專利名稱：防雷消諧無功功率補償容性變壓器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力升壓降壓用、配電用、整流用和電子設備隔離電源用的變壓器，尤其涉及一種防雷消諧無功功率補償容性變壓器。
背景技術：
目前，三相變壓器繞組的接法無外乎Y(包括Ytl)接，Λ接和Z (包括Ztl)接三種方式。對于高壓電網中向用戶供電的三相雙卷配電變壓器，當二次低壓電網采用三相四線制(TN-S或TN-C-S)系統(tǒng)配電時，常用的接線方式有￥/%和Λ/Ytl 二種。其中Υ/%接線方式的變壓器相對制造成本較低。但零序阻抗較大。當二次側發(fā)生單相接地短路時，短路電流較小，降低了短路保護裝置的靈敏度。同時，當二次側三相用電負荷不對稱，產生較大 零序電流或用電負荷中含有較大的零序諧波電流時，將會在磁路中產生較大的附加功率損耗，引起磁路發(fā)熱，降低變壓器的輸出功率，并增加電能消耗。而且還會在一次側感應出零序電勢和零序諧波電勢，污染一次電網。Λ/Yci接線方式的變壓器，零序阻抗接近正序阻抗和負序阻抗，不會明顯降低二次側單相接地短路時短路保護裝置的靈敏度，其零序基波和諧波電流在△接繞組中產生環(huán)流，仍會引起附加銅損，但比起Υ/Υο接線方式零序附加鐵損要小。上述兩種接線方式的變壓器防雷性能較差。尤其是Υ/%接線方式。當雷電進行波(包括直擊雷和感應雷)沿著低壓線路通過Ytl接變壓器繞組而入地時，由于其頻率和峰值均很高，通常在三相電路中又是同相位的，會在高壓繞組中感應出極高的過電壓，危及高壓電氣設備，并容易引起Y接繞組中性點擊穿。Z形或Zo形接線方式，即把同一電壓側或不同電壓側的每個繞組分成二個獨立繞制的線圈，每個線圈按一定順序分別同另一相的線圈之一串聯(lián)。當同相位的雷電進行波沿著低壓線路通過Zo接線的變壓器二次繞組入地時，每個鐵心柱上兩個線圈中通過的電流是反向的，因此由該電流產生的鐵心柱中的合成磁通為零，就不會在一次繞組中感應出高電壓，從而消除了雷害。同理，零序的基波和高次諧波電流通過Zo接線繞組時，也不會在一次Y接線繞組中感應出零序電勢或在Λ接線繞組中產生環(huán)流。對于二次為中性點不接地系統(tǒng)(IT)的配電變壓器，以及其他各種用途的三相隔離變壓器，和電子設備的電源變壓器等，其繞組的接線方式則基本上都是采用Λ接或Y (Yo)接的不同組合方式。單相變壓器，除了鐵心形式有“ □”字形和殼式之分，繞組除了采用線繞、箔繞之分夕卜，更沒有什么特殊的結構形式，也談不上什么防干擾、防雷擊特殊措施。可見，上述各種不同用途、不同繞組接法的變壓器，都存在著一些不可克服的缺點。其一，當三相變壓器一次輸入或二次輸出為對稱負荷，各相基波電流數值相同，且相位差為120°時，各相三次諧波及其三倍頻率的3η(η為正整數)次諧波電流才成為同相位的數值相等的電流，才能稱之為零序諧波電流。如果各相基波電流數值不等，或其相位差不是120°時(例如二相間用電設備產生的諧波電流)則各相的3η次諧波電流就不會是同相位、數值相等的了，就不能稱之為零序諧波電流(同理，對諧波電勢、電壓也一樣)。對于這種非對稱的3η次諧波電流，仍然可以分成正序、負序、零序三種分量。無論變壓器采用上述任何一種組合接線方式，只能對零序的高次諧波電流或電勢起到一定的抑制作用。而對于正序或負序(包括三、五、七各次)的各種高次諧波則起不到抑制作用(不考慮變壓器阻抗的抑制作用)。其二，現有各種變壓器，每相每側繞組無論是線繞還是箔繞，是由一個線圈還是二個線圈組成，其每個線圈都是獨立繞制，變壓器均呈感性。其感性無功損耗遠大于有功損耗。而電網中絕大多數負載亦均為感性負載。因而變壓器的接入只能增加整個電力系統(tǒng)的無功消耗，降低電網的功率因數，增加由此而引起的有功損耗。單層箔式繞組，雖然每匝線圈之間存在匝間電容，由于匝間電壓很低，所以其電容容量是很小的，通常忽略不計。所以電力部門均要求用電單位增加無功功率補償裝置，以改善其功率因數，由此而增加的電網投資是十分可觀的。也曾有人提出過，配電變壓器的低壓繞組采用箔式線圈，將線圈的金屬箔同另一·附加的金屬箔之間加上絕緣層后進行并繞，形成一組很大的電容，通過改變兩個并繞箔式線圈的抽頭連接，來變換兩層金屬箔之間的電壓，從而實現電容容量的調節(jié)。這種做法盡管可以使變壓器由感性變成容性，靠它來部分補償低壓電網中的感性無功功率，然而卻存在明顯的不合理性,如(I)將附加的金屬箔和絕緣層加入變壓器的工作繞組中，將大大增加繞組和鐵心的尺寸，用料和成本，并使變壓器的各項參數，性能變壞，損耗加大。由附加電容所獲得的無功功率補償所獲得的好處卻被增加了變壓器內部的銅損、鐵損所抵消。(2)配電變壓器本身是一個電源設備，對可靠性要求很高。而電容器是可靠性不太高的附屬設備，其對絕緣的要求，也較變壓器為低。將其附加到變壓器內部，徒然降低了變壓器的可靠性。(3)這樣的變壓器結構不能有效抑制高次諧波，對多數低頻段的諧波反而會引起諧波放大。本發(fā)明人在專利號為ZL 02. 146646. 7的“防雷擊防干擾容性變壓器”發(fā)明專利中提出了將變壓器同一電壓側的各相工作繞組采用兩層金屬箔以絕緣薄膜互相隔離開來后同心卷繞成箔式雙迭繞組結構，連接成六角形、Z (Ztl)形、延邊六角形、延邊Z (Ztl)形、延邊三角形和單相交叉連接等不同的接線方式，并根據不同的變壓器結構型式和系統(tǒng)運行方式，在變壓器的不同電壓側加以組合運用。幾年來已在許多工程中投入運行，取得了防雷擊、防諧波干擾無功補償的明顯效果。然而也發(fā)現了該發(fā)明專利技術還存在的一些欠缺。主要有(I)原副邊工作繞組采用箔式容性繞組，當工作電壓較低時，電容量有限，容抗較大。而變壓器原副繞組之間感抗壓降通常是有規(guī)定的，不能太大。從而使得變壓器抗諧波干擾性能受到限制。在某些條件下，某些次的諧波電壓或諧波電流不但得不到抑制，反而被放大。如果為了抑制諧波降低容抗，則需要增大電容量，其數量大大超過補償無功功率之所需。并且還無法根據負載的變化實行無功補償自動調節(jié)。不僅增加成本，還會造成無功功率過補償，不利于節(jié)能。
