三相變單相平衡變壓器的製作方法

2023-05-24 04:37:16 1

專利名稱：三相變單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氣化鐵路的牽引供電裝置。
由整流型電力機車為動力的電氣化鐵路，功率因數一般為0.8左右，諧波豐富，其中三次諧波含量達基波的30％；由工業三相電力系統供電給二相牽引負荷，採用星/三角(YND)接線變壓器，造成三相電力系統不平衡，負序電流致少達50％，變壓器材料利用率僅75％，既浪費材料又惡化電網運行，並給牽引供電企業造成經濟損失。
本實用新型的目的是提供一種三相變單相平衡變壓器，它既能達到三相變單相的平衡變換，理想狀態負序電流為零，功率因數1.0，可以實現自動補償；還可以實現分級補償或自動跟蹤補償，或在較低的電壓級進行無功功率補償；針對負序電流補償，補償成本將大幅度降低；還能吸收部分諧波，以減少對電力系統的影響；取消電分相，實現同相供電；提高列車運行速度；降低牽引變壓器安裝容量，提高牽引供電企業經濟效益。
本實用新型是變壓器接線和電容器、電抗器配置的實用新型。
本實用新型的目的是這樣實現的三相變單相平衡變壓器，由公知的變壓器、電容器、電抗器及開關組成，可調電抗器接線，其特徵是變壓器的鐵心為三柱式，左邊柱與右邊柱的截面積相等，中柱的截面積是左邊柱(右邊柱)截面積的 倍；左邊柱套裝原邊線圈(D1)和次邊線圈(D2)，右邊柱套裝原邊線圈(G1)和次邊線圈(G2)，原邊線圈(G1)尾端與原邊線圈(D1)中點(O′)相連，次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，原邊線圈(G1)與原邊線圈(D1)由端子(A、B、C)接入三相電力系統，次邊線圈(G2)首端子(S)與次邊線圈(D2)首端子(N)間接入負荷；原邊線圈(G1)的匝數是原邊線圈(D1)匝數的 /2倍；次邊線圈(G2)端子(S、Z)間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(R1)控制電抗器與電容器的支路的投切，電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)之比，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯後的等值容抗為(Xd1)；次邊線圈(G2)端子(S、Z)間接入1個可變電抗器支路，由開關(R2)控制可變電抗器感抗(Xr2)的投切；次邊線圈(D2)接入1個可變電抗器支路，由開關(K1)控制可變電抗器感抗(Xk1)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度(圓周360度，下同)，開關(R1)支路電抗器感抗(Xr1)與電容器容抗(Xc1)串聯後和開關(R2)支路可變電抗器感抗(Xr2)並聯，等值電容容量為QR千乏，可變電抗器感抗(Xk1)容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1)支路。
三相變單相平衡變壓器，中壓調整電容電抗接線，其特徵是次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，次邊線圈(D2)首端子(N)與次邊線圈(G2)首端子(S)接入負荷；次邊線圈(G2)端子(S、Z)間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(R1～Rn)控制電抗器與電容器支路的投切，電抗器的感抗(Xr1～Xm)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)之比可以不相同，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)串聯後的等值容抗為(Xd1～Xdn)；次邊線圈(D2)端子(N、Z)接入n個電抗器支路，分別由開關(K1～Kn)控制電抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度，等值容抗電容容量為QR千乏，電抗容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1～Kn)支路。
三相變單相平衡變壓器，低壓調整電容電抗接線，其特徵是次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，次邊線圈(D2)端子(N)與次邊線圈(G2)端子(S)接入負荷；另設次邊線圈(D3)與次邊線圈(G3)，次邊線圈(G3)接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(R1～Rn)控制電抗器與電容器的支路的投切，電抗器的感抗(Xr1～Xm)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)之比可以不相同，計入次邊線圈(G2)與次邊線圈(G3)的變比及漏抗後，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1～Xm)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)串聯後的等值容抗為(Xd1～Xdn)；次邊線圈(D3)接入n個電抗器支路，分別由開關(K1～Kn)控制電抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度，等值容抗電容器容量為QR千乏，電抗器容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，計入次邊線圈(D2)與次邊線圈(D3)變比及漏抗、次邊線圈(G2)與次邊線圈(G3)的變比及漏抗後，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1～Kn)支路。
