專利名稱：YnD三相變單相平衡變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電氣化鐵路的牽引供電裝置。
現(xiàn)行由整流型電力機(jī)車為動力的電氣化鐵路，功率因數(shù)一般為0.8左右，諧波豐富，其中三次諧波含量達(dá)基波的30％；由工業(yè)三相電力系統(tǒng)供電給二相牽引負(fù)荷，采用YnD接線變壓器，造成三相電力系統(tǒng)不平衡，負(fù)序電流致少達(dá)50％，惡化電網(wǎng)運(yùn)行，并給牽引供電企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。
本實(shí)用新型的目的是提供一種YnD三相變單相平衡變壓器，它既能達(dá)到三相變單相的平衡變換，理想狀態(tài)負(fù)序電流為零，功率因數(shù)1.0，可以實(shí)現(xiàn)自動補(bǔ)償；還可以實(shí)現(xiàn)分級補(bǔ)償或自動跟蹤補(bǔ)償，或在較低的電壓級進(jìn)行無功功率補(bǔ)償；針對負(fù)序電流補(bǔ)償，補(bǔ)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(tǒng)的影響；取消電分相，實(shí)現(xiàn)同相供電；提高列車運(yùn)行速度；降低牽引變壓器安裝容量，提高牽引供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
本實(shí)用新型是變壓器接線和電容器、電抗器配置的實(shí)用新型。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種YnD三相變單相平衡變壓器，由公知的YnD三相變壓器、電容器、電抗器及開關(guān)組成一.變壓器抽頭接線A).YnD三相變壓器的鐵心為等截面積三柱式，分別套裝原邊線圈A1、B1、C1和次邊線圈a2、b2、c2；原邊線圈A1、B1、C1連接為星形，由端子A、B、C接入三相電力系統(tǒng)，中性點(diǎn)O可以接地；次邊線圈a2、b2、c2連接成三角形，引出端子a2t、b2t、c2t，次邊端子a2t、c2t間接入單相負(fù)荷和1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)G1控制電抗器與電容器支路的投切。
原邊線圈A1、B1、C1的匝數(shù)相等，次邊線圈a2、b2、c2的匝數(shù)相等；端子d是線圈c2的中點(diǎn)，兩半線圈c2的匝數(shù)相等，阻抗相等。
在次邊線圈a2端子a2t與次邊線圈c2的中點(diǎn)端子d間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切。
在次邊線圈a2端子a2t與次邊線圈c2的中點(diǎn)端子d間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)R2控制可變電抗器感抗Xr2的投切。
在次邊線圈c2的端子c2t與次邊線圈b2端子b2t間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)K1控制可變電抗器感抗Xk1的投切。
負(fù)荷的容量與開關(guān)G1支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角為f＝-30度(圓周360電角度，下同)，開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)，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，各量值有如下關(guān)系時(shí)。QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因等于1.0，負(fù)序電流等于零。
B).在次邊線圈a2端子a2t與次邊線圈c2的中點(diǎn)端子d間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(guān)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之比各支路可以不相同。
在次邊線圈c2的端子c2t與次邊線圈b2端子b2t間接入n個電抗器支路，分別由開關(guān)K1～Kn控制電抗器感抗Xk1～Xkn的投切。
C).在次邊線圈a2端子a2t與次邊線圈c2的中點(diǎn)端子d間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切。
在次邊線圈c2的端子c2t與次邊線圈b2端子b2t間接入1個電抗器支路，開關(guān)K1控制電抗器感抗Xk1的投切。
二.自耦變壓器接線A).原邊線圈A1、B1、C1的匝數(shù)相等，次邊線圈a2、b2、c2的匝數(shù)相等；次邊線圈a2端子a2t、c2t間接入單相負(fù)荷和1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)G1控制電抗器與電容器支路的投切；另設(shè)1臺自耦變壓器ZOB，線圈c3端子c3t、c3w分別接YnD三相變壓器的次邊線圈c2端子c2t和次邊線圈b2端子b2t，自耦變壓器ZOB的線圈c3設(shè)中點(diǎn)端子d，半線圈c3的匝數(shù)相同，阻抗相同。