(2)當變壓器一側電壓為超高壓或特高壓時，容性繞組很難承受極高的電場強度。因而使得容性變壓器的應用受到限制。(3)低壓隔離變壓器采用O ,O接線方式，當二次側負載不平衡時，會出現較高的零序電勢，造成各相電勢不對稱。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種防雷消諧無功功率補償容性變壓器，采取一種新的結構型式和接線方式，使得變壓器在正常負載電流下保持較小的阻抗壓降和具有良好的防雷消諧功能的同時，只需具有較低的電容極間電壓和較小的電容容量，就能根據負載變化的需要實現分級自動補償無功功率，避免輕載時造成容性無功功率過補償和電網電壓過高，從而達到更加安全可靠和優(yōu)越的節(jié)能效果；并且能應用到超高壓特高壓產品系列中，改善電力系統(tǒng)無功潮流的分布，進一步減少輸變電設施中的諧波污染和電能損耗。 本發(fā)明的目的是由以下技術方案實現的。本發(fā)明防雷消諧無功功率補償容性變壓器，包括鐵芯；其特征在于，該變壓器的每一相鐵芯柱上每一個電壓側的工作繞組是采用單層金屬箔或單匝導體加以絕緣繞制的，而變壓器的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組獨立附加繞組的每一相鐵芯柱上的每個繞組是用互相絕緣的兩層或三層金屬箔加以絕緣迭在一起并繞起來成為兩個或三個同心線圈，即為箔式雙迭繞組或箔式三迭繞組；該附加繞組投入的組數或者線圈數是采用手動投切或者采用功率因數自動補償裝置根據負載功率因數變化情況實行自動投切的。前述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其中變壓器是三相變壓器或者單相變壓器；該三相變壓器采用三鐵芯柱日字型鐵芯，該三相變壓器的每相工作繞組，包括原繞組和副繞組是同心繞制在同一相鐵芯柱上，且三相變壓器每相的第一組、第兩組或第三組附加容性繞組是同該相的工作繞組在同一鐵芯柱上呈上下布置；該單相變壓器采用三鐵芯柱日字型鐵芯或者兩鐵芯柱口字型鐵芯；其中采用三鐵芯柱日字型鐵芯的單相變壓器的工作繞組包括原繞組和副繞組是同心繞制在鐵芯中柱上，且單相變壓器的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組附加容性繞組是均衡或不均衡、同心或上下繞制在鐵芯的兩個邊柱上；采用兩鐵芯柱口字型鐵芯的單相變壓器的工作繞組包括原繞組和副繞組是同心繞制在其中一個邊柱上，變壓器的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組附加容性繞組是同芯或上下繞制在鐵芯的另一個邊柱上。前述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其中三相變壓器的負載側的每相鐵芯柱上均有兩個單根線繞或單層箔繞線圈，將此六個線圈接成如下Z形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端B1同第三相繞組的第二線圈首端4相連；第二相繞組的第一線圈首端匕同第一相繞組的第二線圈首端％相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連；將第一、第二、第三相三個繞組的第一線圈尾端Xl、yi、Zl相連作為中性點端子引出或不引出；將第一、第二、第三相三個繞組的第二線圈尾端x2、y2、Z2作為相線端子；或者按另一方向，即第一相繞組的第一線圈首端％接第二相繞組的第二線圈首端匕；第二相繞組的第一線圈首端匕接第三相繞組的第二線圈首端C2;第三相繞組的第一線圈首端C1接第一相繞組的第二線圈首端％ ;也可將任意相的第一、第二兩個線圈任意調換；還可將全部線圈的尾端換成首端，首端換成尾端仍按上述接法連接。前述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其中三相變壓器的電源側的每相鐵芯柱上均有兩個單根線繞或單層箔繞線圈，將此六個線圈接成如下六角形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端&1同第二相繞組的第二線圈首端(2相連；第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端Y1相連；第二相繞組的第一線圈首端匕第一相繞組的第二線圈首端a2相連；第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的和線線圈尾端Z1相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連；第二相繞組的第二線圈尾端y2同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；或者按另一方向，第一相繞組的第一線圈首端％接第二相繞組的第二線圈首端b2;第二相繞組的第二線圈尾端y2接第三相繞組的第一線圈尾端Z1 ;第三相繞組的第一線圈首端C1接第一相繞組的第二線圈首端a2 ;第一相繞組的第二線圈尾端X2接第二相繞組的第一線圈尾端71 ;第二相繞組的第一線圈首端匕接第三相繞組的第二線圈首端c2;第三相繞組的第二線圈尾端Z2接第一相繞組的第一線圈尾端X1 ;從任意三個不相鄰的連接點引出相線端子，在各線圈的首端或尾端附近可引出數·個抽頭端子供調壓用。