三相變單相平衡變壓器，單組電容電抗接線，其特徵是次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，次邊線圈(D2)端子(N)與次邊線圈(G2)端子(S)接入負荷；
次邊線圈(G2)接入1個電容器與電抗器支路，由開關(R1)控制電抗器與電容器的支路的投切，電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)之比，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯後的等值容抗為(Xd1)；次邊線圈(D2)接入1個電抗器支路，由開關(K1)控制電抗器感抗(Xk1)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度，等值容抗電容器容量為QR千乏，電抗器容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1)支路。
以下結合
附圖1所示，是三相變單相平衡變壓器可調電抗器接線，變壓器的鐵心為三柱式，左邊柱與右邊柱的截面積相等，中柱的截面積是左邊柱(右邊柱)截面積的 倍；左邊柱套裝原邊線圈(D1)和次邊線圈(D2)，右邊柱套裝原邊線圈(G1)和次邊線圈(G2)，原邊線圈(G1)尾端與原邊線圈(D1)中點(O′)相連，次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，原邊線圈(G1)與原邊線圈(D1)由端子(A、B、C)接入三相電力系統，次邊線圈(G2)首端子(S)與次邊線圈(D2)首端子(N)間接入負荷；原邊線圈(G1)的匝數是原邊線圈(D1)匝數的 /2倍；次邊線圈(G2)端子(S、Z)間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(R1)控制電抗器與電容器的支路的投切，電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)之比，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯後的等值容抗為(Xd1)；次邊線圈(G2)端子(S、Z)間接入1個可變電抗器支路，由開關(R2)控制可變電抗器感抗(Xr2)的投切；當負荷功率(電流)增加時，調整可變電抗器的感抗(Xr2)增加，電感電流減小，電容電流增加；
次邊線圈(D2)接入1個可變電抗器支路，由開關(K1)控制可變電抗器感抗(Xk1)的投切；當負荷功率(電流)增加時，調整可變電抗器的感抗(Xk1)減小，電感電流增加；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度(圓周360度，下同)，開關(R1)支路電抗器感抗(Xr1)與電容器容抗(Xc1)串聯後和開關(R2)支路可變電抗器感抗(Xr2)並聯，等值電容容量為QR千乏，可變電抗器感抗(Xk1)容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零，達到三相變單相的目的；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1)支路。
附圖2所示，是三相變單相平衡變壓器，中壓調整電容電抗接線，次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，次邊線圈(D2)首端子(N)與次邊線圈(G2)首端子(S)接入負荷；次邊線圈(G2)端子(S、Z)間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(R1～Rn)控制電抗器與電容器支路的投切，電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)之比可以不相同，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)串聯後的等值容抗為(Xd1～Xdn)；次邊線圈(D2)端子(N、Z)接入n個電抗器支路，分別由開關(K1～Kn)控制電抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度，等值容抗電容容量為QR千乏，電抗容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零，實現分級調整。分級調整的級差，可以由功率因數或負序電流值分別限定，由允許的功率因數(例如大於0.9)或允許的負序電流值(例如小於40安)確定等值電容容量和電抗器容量；由最大負荷和級差確定分級的數目；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1～Kn)支路。