YnD三相變壓器的次邊線圈a2端子a2t與自耦變壓器ZOB線圈c3的中點(diǎn)端子d間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切。
YnD三相變壓器的次邊線圈a2端子a2t與自耦變壓器ZOB線圈c3的中點(diǎn)端子d間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)R2控制可變電抗器感抗Xr2的投切。
自耦變壓器ZOB線圈c3的端子c3t與端子c3w間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)K1控制可變電抗器感抗Xk1的投切。
負(fù)荷的容量與開關(guān)G1支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角為f＝-30度(圓周360電角度，下同)，開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)，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，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因等于1.0，負(fù)序電流等于零；當(dāng)三相側(cè)功率因數(shù)或負(fù)序電流滿足允許值時(shí)，可以減少開關(guān)K1支路電感的容量；或者減少開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)的等值電容容量。
B).在YnD三相變壓器的次邊線圈a2端子a2t與自耦變壓器ZOB線圈c3的中點(diǎn)端子d間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(guān)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之比各支路可以不相同。
在自耦變壓器ZOB線圈c3的端子c3t、c3w間接入n個電抗器支路，分別由開關(guān)K1～Kn控制電抗器感抗Xk1～Xkn的投切。
C).在YnD三相變壓器的次邊線圈a2端子a2t與自耦變壓器ZOB線圈c3的中點(diǎn)端子d間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切。
在自耦變壓器ZOB線圈c3的端子c3t、c3w間接入1個電抗器支路，開關(guān)K1控制電抗器感抗Xk1的投切。
三.移相變壓器接線A).在YnD三相變壓器次邊線圈a2、b2、c2引出端子a2t、b2t、c2t接入移相變壓器YXB的原邊線圈U1、V1、W1的引出端子U、V、W。移相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U1和次邊線圈S2，右邊柱套裝原邊線圈V1、W1和次邊線圈N2，原邊線圈U1尾端與原邊線圈V1、W1中點(diǎn)相連成倒“T”形，即原邊線圈V1匝數(shù)等于原邊線圈W1的匝數(shù)，次邊線圈N2端子與次邊線圈S2端子Z相連成反“L”形。
YnD三相變壓器次邊線圈a2端子a2t、c2t間接入單相負(fù)荷和1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)G1控制電抗器與電容器支路的投切。
移相變壓器YXB的次邊線圈S2端子S、Z間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切。
移相變壓器YXB的次邊線圈S2端子S、Z間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)R2控制可變電抗器感抗Xr2的投切。
移相變壓器YXB的次邊線圈N2端子N、Z間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)K1控制可變電抗器感抗Xk1的投切。
負(fù)荷的容量與開關(guān)G1支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角f＝-30度，開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)，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，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因等于1.0，負(fù)序電流等于零；當(dāng)三相側(cè)功率因數(shù)或負(fù)序電流滿足允許值時(shí)，可以減少開關(guān)K1支路電感的容量；或者減少開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)的等值電容容量。
B).移相變壓器YXB的次邊線圈S2端子S、Z間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(guān)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之比各支路可以不相同。
移相變壓器YXB的次邊線圈N2端子N、Z間接入n個電抗器支路，分別由開關(guān)K1～Kn控制電抗器感抗Xk1～Xkn的投切。
C).移相變壓器YXB的次邊線圈S2端子S、Z間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切。