前述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其中三相變壓器的每相鐵芯柱上均有一組獨立的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成Z形或者六角形接線方式；其中Z形接線方式為第一相繞組的第一線圈首端B1同第三相繞組的第二線圈首端C2相連，第二相繞組的第一線圈首端bi同第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連；將第一、第二、第三相三個繞組的第一線圈尾端Xl、yi、Z1相連作為中性點端子；將第一、第二、第三相三個繞組的第二線圈尾端x2、y2、Z2作為相線端子；或者按另一方向，第一相繞組的第一線圈首端B1接第二相繞組的第二線圈首端b2，第二相繞組的第一線圈首端匕接第三相繞組的第二線圈首端C2，第三相繞組的第一線圈首端C1接第一相繞組的第二線圈首端a2 ;也可以將任意相的第一、第二兩個線圈任意調換；或者也可以將全部線圈的尾端換成首端，首端換成尾端仍按上述接法連接，并可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量用；六角形接線方式為第一相繞組的第一線圈首端B1同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端yi相連，第二相繞組的第一線圈首端Id1第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的和線線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連，第二相繞組的第二線圈尾端y2同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；或者按另一方向，第一相繞組的第一線圈首端接第二相繞組的第二線圈首端b2，第二相繞組的第二線圈尾端y2接第一相繞組的第一線圈尾端Z1，第三相繞組的第一線圈首端C1接第一相繞組的第二線圈首端a2，第一相繞組的第二線圈尾端X2接第二相繞組的第一線圈尾端yi，第二相繞組的第一線圈首端匕接第三相繞組的第二線圈首端C2，第三相繞組的第二線圈尾端Z2接第一相繞組的第一線圈尾端X1 ;從任意三個不相鄰的連接點引出相線端子；也可以將任意相的第一、第二兩個線圈任意調換；并可根據需要在各個線圈的連接點引出接線端子供測量用。前述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其中三相變壓器的每相鐵芯柱上均有一組獨立的附加箔式三迭繞組，將三個箔式三迭繞組的九個線圈接成三星形或者單延邊六角形接線方式；其中，三星形接線方式為第一相繞組的任一線圈首端同第二相繞組的任一線圈首端和第三相繞組的任一線圈首端相連，組成三個對稱的星形繞組；再將三個星形繞組的任一不同相線圈的尾端用端子引出并連接起來，或經控制電器可以斷開其中任意一組星形繞組，可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出繞組端子供測量和切換控制用；單延邊六角形接線方式為第一相繞組的第一線圈首端al同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端yi相連，第二相繞組的第一線圈首端bi第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端匕相連，第二相繞組的第二線圈尾端72同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；然后將第一相繞組的第三線圈尾端X3同第二相繞組的第一線圈尾端Y1和第三相繞組第二線圈尾端Z2的連接點相連，將第二相繞組的第三線圈尾端y3同第一相繞組第二線圈尾端X2和第三相繞組第一線圈尾端Z1的連接點相連，將第三相繞組的第三線圈尾端Z3同第一相繞組第一線圈尾端X1和第二相繞組第二線圈尾端72的連接點相連；也可以將每一相三個線圈的排序任意調換；從六角形任意三個不相鄰的線圈首端連接點去連接另一相繞組第三線圈首端端子，或從六角形任意三個不相鄰的線圈尾端連接點去連接另一相繞組第三線圈尾端端 子；可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。前述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其中三相變壓器的每相鐵芯柱上均有一組獨立的帶中間抽頭的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成雙延邊六角形或者雙延邊三角形接線方式；其中，雙延邊六角形接線方式為第一相繞組的第一線圈首端％同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端Y1相連，第二相繞組的第一線圈首端匕第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端匕相連，第二相繞組的第二線圈尾端72同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連^a3為X1S1的延長邊，a2a4為x2a2的延長邊，Id1Id3為Y1Id1的延長邊，b2b4為y2b2的延長邊，C1C3為Z1C1的延長邊，C2C4為Z2X2的延長邊；也可以六個線圈的首端 a” a2, Id1, b2, C1, C2 換成中間抽頭 a1; , a2, , bv , b2, , C1, , C2,,即 a1;接 c2, , z2,接 5V，br 接 a2,，x2,接 Z1,，C1,接 b2,，則 ar a3, a2, a4, hv b3, b2, b4, C1, c3, c2, C4 分別為各個線圈的延長邊；同理，也可將延長邊往各線圈的尾端方向延長；還可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用；雙延邊三角形接線方式為即第一相繞組的第一線圈首端&1同第二相繞組的第一線圈尾端71相連；第二相繞組的第一線圈首端匕同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；構成第一個正序連接的三角形；而第一相繞組的第二線圈首端a2同第三相繞組的第二線圈尾端Z2相連；第三相繞組的第二線圈首端C2同第二相繞組的第二線圈尾端y2相連；第二相繞組的第二線圈首端b2同第一相繞組的第二線圈尾端X2相連；構成第二個負序連接的三角形為X1S1的延長邊，a2a2,為x2a2的延長邊,Id1Id1,為Yib1的延長邊，b2b2,為yA的延長邊，C1C1,為Z1C1的延長邊,c2c2,為Z2C2,的延長邊；在延長邊上也可適當增加抽頭供電容切換調控用；同理，也可將延長邊往各線圈的尾端方向延長；還可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。