附圖3所示，是三相變單相平衡變壓器，低壓調整電容電抗接線，次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，次邊線圈(D2)端子(N)與次邊線圈(G2)端子(S)接入負荷；另設次邊線圈(D3)與次邊線圈(G3)，次邊線圈(G3)接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(R1～Rn)控制電抗器與電容器的支路的投切，電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)之比可以不相同，計入次邊線圈(G2)與次邊線圈(G3)的變比及漏抗後，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)串聯後的等值容抗為(Xd1～Xdn)；次邊線圈(D3)接入n個電抗器支路，分別由開關(K1～Kn)控制電抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度，等值容抗電容器容量為QR千乏，電抗器容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，計入次邊線圈(D2)與次邊線圈(D3)變比及漏抗、次邊線圈(G2)與次邊線圈(G3)的變比及漏抗後，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零，低壓調整電容電抗，分組可以更小，級差也可以更小，使負序電流值趨向於零，功率因數趨向於1.0，低壓調整可以降低開關設備的成本和運行費用。當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1～Kn)支路。
附圖4所示，是三相變單相平衡變壓器，單組電容電抗接線，次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，次邊線圈(D2)端子(N)與次邊線圈(G2)端子(S)接入負荷；
次邊線圈(G2)接入1個電容器與電抗器支路，由開關(R1)控制電抗器與電容器的支路的投切，電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)之比，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯後的等值容抗為(Xd1)；次邊線圈(D2)接入1個電抗器支路，由開關(K1)控制電抗器感抗(Xk1)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度，等值容抗電容器容量為QR千乏，電抗器容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零。當負荷的容量SH及其功率因數角(f)偏離給定的等值容抗(Xd1)電容容量QR，電抗感抗(Xk1)容量QL時，三相側功率因數小於1.0，負序電流大於零；選擇適當的參數，當負荷大小、功率因數變化時，可以使三相側功率因數或負序電流值限定在允許的範圍之內。當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1)支路。
本實用新型的三相變單相平衡變壓器與既有技術相比，可以取消既有技術的電分相，克服無電區，提高列車運行速度。針對無功功率，有目的的進行補償，運行企業提高經濟效益。針對負序電流進行參數選擇，可以改善電網運行條件。可以降低變壓器裝建容量，節省基本建設投資及運營費用。是節省供電能源、提高電能效率、提高列車速度、保障行車安全的供電設備。
圖面說明附圖1中G1、D1-高壓線圈；A、B、C-高壓線圈引出端子；G2、D2-中壓線圈；S、N、Z-中壓線圈引出端子；R1、R2-開關；
Xc1-電容器容抗；Xr1、Xr2-電抗器感抗；K1-開關；Xk1-電抗器感抗；附圖2中R1...Rn-開關；Xr1...Xrn-電抗器感抗；Xc1...Xcn-電容器容抗；K1...Kn-開關；Xk1..Xkn-電抗器感抗；餘同附圖1。
附圖3中G3、D3-低壓線圈；S3、N3、Z3-低壓線圈端子；餘同附圖1、附圖2。
附圖4中同附圖1。
實現本實用新型的最好方式是製造三相變單相平衡變壓器，建設具有三相變單相平衡變壓器的牽引變電所。本實用新型的三相變單相平衡變壓器，適用於做電氣化鐵道牽引變壓器。三相變單相平衡變壓器的原邊線圈(A1、B1、C1)由端子(A、B、C)接入工業三相電力系統(例如110KV或以上電壓)。單相引出端(S，N)向上、下行牽引網供電。
凡是具有110千伏及以上電壓等級生產許可的變壓器製造廠，都可以生產三相變單相平衡變壓器，做為YND(星-三角)接線牽引變壓器的更新換代產品。
權利要求1.一種三相變單相平衡變壓器，由公知的變壓器、電容器、電抗器及開關組成，其特徵是變壓器的鐵心為三柱式，左邊柱與右邊柱的截面積相等，中柱的截面積是左邊柱(右邊柱)截面積的 倍；左邊柱套裝原邊線圈(D1)和次邊線圈(D2)，右邊柱套裝原邊線圈(G1)和次邊線圈(G2)，原邊線圈(G1)尾端與原邊線圈(D1)中點(O′)相連，次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，原邊線圈(G1)與原邊線圈(D1)由端子(A、B、C)接入三相電力系統，次邊線圈(G2)首端子(S)與次邊線圈(D2)首端子(N)間接入負荷；原邊線圈(G1)的匝數是原邊線圈(D1)匝數的 /2倍；次邊線圈(G2)端子(S、Z)間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(R1)控制電抗器與電容器的支路的投切，電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)之比，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯後的等值容抗為(Xd1)；次邊線圈(G2)端子(S、Z)間接入1個可變電抗器支路，由開關(R2)控制可變電抗器感抗(Xr2)的投切；次邊線圈(D2)接入1個可變電抗器支路，由開關(K1)控制可變電抗器感抗(Xk1)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度(圓周360度，下同)，開關(R1)支路電抗器感抗(Xr1)與電容器容抗(Xc1)串聯後和開關(R2)支路可變電抗器感抗(Xr2)並聯，等值電容容量為QR千乏，可變電抗器感抗(Xk1)容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1)支路。
2.由權利要求1所述的三相變單相平衡變壓器，其特徵是次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，次邊線圈(D2)首端子(N)與次邊線圈(G2)首端子(S)接入負荷；次邊線圈(G2)端子(S、Z)間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(R1～Rn)控制電抗器與電容器支路的投切，電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)之比可以不相同，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)串聯後的等值容抗為(Xd1～Xdn)；次邊線圈(D2)端子(N、Z)接入n個電抗器支路，分別由開關(K1～Kn)控制電抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度，等值容抗電容容量為QR千乏，電抗容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1～Kn)支路。
3.由權利要求1所述的三相變單相平衡變壓器，其特徵是次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，次邊線圈(D2)端子(N)與次邊線圈(G2)端子(S)接入負荷；另設次邊線圈(D3)與次邊線圈(G3)，次邊線圈(G3)接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(R1～Rn)控制電抗器與電容器的支路的投切，電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)之比可以不相同，計入次邊線圈(G2)與次邊線圈(G3)的變比及漏抗後，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)串聯後的等值容抗為(Xd1～Xdn)；次邊線圈(D3)接入n個電抗器支路，分別由開關(K1～Kn)控制電抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度，等值容抗電容器容量為QR千乏，電抗器容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，計入次邊線圈(D2)與次邊線圈(D3)變比及漏抗、次邊線圈(G2)與次邊線圈(G3)的變比及漏抗後，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1～Kn)支路。
4.由權利要求1所述的三相變單相平衡變壓器，其特徵是次邊線圈(G2)端子與次邊線圈(D2)端子(Z)相連成反「L」形，次邊線圈(D2)端子(N)與次邊線圈(G2)端子(S)接入負荷；次邊線圈(G2)接入1個電容器與電抗器支路，由開關(R1)控制電抗器與電容器的支路的投切，電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)之比，對三次諧波為0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯後的等值容抗為(Xd1)；次邊線圈(D2)接入1個電抗器支路，由開關(K1)控制電抗器感抗(Xk1)的投切；負荷的容量為SH千伏安，負荷功率因數角為f度，等值容抗電容器容量為QR千乏，電抗器容量為QL千伏安，次邊線圈(D2)電壓與次邊線圈(G2)電壓值的正切角為g度，各量值有如下關係g=14(180-2f);QR=12SH(1+sinf);QL=12SH(1-sinf)]]>三相側功率因數等於1.0，負序電流等於零；當三相側功率因數或負序電流滿足允許值時，可以取消開關(K1)支路。
專利摘要一種三相變單相平衡變壓器,主要應用於電氣化鐵路的單相供電系統,它能達到三相變單相的平衡變換,理想狀態負序電流為零,功率因數1.0,還能吸收部分諧波;取消電分相,實現同相供電。變壓器採用等截面三柱式鐵心,原邊接線是倒「T」形,次邊接線是反「L」形,兼有濾波功能的移相電容器、電抗器組與移相電抗器在相位上垂直配置;根據負荷的大小及功率因數配置移相電容器、電抗器組與移相電抗器的容量。
文檔編號H01F30/06GK2480961SQ0122389
公開日2002年3月6日 申請日期2001年5月18日 優先權日2001年5月18日
發明者郭寶庫 申請人:郭寶庫