移相變壓器YXB的次邊線圈N2端子N、Z間接入1個電抗器支路，由開關(guān)K1控制電抗器感抗Xk1的投切。
以下結(jié)合
附圖1所示，是YnD三相變單相平衡變壓器的變壓器抽頭接線A)，YnD三相變壓器的鐵心為等截面積三柱式，分別套裝原邊線圈(A1、B1、C1)和次邊線圈(a2、b2、c2)；原邊線圈(A1、B1、C1)連接為星形，由端子(A、B、C)接入三相電力系統(tǒng)，中性點(diǎn)(O)可以接地；次邊線圈(a2、b2、c2)連接成三角形，引出端子(a2t、b2t、c2t)，次邊端子(a2t、c2t)間接入單相負(fù)荷和1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)(G1)控制電抗器與電容器支路的投切，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(應(yīng)用于50赫茲)。
原邊線圈(A1、B1、C1)的匝數(shù)相等，次邊線圈(a2、b2、c2)的匝數(shù)相等；端子(d)是線圈(c2)的中點(diǎn)，兩半線圈(c2)的匝數(shù)相等、阻抗相等。
在次邊線圈(a2)端子(a2t)與次邊線圈(c2)的中點(diǎn)端子(d)間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)(R1)控制電抗器與電容器支路的投切，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(應(yīng)用于50赫茲)；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯(lián)后的等值容抗為(Xd1)。
在次邊線圈(a2)端子(a2t)與次邊線圈(c2)的中點(diǎn)端子(d)間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)(R2)控制可變電抗器感抗(Xr2)的投切；當(dāng)負(fù)荷功率(電流)增加時(shí)，調(diào)整可變電抗器的感抗(Xr2)增加，電感電流減小，電容電流增加。在次邊線圈(c2)的端子(c2t)與次邊線圈(b2)端子(b2t)間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)(K1)控制可變電抗器感抗(Xk1)的投切；當(dāng)負(fù)荷功率(電流)增加時(shí)，調(diào)整可變電抗器的感抗(Xk1)減小，電感電流增加。
負(fù)荷的容量與開關(guān)(G1)支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角為f＝-30度，開關(guān)(R1)支路電抗器感抗(Xr1)與電容器容抗(Xc1)串聯(lián)后和開關(guān)(R2)支路可變電抗器感抗(Xr2)并聯(lián)，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，各量值有如下關(guān)系時(shí)。QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因等于1.0，負(fù)序電流等于零，實(shí)現(xiàn)三相變單相的目的。
YnD三相變單相平衡變壓器，變壓器抽頭接線B)，在次邊線圈(a2)端子(a2t)與次邊線圈(c2)的中點(diǎn)端子(d)間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(guān)(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)之比各支路可以不相同；電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)串聯(lián)后的等值容抗為(Xd1～Xdn)。
在次邊線圈(c2)的端子(c2t)與次邊線圈(b2)端子(b2t)間接入n個電抗器支路，分別由開關(guān)(K1～Kn)控制電抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切。
負(fù)荷的容量與開關(guān)(G1)支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角f＝-30度，等值容抗(Xd1～Xdn)電容器容量為QR千乏，電抗器感抗(Xk1～Xkn)容量為QL千伏安，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因數(shù)等于1.0，負(fù)序電流等于零，實(shí)現(xiàn)分級調(diào)整。當(dāng)負(fù)荷功率因數(shù)角為f偏離30度，適當(dāng)調(diào)整等值容抗為(Xd1～Xdn)的電容容量QR千乏，電抗器感抗(Xk1～Xkn)容量QL千伏安，可以使YnD三相變壓器三相側(cè)功率因趨近于1.0，負(fù)序電流趨近于零。
分級調(diào)整的級差，可以由功率因數(shù)或負(fù)序電流值分別限定，由允許的功率因數(shù)(例如大于0.9)或允許的負(fù)序電流值(例如小于40安)確定等值電容容量和電抗器容量；由最大負(fù)荷和級差確定分級的數(shù)目。