前述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其中三相變壓器的每相鐵芯柱上均有一組獨立的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成如下雙三角形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端B1同第二相繞組的第一線圈尾端yi相連；第二相繞組的第一線圈首端匕同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；構成第一個正序連接的三角形。而第一相繞組的第二線圈首端a2同第三相繞組的第二線圈尾端Z2相連；第三相繞組的第二線圈首端C2同第二相繞組的第二線圈尾端72相連；第二相繞組的第二線圈首端b2同第一相繞組的第二線圈尾端X2相連；構成第二個負序連接的三角形；可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量用。前述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其中單相變壓器的原、副繞組是用單根絕緣金屬導體或單層金屬箔以絕緣層隔開后卷繞成線圈，再同芯套裝在同一鐵芯柱上；單相變壓器的每一組附加容性繞組是采用箔式雙迭繞組，其兩個線圈是采用首尾串聯(lián)；所采用的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組附加容性繞組可以是各自獨立的，也可以是互相并聯(lián)的，可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。 前述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其中單相變壓器的原、副繞組是用單根絕緣金屬導體或單層金屬箔以絕緣層隔開后卷繞成線圈，再同芯套裝在同一鐵芯柱上；單相變壓器的每一組附加容性繞組是采用箔式雙迭繞組，每兩組箔式雙迭繞組的四個線圈是采用互相交叉連接的；所采用的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組附加容性繞組可以是各自獨立的，也可以是互相并聯(lián)的，可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。本發(fā)明防雷消諧無功功率補償容性變壓器的有益效果是(I)變壓器原副繞組間具有較低的阻抗壓降，而附加繞組同原、副繞組之間具有較高的阻抗壓降，可以大大減少為抑制諧波所投入的電容量，并能根據負載變化情況實行分組自動投切，避免輕載時無功功率過補償，從而完全取代傳統(tǒng)的無功功率自動補償裝置，減少工程投資。(2)當同相位的零序基波電流或高次諧波電流流過六角形或Ztl接法繞組時，在每一繞組的兩個線圈中的電流方向是相反的。因此該電流在鐵心中生成的合成磁勢為零，不會在另一側繞組中產生零序電勢或零序環(huán)流；同時，每相繞組兩個線圈的電勢相位差為60度，三倍頻率時的相位差則為180度，成反向而互相抵消，能有效地消除零序奇次諧波電流和電勢。從而抑制住電網中最主要的干擾諧波成分。(3)獨立的附加容性繞組結構，每一匝線圈都存在電感和相間并聯(lián)電容，形成了大容量分布式L-C級聯(lián)濾波電路。當三相變壓器連接成六角形、延邊六角形、三角形、延邊三角形接線方式時，如圖2a從每一組容性繞組的電容電流路徑起點依次算起，每一匝線圈的電容電流所流經的串聯(lián)電感數量是不同的，因而其諧振頻率也各不相同，于是就形成了一個寬帶濾波電路。只要適當地設計調整好繞組匝數及其電感、電容參數匹配，就可以獲得針對所想要抑制的各次諧波的諧振頻帶。當三相變壓器連接成Z形接線方式時，或對于單相變壓器來說，如圖2b從每一組容性繞組的電容電流路徑起點依次算起，每一匝線圈的并聯(lián)電容電流所流經的串聯(lián)電感數量是相同的。因而只能具有單一諧振頻率。在設計變壓器時可針對不同的負載諧波特性來選擇附加繞組的數量和連接方式。同時，由于每匝線圈的電感基本相等，而每匝線圈的直徑不同，使電容值有所不同，因而即使采用單相變壓器首尾連接方式或三相變壓器Z形接線方式的單諧振頻率電路，其自身也形成了一個略具不同諧振頻率的級聯(lián)寬帶諧振電路。從而既能避免高頻電流從單一的有感濾波電容兩端滑過的現象，還能防止鐵磁諧振。(4)能更有效地隔離同相位的雷電進行波。(5)能使變壓器的零序電抗為零，從而提高電網單相短路時短路保護的靈敏度，并消除零序基波和諧波電流造成的附加損耗，明顯的提高節(jié)能效果。(6)獨立附加繞組與原副繞組不發(fā)生電氣連接，可以采用較低的電容極間電壓，用于超高壓、特高壓變壓器中，提高了容性變壓器的應用范圍和可靠性。(7)變壓器集防雷、消諧、無功補償諸多功能于一體，具有減少電網污染和極為明·顯的節(jié)能效果。并可大大降低工程總投資。


