組(1)和(2)同時短路後從三相側看進去的每相阻抗。
2．如權利要求1所述的變壓器，其特徵在於，各繞組的匝數選取原則為WA1∶Wa=K,WA2:Wa=12K,wB1:Wb=WC1:Wb=32K,]]>Wa=Wb。式中K為已知條件給出的三相側相電壓與兩相側相電壓之比。
3．如權利要求1所述的變壓器，其特徵在於，短路阻抗Z1-3、Z1-4、Z3-4、Z2-5、Z2-6和Z5-6的數值採用忽略電阻後的純電抗數值。
專利摘要三相變兩相平衡變壓器由兩組側繞組1、2和三相側a相柱第一與第二原繞組3與4和b相柱第一與第二原繞組5與6繞制在兩相三柱式鐵芯上構成,繞組3構成三相側A相,繞組4與5相串聯構成B組,繞組4與6相串聯構成C組,其中繞組4為B相與C相所共用。該變壓器主要用於電氣化鐵路做牽引供電變壓器,也可進行兩相變三相而做所用或地區供電變壓器,三相側有中性點可以接地,尤其適合於我國高壓輸電系統中性點接地的運行方式。
文檔編號H01F30/14GK2328088SQ9823069
公開日1999年7月7日 申請日期1998年5月11日 優先權日1998年5月11日
發明者劉光曄 申請人:劉光曄