YnD三相變單相平衡變壓器，變壓器抽頭接線C)，是在次邊線圈(a2)端子(a2t)與次邊線圈(c2)的中點(diǎn)端子(d)間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)(R1)控制電抗器與電容器支路的投切，電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)之比約0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯(lián)后的等值容抗為(Xd1)。
在次邊線圈(c2)的端子(c2t)與次邊線圈(b2)端子(b2t)間接入1個電抗器支路，開關(guān)(K1)控制電抗器感抗(Xk1)的投切。
負(fù)荷的容量與開關(guān)(G1)支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角f＝-30度，等值容抗(Xd1～Xdn)電容器容量為QR千乏，電抗器感抗(Xk1～Xkn)容量為QL千伏安，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因數(shù)等于1.0，負(fù)序電流等于零。
當(dāng)負(fù)荷的容量SH及其功率因數(shù)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(shí)，三相側(cè)功率因數(shù)小于1.0，負(fù)序電流大于零；選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，當(dāng)負(fù)荷大小、功率因數(shù)變化時(shí)，可以使YnD變壓器三相側(cè)長時(shí)間出現(xiàn)的低功率因數(shù)或大負(fù)序電流值限定在允許的范圍之內(nèi)。
附圖2所示，是YnD三相變單相平衡變壓器，外接自耦變壓器接線A)，在YnD三相變壓器原邊線圈(A1、B1、C1)的匝數(shù)相等，次邊線圈(a2、b2、c2)的匝數(shù)相等；另設(shè)1臺自耦變壓器(ZOB)，線圈(c3)端子(c3t，c3w)分別接YnD三相變壓器的次邊線圈(c2)端子(c2t)和次邊線圈(b2)端子(b2t)，自耦變壓器(ZOB)的線圈(c3)設(shè)中點(diǎn)端子(d)，兩半線圈(c3)的匝數(shù)相同，阻抗相同。
YnD三相變壓器的次邊線圈(a2)端子(a2t)與自耦變壓器(ZOB)線圈(c3)的中點(diǎn)端子(d)間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)(R1)控制電抗器與電容器支路的投切，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(應(yīng)用于50赫茲)；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯(lián)后的等值容抗為(Xd1)。
YnD三相變壓器的次邊線圈(a2)端子(a2t)與自耦變壓器(ZOB)線圈(c3)的中點(diǎn)端子(d)間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)(R2)控制可變電抗器感抗(Xr2)的投切；當(dāng)負(fù)荷功率(電流)增加時(shí)，調(diào)整可變電抗器的感抗(Xr2)增加，電感電流減小，電容電流增加。
自耦變壓器(ZOB)線圈(c3)的端子(c3t)與端子(c3w)間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)(K1)控制可變電抗器感抗(Xk1)的投切；當(dāng)負(fù)荷功率(電流)增加時(shí)，調(diào)整可變電抗器的感抗(Xk1)減小，電感電流增加。
負(fù)荷的容量與開關(guān)(G1)支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角為f＝-30度，開關(guān)(R1)支路電抗器感抗(Xr1)與電容器容抗(Xc1)串聯(lián)后和開關(guān)(R2)支路可變電抗器感抗(Xr2)并聯(lián)，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，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因等于1.0，負(fù)序電流等于零，實(shí)現(xiàn)三相變單相的目的。
YnD三相變單相平衡變壓器，外接自耦變壓器接線B)，是在YnD三相變壓器的次邊線圈(a2)端子(a2t)與自耦變壓器(ZOB)線圈(c3)的中點(diǎn)端子(d)間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(guān)(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)之比各支路可以不相同；電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)串聯(lián)后的等值容抗為(Xd1～Xdn)。
在自耦變壓器(ZOB)線圈(c3)的端子(c3t、c3w)間接入n個電抗器支路，分別由開關(guān)(K1～Kn)控制電抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切。