圖Ia是本發(fā)明箔式雙迭容性繞組結構示意圖；圖Ib是本發(fā)明箔式三迭容性繞組結構示意圖；圖2a是本發(fā)明箔式雙迭繞組寬諧振頻帶電路示意圖；圖2b是本發(fā)明箔式雙迭繞組單諧振頻率電路示意圖；圖3是本發(fā)明三相容性變壓器繞組布置示意圖；圖4是本發(fā)明單相三柱鐵芯變壓器繞組布置示意圖；圖5是本發(fā)明單相口字形鐵芯變壓器繞組布置示意圖；圖6a是本發(fā)明三相Z形繞組連接方式示意圖；圖6b是圖6a接線方式的電勢向量圖；圖7a是本發(fā)明三相六角形繞組連接方式示意圖；圖7b是圖7a接線方式的電勢向量圖；圖8a是本發(fā)明三相三星形繞組連接方式示意圖；圖8b是圖8a連接方式的電勢向量圖；圖9a是本發(fā)明三相單延邊六角形繞組連接方式示意圖；圖9b是圖9a連接方式的電勢向量圖；圖IOa是本發(fā)明三相雙延邊六角形繞組連接方式示意圖；圖IOb是圖IOa連接方式的電勢向量圖；圖Ila是本發(fā)明三相雙三角形繞組連接方式示意圖；圖Ilb是圖Ila連接方式的電勢向量圖；圖12a是本發(fā)明三相延邊雙三角形繞組連接方式示意圖；圖12b是圖12a連接方式的電勢向量圖；圖13是本發(fā)明單相獨立附加繞組首尾連接方式示意圖；圖14是本發(fā)明單相獨立附加繞組交叉連接方式示意圖。圖中主要標號說明1內絕緣筒、2金屬箔層、3引出線接線端子、4絕緣層、5加強絕緣層、6外絕緣層、7三相變壓器原繞組、8三相變壓器副繞組、9單相變壓器原繞組、10單相變壓器副繞組、IF變壓器第一組附加繞組、2F變壓器第二組附加繞組、3F變壓器第三組附加繞組、4F變壓器第四組附加繞組、5F變壓器第五組附加繞組、6F變壓器第六組附加繞組、C箔式繞組每組電容、C0箔式雙迭繞組每匝電容、L0繞組每匝電感、Ic箔式繞組每組電容電流、Ico箔式雙迭繞組每匝電容電流、B1第一相繞組的第一線圈首端、a2第一相繞組的第二線圈首端第二相繞組的第一線圈首端、b2第二相繞組的第二線圈首端、Cl第三相繞組的第一線圈首端、C2第三相繞組的第二線圈首端、Xl第一相繞組的第一線圈尾端、x2第一相繞組的第二線圈尾端、Y1第二相繞組的第一線圈尾端、Y2第二相繞組的第二線圈尾端、Z1第三相繞組的第一線圈尾端、Z2第三相繞組的第二線圈尾端、單相變壓器附加繞組線圈首端 f3. f5. f7. f9. fn. f13. f15. f17. f19. f21. f23、單相變壓器附加繞組線圈尾端 f2. f4. f6. f8. fio·
f12. f 14. f 16· f 18· ^20· ^22· ^24。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳述首先對本發(fā)明容性繞組的結構進行說明。圖Ia所是本發(fā)明箔式雙迭容性繞組的結構。本發(fā)明是將一層絕緣層4、一層金屬箔2，又一層絕緣層4、又一層金屬箔2互相隔離迭合起來，卷繞在內絕緣筒I上(此內絕緣筒I也可由首層絕緣層4本身形成)。卷繞完畢再在繞組外層金屬箔2表面包上外絕緣層
6。(也可以將金屬箔2放在最里層，卷繞后將外層的絕緣層4加厚自然形成繞組的外絕緣層6，再適當包覆加強絕緣層5)。每個線圈兩端分別引出接線端子3。還可根據需要引出不同數量的中間抽頭的接線端子3。繞組的絕緣層4可以采用有機或無機材料的紙或膜，也可以在金屬箔2表面涂覆絕緣層或用化學處理形成絕緣層4。以下簡稱這種結構的繞組為箔式雙迭繞組。在這兩個線圈之間就存在電容C。然后根據不同的使用要求按不同的接線方式連接起來圖Ib所是本發(fā)明箔式三迭容性繞組的結構。本發(fā)明是將一層絕緣層4、一層金屬箔2，又一層絕緣層4、又一層金屬箔2，再一層絕緣層4，再一層金屬箔2互相隔離迭合起來，卷繞在內絕緣筒I上(此內絕緣筒I也可由首層絕緣層3本身形成)。卷繞完畢再在繞組外層金屬箔2表面包上外絕緣層3。(也可以將金屬箔2放在最里層，卷繞后將外層的絕緣層4加厚自然形成繞組的外絕緣層6，再適當包覆加強絕緣材料5)。每個線圈兩端分別引出接線端子3。還可根據需要引出不同數量的中間抽頭的接線端子3。繞組的絕緣層4可以采用有機或無機材料的紙或膜，也可以在金屬箔2表面涂覆絕緣層或用化學處理形成絕緣層4。以下簡稱這種結構的繞組為箔式三迭繞組。在這三個線圈相互之間就存在電容C。然后根據不同的使用要求按不同的接線方式連接起來其次對變壓器的鐵芯型式和繞組布置進行說明。圖3所示的三相容性變壓器采用三鐵芯柱日字型鐵芯11。變壓器的每相工作繞組，包括原繞組8和副繞組7是同心繞制在同一相鐵芯柱上的。變壓器每相的第一組IF或第兩組2F或第三組3F附加容性繞組是同該相的工作繞組在同一鐵芯柱上呈上下布置的。圖4所示的單相容性變壓器采用三鐵芯柱日字型鐵芯11。變壓器的工作繞組包括原繞組10和副繞組9是同心繞制在鐵芯中柱上的。變壓器的第兩組2F、或第三組3F、或第四組4F、或第五組5F、或第六組6F附加容性繞組是均衡或不均衡、同心或上下地繞制在鐵芯的兩個邊柱上的。圖5所示的單相容性變壓器采用兩鐵芯柱口字形鐵芯12。變壓器的工作繞組包括原繞組10和副繞組9是同心繞制在其中一個邊柱上的。變壓器的一組、或兩組、或三組、或四組、或五組、或六組附加容性繞組是同心或上下繞制在鐵芯的另一個邊柱上的。采用圖4或圖5的繞組布置方式，將原副繞組和附加容性繞組分別套裝在不同的鐵芯柱上是為了提高附加繞組與原副繞組之間的感抗，以便在滿足抑制諧波干擾要求的前提下，減少電容量，避免無功功率過補償，并降低變壓器成本。再對三相容性變壓器的原、副繞組接線方式進行說明。除了傳統(tǒng)的Δ/Υ0, Υ/Υ。，Δ/Ζ0, Υ/Ζ0, Λ / Λ，Υ/Υ等接線方式外，本發(fā)明還設計了 專用于配電變壓器的新的G /Z0接線方式實施例。圖6a所示，接在三相四線制或三相五線制系統(tǒng)中負載側的變壓器每相鐵心柱上均有兩個單根線繞或單層箔繞線圈，將此六個線圈接成如下Z形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端％同第三相繞組的第二線圈首端C2相連；第二相繞組的第一線圈首端h同第一相繞組的第二線圈首端％相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連；將第一、第二、第三三個繞組的第一線圈尾端Xl、yi、Zl相連作為中性點端子引出。將第一、第二、第三三個繞組的第二線圈尾端&、72、22作為相線端子?；蛘甙戳硪环较颍琣1接b2、b1接c2、C1接a2。而X1' Y1 > Z1和x2、y2、Z2也可以互相調換其連接方式和引出方式。圖7a所示，接在三相電源系統(tǒng)中電源側的變壓器每相鐵芯柱上均有兩個單根線
繞或單層箔繞線圈，將此六個線圈接成如下O接線方式即第一相繞組的第一線圈首端A1
同第二相繞組的第二線圈首端(2相連；第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端1相連；第二相繞組的第一線圈首端B1第一相繞組的第二線圈首端A2相連；第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的和線線圈尾端Z1相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端B2相連；第二相繞組的第二線圈尾端Y2同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連?；蛘甙戳硪环较颍瑏柦用?，^接冗”(^接^，^接^，81接(2，Z2接Xi。從任意三個不相鄰的連接點引出相線端子。在各線圈的首端或尾端可以引出一定數量的抽頭端子供調壓用。從圖6b、圖7b的電勢向量圖中可以看出，采用這種接線方式，當負載電流中含有零序基波電流或零序諧波電流時，在Ztl接線方式的同一相鐵芯的兩個線圈中流過的零序電流大小相等方向相反，使合成的零序磁通為零。在原繞組中感應不出零序電流和零序電勢。同樣，當電網中含有零序奇次諧波電勢時，在六角形接線方式的同一相兩個串聯(lián)線圈中也恰好大小相等方向相反，互相抵消，不會感應到二次側。因此，不但大大提高了抗干擾水平，還大大減少了零序電流和聞次諧波所引起的附加銅損和鐵損。再對三相容性變壓器的附加容性繞組進行說明。實施例之一，圖6a所示為Z形接線方式。在變壓器每相鐵芯柱上有一組獨立的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成如下Z形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端％同第三相繞組的第二線圈首端C2相連；第二相繞組的第一線圈首端h同第一相繞組的第二線圈首端a2相連；第三相繞組的第一線圈首C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連；將第一、第二、第三三個繞組的第一線圈尾端X1、yl、zl相連作為中性點端子。將第一、第二、第三三個繞組的第二線圈尾端&、72、22作為相線端子?；蛘甙戳硪环较?，B1接b2、Id1接c2、C1接a2。也可以將任意相的第一、第二兩個線圈任意調換；或者也可以將全部線圈的尾端換成首端，首端換成尾端仍按上述接法連接?？筛鶕枰鼋泳€端子供測量用。從圖6b電勢向量圖中可以看出，當接通電源后，在線圈S1X1和a2x2、I^y1和b2y2、C1Z1和C2Z2之間，即電容C的兩個極板間就存在較高的電壓，其值為中性點至相繞組引出端之間的相電壓UX1X2，Uyly2，Uziz2。只要合理設計鐵心尺寸以及線圈匝數、金屬箔的寬度厚度和絕緣厚度，就可以獲得足夠大的電容容量，使該附加繞組成為一個容性元件，用來補償無功功率。并且由分布電容和電感所形成的單諧振頻率濾波電路，可以有效地抑制某些高次諧波。實施例之二，圖7a所示為六角形接線方式。在變壓器每相鐵芯柱上有一組獨立的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成如下六角形接線方式即第一相 繞組的第一線圈首端B1同第二相繞組的第二線圈首端C2相連；第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端Y1相連；第二相繞組的第一線圈首端匕第一相繞組的第二線圈首端a2相連；第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的和線線圈尾端Z1相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連；第二相繞組的第二線圈尾端y2同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；或者按另一方向，第一相繞組的第一線圈首端％接第二相繞組的第二線圈首端b2;第二相繞組的第二線圈尾端y2接第三相繞組的第一線圈尾端Z1 ;第三相繞組的第一線圈首端C1接第一相繞組的第二線圈首端a2 ;第一相繞組的第二線圈尾端X2接第二相繞組的第一線圈尾端71 ;第二相繞組的第一線圈首端匕接第三相繞組的第二線圈首端c2;第三相繞組的第二線圈尾端Z2接第一相繞組的第一線圈尾端X1 ;從任意三個不相鄰的連接點引出相線端子，在各線圈的首端或尾端附近可引出數個抽頭端子供調壓用。從圖7b電勢向量圖中可以看出，當接通電源后，在線圈S1X1與a2x2、I^y1與b2y2、C1Z1與C2Z2之間，即電容的兩極板之間的電壓為繞組的線電壓U_。眾所周知，電網線電壓為相電壓的W倍。而電容容量是與其極板之間所加電壓的平方成正比。假設六角形接法和Z形接法兩個繞組的電容C相等的話，前者比后者的電容容量要大3倍。只要合理設計鐵心尺寸以及線圈匝數、金屬箔的寬度厚度和絕緣厚度，就可以獲得足夠大的電容容量，使該附加繞組成為一個容性元件，用來補償無功功率。