負(fù)荷的容量與開關(guān)(G1)支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角f＝-30度，等值容抗(Xd1～Xdn)電容器容量為QR千乏，電抗器感抗(Xk1～Xkn)容量為QL千伏安，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因數(shù)等于1.0，負(fù)序電流等于零。
實(shí)現(xiàn)分級調(diào)整。當(dāng)負(fù)荷功率因數(shù)角為f偏離30度，適當(dāng)調(diào)整等值容抗為(Xd1～Xdn)的電容容量QR千乏，電抗器感抗(Xk1～Xkn)容量QL千伏安，可以使YnD三相變壓器三相側(cè)功率因趨近于1.0，負(fù)序電流趨近于零。
分級調(diào)整的級差，可以由功率因數(shù)或負(fù)序電流值分別限定，由允許的功率因數(shù)(例如大于0.9)或允許的負(fù)序電流值(例如小于40安)確定等值電容容量和電抗器容量；由最大負(fù)荷和級差確定分級的數(shù)目。
YnD三相變單相平衡變壓器，外接自耦變壓器接線C)，是在YnD三相變壓器的次邊線圈(a2)端子(a2t)與自耦變壓器(ZOB)線圈(c3)的中點(diǎn)端子(d)間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)(R1)控制電抗器與電容器支路的投切，電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)之比約0.12～0.13；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯(lián)后的等值容抗為(Xd1)。
在自耦變壓器(ZOB)線圈(c3)的端子(c3t、c3w)間接入1個電抗器支路，開關(guān)(K1)控制電抗器感抗(Xk1)的投切。
負(fù)荷的容量與開關(guān)(G1)支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角f＝-30度，等值容抗(Xd1)電容器容量為QR千乏，電抗器感抗(Xk1)容量為QL千伏安，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因數(shù)等于1.0，負(fù)序電流等于零。
當(dāng)負(fù)荷的容量SH及其功率因數(shù)角(f)偏離給定值時(shí)，三相側(cè)功率因數(shù)小于1.0，負(fù)序電流大于零；選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，當(dāng)負(fù)荷大小、功率因數(shù)變化時(shí)，可以使YnD變壓器三相側(cè)長時(shí)間出現(xiàn)的低功率因數(shù)或大負(fù)序電流值限定在允許的范圍之內(nèi)。
附圖3所示，是YnD三相變單相平衡變壓器的移相變壓器接線A)，在YnD三相變壓器次邊線圈(a2、b2、c2)引出端子(a2t、b2t、c2t)接入移相變壓器(YXB)的原邊線圈(U1、V1、W1)的引出端子(U、V、W)；移相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(U1)和次邊線圈(S2)，右邊柱套裝原邊線圈(V1、W1)和次邊線圈(N2)，原邊線圈(U1)尾端與原邊線圈(V1、W1)中點(diǎn)相連成倒“T”形，即原邊線圈(V1)匝數(shù)等于原邊線圈(W1)的匝數(shù)，次邊線圈(N2)端子與次邊線圈(S2)端子(Z)相連成反“L”形。
移相變壓器(YXB)的次邊線圈(S2)端子(S、Z)間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)(R1)控制電抗器與電容器支路的投切，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(應(yīng)用于50赫茲)；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯(lián)后的等值容抗為(Xd1)。
移相變壓器(YXB)的次邊線圈(S2)端子(S、Z)間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)(R2)控制可變電抗器感抗(Xr2)的投切；當(dāng)負(fù)荷功率(電流)增加時(shí)，調(diào)整可變電抗器的感抗(Xr2)增加，電感電流減小，電容電流增加；移相變壓器(YXB)的次邊線圈(N2)端子(N、Z)間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)(K1)控制可變電抗器感抗(Xk1)的投切；當(dāng)負(fù)荷功率(電流)增加時(shí)，調(diào)整可變電抗器的感抗(Xk1)減小，電感電流增加。
負(fù)荷的容量與開關(guān)(G1)支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角f＝-30度，開關(guān)(R1)支路電抗器感抗(Xr1)與電容器容抗(Xc1)串聯(lián)后和開關(guān)(R2)支路可變電抗器感抗(Xr2)并聯(lián)，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，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因等于1.0，負(fù)序電流等于零，實(shí)現(xiàn)三相變單相的目的。