并且由分布電容和電感所形成的寬諧振頻帶濾波電路，可以在很寬的范圍內有效地抑制各次高次諧波。還可有效地避免鐵磁諧振。實施例之三，圖8a所示為三相三星形繞組接線方式。在三相變壓器的每相鐵芯柱上均有一組獨立的附加箔式三迭繞組，將三個箔式三迭繞組的九個線圈接成三星形或者單延邊六角形接線方式；其中，三星形接線方式為第一相繞組的任一線圈首端(&1、a2*a3)同第二相繞組的任一線圈首端(b3、b2*bi)和第三相繞組的任一線圈首端(C2、Cl*C3)相連，組成三個對稱的星形繞組；再將三個星形繞組的任一不同相線圈的尾端(如Xl，Y1, Z1)用端子引出并連接起來，或經控制電器可以斷開其中任意一組星形繞組，可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出繞組端子供測量和切換控制用。單延邊六角形接線方式為第一相繞組的第一線圈首端％同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端yi相連，第二相繞組的第一線圈首端bi第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連，第二相繞組的第二線圈尾端y2同第一相繞組的第一線圈尾端^相連；然后將第一相繞組的第三線圈尾端X3同第二相繞組的第一線圈尾端Y1和第三相繞組第二線圈尾端Z2的連接點相連，將第二相繞組的第三線圈尾端y3同第一相繞組第二線圈尾端X2和第三相繞組第一線圈尾端Z1的連接點相連，將第三相繞組的第三線圈尾端Z3同第一相繞組第一線圈尾端X1和第二相繞組第二線圈尾端y2的連接點相連；也可以將每一相三個線圈的排序任意調換；(如B1接b2, y2接Z1, C1接a2, X2接y1; Id1接c2, Z2接Xp )從六角形任意三個不相鄰的線圈首端連接點去連接另一相繞組第三線圈首端端子，或從六角形任意三個不相鄰的線圈尾端連接點去連接另一相繞組第三線圈尾端端子；可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。從圖Sb電勢向量圖中可以看出，當接通電源后，在每個三迭繞組的三個線圈鋁箔相互之間，均存在電容C。電容C的兩個極板間的電壓值等于各個線圈額定電壓Ual xl的W·倍。該三相附加繞組的總的并聯(lián)電容容量為仏=9 χφ XValxlY /Xc (Xc為該電網頻率下每組電容的容抗)。不難看出，只要合理設計鐵心尺寸以及線圈匝數、金屬箔的寬度厚度和絕緣厚度；就可以獲得足夠大的電容容量，使該附加繞組成為一個容性元件，用來補償無功功率。并且由分布電容和電感所形成的單諧振頻率和寬諧振頻帶相結合的濾波電路，可以在很寬的范圍內有重點、有效地抑制各次高次諧波。還可有效地避免鐵磁諧振。實施例之四，圖9a所示為三相單延邊六角形繞組接線方式。在變壓器的每相鐵心柱上均有一組獨立的附加箔式三迭繞組，將三個箔式三迭繞組的九個線圈接成如下實施例之一的單延邊六角形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端B1同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端yi相連，第二相繞組的第一線圈首端匕第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端匕相連，第二相繞組的第二線圈尾端72同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；然后將第一相繞組的第三線圈尾端X3同第二相繞組的第一線圈尾端Y1和第三相繞組第二線圈尾端Z2的連接點相連，將第二相繞組的第三線圈尾端y3同第一相繞組第二線圈尾端X2和第三相繞組第一線圈尾端Z1的連接點相連，將第三相繞組的第三線圈尾端Z3同第一相繞組第一線圈尾端X1和第二相繞組第二線圈尾端72的連接點相連；也可以將每一相三個線圈的排序任意調換；(如S1接b2, y2接Z1, C1接a2, X2接y1; Id1接c2, Z2接Xp )從六角形任意三個不相鄰的線圈首端連接點去連接另一相繞組第三線圈首端端子，或從六角形任意三個不相鄰的線圈尾端連接點去連接另一相繞組第三線圈尾端端子；可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。從圖9b電勢向量圖中可以看出，當接通電源后，在每個三迭繞組的三個線圈鋁箔相互之間，均存在電容C。電容C的兩個極板間的電壓值等于各個線圈額定相電壓Ual xl的W倍。該三相附加繞組的總的并聯(lián)電容容量為& =9χ(λ/3 XtZfllxl)2/Xc (Xc為該電網頻率下每組電容的容抗)。不難看出，只要合理設計鐵心尺寸以及線圈匝數、金屬箔的寬度厚度和絕緣厚度；就可以獲得足夠大的電容容量，使該附加繞組成為一個容性元件，用來補償無功功率。并且由分布電容和電感所形成的單諧振頻率和寬諧振頻帶相結合的濾波電路，可以在很寬的范圍內有重點、有效地抑制各次高次諧波。還可有效地避免鐵磁諧振。實施例之五，圖IOa所示為三相雙延邊六角形繞組接線方式。在變壓器的每相鐵心柱上均有一組獨立的帶中間抽頭的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成如下實施例之一的雙延邊六角形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端&1同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端Y1相連，第二相繞組的第一線圈首端匕第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連，第二相繞組的第二線圈尾端y2同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連為X1S1的延長邊，a2a4為x2a2的延長邊，Id1Id3為Y1Id1的延長邊，b2b4為y2b2的延長邊，C1C3為Z1C1的延長邊，C2C4為Z2C2的延長邊；也可以六個線圈的首端a1; a2,bi，bg，C:，C。