YnD三相變單相平衡變壓器，移相變壓器接線B)，是移相變壓器(YXB)的次邊線圈(S2)端子(S、Z)間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(guān)(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)之比各支路可以不相同；電抗器的感抗(Xr1～Xrn)與電容器的容抗(Xc1～Xcn)串聯(lián)后的等值容抗為(Xd1～Xdn)。
移相變壓器(YXB)的次邊線圈(N2)端子(N、Z)間接入n個電抗器支路，分別由開關(guān)(K1～Kn)控制電抗器感抗(Xk1～Xkn)的投切。
負(fù)荷的容量與開關(guān)(G1)支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角f＝-30度，等值容抗(Xd1～Xdn)電容器容量為QR千乏，電抗器感抗(Xk1～Xkn)容量為QL千伏安，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因數(shù)等于1.0，負(fù)序電流等于零，實(shí)現(xiàn)分級調(diào)整。當(dāng)負(fù)荷功率因數(shù)角(f)偏離-30度，適當(dāng)調(diào)整等值容抗為(Xd1～Xdn)的電容容量為QR千乏，電抗器感抗(Xk1～Xkn)容量QL千伏安，可以使YnD三相變壓器三相側(cè)功率因趨近于1.0，負(fù)序電流趨近于零。
分級調(diào)整的級差，可以由功率因數(shù)或負(fù)序電流值分別限定，由允許的功率因數(shù)(例如大于0.9)或允許的負(fù)序電流值(例如小于40安)確定等值電容容量和電抗器容量；由最大負(fù)荷和級差確定分級的數(shù)目。
YnD三相變單相平衡變壓器，移相變壓器接線C)，是移相變壓器(YXB)的次邊線圈(S2)端子(S、Z)間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)(R1)控制電抗器與電容器支路的投切，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(應(yīng)用于50赫茲)；電抗器的感抗(Xr1)與電容器的容抗(Xc1)串聯(lián)后的等值容抗為(Xd1)。
移相變壓器(YXB)的次邊線圈(N2)端子(N、Z)間接入1個電抗器支路，由開關(guān)(K1)控制電抗器感抗(Xk1)的投切。
負(fù)荷的容量與開關(guān)(G1)支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角f＝-30度，等值容抗(Xd1)電容容量為QR千乏，電抗器感抗(Xr1)容量為QL千伏安，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>三相側(cè)功率因數(shù)等于1.0，負(fù)序電流等于零。
當(dāng)負(fù)荷的容量SH及其功率因數(shù)角(f)偏離給定值時(shí)，三相側(cè)功率因數(shù)小于1.0，負(fù)序電流大于零；選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，當(dāng)負(fù)荷大小、功率因數(shù)變化時(shí)，可以使YnD變壓器三相側(cè)長時(shí)間出現(xiàn)的低功率因數(shù)或大負(fù)序電流值限定在允許的范圍之內(nèi)。
本實(shí)用新型的YnD三相變單相平衡變壓器與既有技術(shù)相比，可以取消既有技術(shù)的電分相，克服無電區(qū)，提高列車運(yùn)行速度。針對無功功率，有目的的進(jìn)行補(bǔ)償，提高運(yùn)行企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。針對負(fù)序電流進(jìn)行參數(shù)選擇，可以改善電網(wǎng)運(yùn)行條件?？梢越档妥儔浩餮b建容量，節(jié)省基本建設(shè)投資及運(yùn)營費(fèi)用。
YnD三相變單相平衡變壓器的變壓器抽頭接線，適合新建工程；自耦變壓器接線，移相變壓器接線，適合既有線改建工程。
圖面說明附圖1是YnD三相變單相平衡變壓器的變壓器抽頭接線，圖中A1、B1、C1-YnD三相變壓器高壓線圈；A、B、C、0-YnD三相變壓器高壓線圈引出端子；a2、b2、c2-YnD三相變壓器中壓線圈；a2t、b2t、c2t、d-YnD三相變壓器中壓線圈引出端子；R1、R2-開關(guān)；Xc1-電容器容抗；Xr1、Xr2-電抗器感抗；K1-開關(guān)；Xk1-電抗器感抗；R1...Rn-開關(guān)；Xr1...Xrn-電抗器感抗；Xc1...Xcn-電容器容抗；K1...Kn-開關(guān)；Xk1..Xkn-電抗器感抗；附圖2是YnD三相變單相平衡變壓器的外接自耦變壓器接線，圖中ZOB-自耦變壓器；a3-自耦變壓器線圈；a3t a3w d-自耦變壓器引出端子；余同附圖1。
附圖3是YnD三相變單相平衡變壓器的移相變壓器接線，圖中YXB-移相變壓器；U1、V1、W1-移相變壓器原邊線圈；U、V、W-移相變壓器引出端子；S2、N2-移相變壓器次邊線圈；S、N、Z-移相變壓器次邊線圈引出端子；余同附圖1。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的最好方式是制造YnD三相變單相平衡變壓器，建設(shè)具有YnD三相變單相平衡變壓器的牽引變電所。本實(shí)用新型的YnD三相變單相平衡變壓器，適用于做電氣化鐵道牽引變壓器。YnD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(yè)三相電力系統(tǒng)(例如110KV)。
尤其適用于既有YnD三相變壓器供電的線路，負(fù)序電流超標(biāo)或功率因數(shù)偏低，只在牽引側(cè)增加一臺自耦變壓器或移相變壓器及相應(yīng)的電容器、電抗器，就能達(dá)到降低負(fù)序電流或提高功率因數(shù)的目的，同時(shí)是節(jié)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(shè)備。
凡是具有110千伏及以上電壓等級生產(chǎn)許可的變壓器制造廠，都可以生產(chǎn)YnD三相變單相平衡變壓器，做為YnD接線牽引變壓器的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種YnD三相變單相平衡變壓器，由公知的YnD三相變壓器、電容器、電抗器及開關(guān)組成，其特征是A).YnD三相變壓器的鐵心為等截面積三柱式，分別套裝原邊線圈A1、B1、C1和次邊線圈a2、b2、c2；原邊線圈A1、B1、C1連接為星形，由端子A、B、C接入三相電力系統(tǒng)，中性點(diǎn)O可以接地；次邊線圈a2、b2、c2連接成三角形，引出端子a2t、b2t、c2t，次邊端子a2t、c2t間接入單相負(fù)荷和1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)G1控制電抗器與電容器支路的投切；原邊線圈A1、B1、C1的匝數(shù)相等，次邊線圈a2、b2、c2的匝數(shù)相等；端子d是線圈c2的中點(diǎn)，兩半線圈c2的匝數(shù)相等，阻抗相等；在次邊線圈a2端子a2t與次邊線圈c2的中點(diǎn)端子d間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切；接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)R2控制可變電抗器感抗Xr2的投切；在次邊線圈c2的端子c2t與次邊線圈b2端子b2t間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)K1控制可變電抗器感抗Xk1的投切；負(fù)荷的容量與開關(guān)G1支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角為f＝-30度，圓周360電角度，下同，開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)，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，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因等于1.0，負(fù)序電流等于零；B).在次邊線圈a2端子a2t與次邊線圈c2的中點(diǎn)端子d間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(guān)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之比各支路可以不相同；在次邊線圈c2的端子c2t與次邊線圈b2端子b2t間接入n個電抗器支路，分別由開關(guān)K1～Kn控制電抗器感抗Xk1～Xkn的投切；C).在次邊線圈a2端子a2t與次邊線圈c2的中點(diǎn)端子d間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切；在次邊線圈c2的端子c2t與次邊線圈b2端子b2t間接入1個電抗器支路，開關(guān)K1控制電抗器感抗Xk1的投切。
2.由權(quán)利要求1所述的YnD三相變單相平衡變壓器，其特征是A).原邊線圈A1、B1、C1的匝數(shù)相等，次邊線圈a2、b2、c2的匝數(shù)相等；次邊線圈a2端子a2t、c2t間接入單相負(fù)荷和1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)G1控制電抗器與電容器支路的投切；另設(shè)1臺自耦變壓器ZOB，線圈c3端子c3t、c3w分別接YnD三相變壓器的次邊線圈c2端子c2t和次邊線圈b2端子b2t，自耦變壓器ZOB的線圈c3設(shè)中點(diǎn)端子d，半線圈c3的匝數(shù)相同，阻抗相同；YnD三相變壓器的次邊線圈a2端子a2t與自耦變壓器ZOB線圈c3的中點(diǎn)端子d間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切；接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)R2控制可變電抗器感抗Xr2的投切；自耦變壓器ZOB線圈c3的端子c3t與端子c3w間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)K1控制可變電抗器感抗Xk1的投切；負(fù)荷的容量與開關(guān)G1支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角為f＝-30度(圓周360電角度，下同)，開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)，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，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因等于1.0，負(fù)序電流等于零；當(dāng)三相側(cè)功率因數(shù)或負(fù)序電流滿足允許值時(shí)，可以減少開關(guān)K1支路電感的容量；或者減少開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)的等值電容容量；B).在YnD三相變壓器的次邊線圈a2端子a2t與自耦變壓器ZOB線圈c3的中點(diǎn)端子d間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(guān)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之比各支路可以不相同；在自耦變壓器ZOB線圈c3的端子c3t、c3w間接入n個電抗器支路，分別由開關(guān)K1～Kn控制電抗器感抗Xk1～Xkn的投切；C).在YnD三相變壓器的次邊線圈a2端子a2t與自耦變壓器ZOB線圈c3的中點(diǎn)端子d間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切；在自耦變壓器ZOB線圈c3的端子c3t、c3w間接入1個電抗器支路，開關(guān)K1控制電抗器感抗Xk1的投切。
3.由權(quán)利要求1所述的YnD三相變單相平衡變壓器，其特征是A).在YnD三相變壓器次邊線圈a2、b2、c2引出端子a2t、b2t、c2t接入移相變壓器YXB的原邊線圈U1、V1、W1的引出端子U、V、W；移相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U1和次邊線圈S2，右邊柱套裝原邊線圈V1、W1和次邊線圈N2，原邊線圈U1尾端與原邊線圈V1、W1中點(diǎn)相連成倒“T”形，即原邊線圈V1匝數(shù)等于原邊線圈W1的匝數(shù)，次邊線圈N2端子與次邊線圈S2端子Z相連成反“L”形；YnD三相變壓器次邊線圈a2端子a2t、c2t間接入單相負(fù)荷和1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)G1控制電抗器與電容器支路的投切；移相變壓器YXB的次邊線圈S2端子S、Z間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切；移相變壓器YXB的次邊線圈S2端子S、Z間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)R2控制可變電抗器感抗Xr2的投切；移相變壓器YXB的次邊線圈N2端子N、Z間接入1個可變電抗器支路，由開關(guān)K1控制可變電抗器感抗Xk1的投切；負(fù)荷的容量與開關(guān)G1支路并聯(lián)后為SH千伏安、功率因數(shù)角f＝-30度，開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)，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，各量值有如下關(guān)系時(shí)QR=14×SH×(1-4sinf);]]>QL=14×SH×(3+4sinf)]]>YnD三相變壓器三相側(cè)功率因等于1.0，負(fù)序電流等于零；當(dāng)三相側(cè)功率因數(shù)或負(fù)序電流滿足允許值時(shí)，可以減少開關(guān)K1支路電感的容量；或者減少開關(guān)R1支路電抗器感抗Xr1與電容器容抗Xc1串聯(lián)后和開關(guān)R2支路可變電抗器感抗Xr2并聯(lián)的等值電容容量；B).移相變壓器YXB的次邊線圈S2端子S、Z間接入n個電容器與電抗器支路，分別由開關(guān)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之比各支路可以不相同；移相變壓器YXB的次邊線圈N2端子N、Z間接入n個電抗器支路，分別由開關(guān)K1～Kn控制電抗器感抗Xk1～Xkn的投切；C).移相變壓器YXB的次邊線圈S2端子S、Z間接入1個電容器與電抗器支路，由開關(guān)R1控制電抗器與電容器支路的投切；移相變壓器YXB的次邊線圈N2端子N、Z間接入1個電抗器支路，由開關(guān)K1控制電抗器感抗Xk1的投切。
專利摘要一種YnD三相變單相平衡變壓器，理想狀態(tài)負(fù)序電流為零，功率因數(shù)1.0，能吸收部分諧波；取消電分相，實(shí)現(xiàn)同相供電。YnD(星/三角)三相變壓器的次邊線圈之一有中心抽頭，接入兼有濾波功能的移相電容器、電抗器組；有抽頭的線圈兩端接入移相電抗器；移相電容器、電抗器組與電抗器在電氣相位上垂直配置；根據(jù)負(fù)荷的大小及功率因數(shù)調(diào)整移相電容器、電抗器組與移相電抗器的容量。
文檔編號H01F30/06GK2531508SQ0122701
公開日2003年1月15日 申請日期2001年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月12日
發(fā)明者郭寶庫 申請人:郭寶庫