換成中間抽<^ι1，&21，/，bg,，/，c。'，即 ￡i^< 接 c。'，ζ。'接 y^< 接 3-21，X2,接 Z1, ,C1,接132, JlJa1, a3,a2, a4, bv b3, b2, b4, C1- c3, c2, C4 分別為各個線圈的延長邊； 同理，也可將延長邊往各線圈的尾端方向延長；還可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。雙延邊三角形接線方式為即第一相繞組的第一線圈首端％同第二相繞組的第一線圈尾端丫工相連；第二相繞組的第一線圈首端h同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連;第三相繞組的第一線圈首端C1同第一相繞組的第一線圈尾端^相連；構成第一個正序連接的三角形。而第一相繞組的第二線圈首端％同第三相繞組的第二線圈尾端Z2相連；第三相繞組的第二線圈首端C2同第二相繞組的第二線圈尾端72相連；第二相繞組的第二線圈首端b2民第一相繞組的第二線圈尾端X2相連；構成第二個負序連接的三角形。B1B1,為Xiai的延長邊，a2a2,為x2a2的延長邊，Id1Id1,為Y1Id1的延長邊，b2b2,為y2b2的延長邊，C1C1,為Z1C1的延長邊，C2C2,為Z2C2,的延長邊；在延長邊上也可適當增加抽頭供電容切換調控用；同理，也可將延長邊往各線圈的尾端方向延長；還可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。從圖IOa和IOb電勢向量圖中可以看出，本實施例由分布電容和電感所形成的濾波電路具有寬帶特性。適當選擇和切換抽頭位置，可改變雙迭容性繞組的極間電壓。從而改變附加繞組的電容量和諧振頻帶寬度，避免鐵磁諧振，并實現無功功率自動補償。實施例之六，圖Ila所示為雙三角形繞組接線方式。在變壓器的每相鐵心柱上均有一組獨立的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成如下雙三角形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端S1同第二相繞組的第一線圈尾端yi相連；第二相繞組的第一線圈首端h同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；構成第一個正序連接的三角形。而第一相繞組的第二線圈首端a2同第三相繞組的第二線圈尾端Z2相連；第三相繞組的第二線圈首端C2同第二相繞組的第二線圈尾端y2相連；第二相繞組的第二線圈首端b2同第一相繞組的第二線圈尾端X2相連；構成第二個負序連接的三角形；可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量用。從圖Ilb所示的電勢向量圖中可以分析出，每組箔式雙迭繞組兩層鋁箔之間存在電容C。該電容極間電壓為每個線圈額定相電壓的O. 577倍。當需要電容量較大而電容極間電壓較低時，采用本實施例的方案極為有利。由分布電容和電感所形成的濾波電路具有寬帶特性，可以有效地抑制各次高次諧波。但這種接線方式電容量不可調，無法實現無功功率自動補償。實施例之七，圖12a所示為雙延邊三角形繞組接線方式。在變壓器的每相鐵心柱上均有一組獨立的帶中間抽頭的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成如下雙延邊三角形接線方式第一相繞組的第一線圈首端B1同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端yi相連，第二相繞組的第一線圈首端h第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連，第二相繞組的第二線圈尾端y2同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；aia3為X1S1的延長邊，a2a4為x2a2的延長邊,Id1Id3為Y1Id1的延長邊，b2b4為y2b2的延長邊,C1C3為Z1C1的延長邊，C2C4為Z2C2的延長邊；也可以六個線圈的首端a1; a2, b1； b2, C1, C2換成中間手由 1，&2'，I，'，Cy，C2'，艮 P Sty C2'，^2' YI'，I *J^ 3-2'，^ ι，ι *J^ bg'，則a1; a3, a2, a4, b1； b3, b2, b4, C1, c3, c2, C4分別為各個線圈的延長邊；同理,也可將延長邊 往各線圈的尾端方向延長；還可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。從圖12b所示的電勢向量圖中可以分析出，每組箔式雙迭繞組兩層鋁箔之間存在電容C。該電容極間電壓為三角形每邊線圈額定相電壓的O. 577倍。當需要電容量較大而電容極間電壓較低時，采用本實施例的方案較雙三角形接線方式更為有利。無論是雙三角形部分的箔式雙迭繞組還是其延長邊部分的箔式雙迭繞組，由分布電容和電感所形成的濾波電路均具有寬帶特性，可以有效地抑制各次高次諧波。并且這種接線方式可通過切換抽頭或延長邊來改變電容量，實現無功功率自動補償。下面對單相容性變壓器的接線方式加以說明。圖13所示，單相變壓器的原、副繞組是用單根絕緣金屬導體或單層金屬箔以絕緣層隔開后卷繞成線圈，再同心套裝在同一鐵芯柱上。單相變壓器的每一組附加容性繞組是采用箔式雙迭繞組，其兩個線圈是采用首尾串聯(lián)的。各組附加容性繞組可以是各自獨立的，也可以是互相并聯(lián)的。附加容性繞組的組數及其電容量根據諧波成分及其含量無功功率補償要求來確定?？筛鶕枰诟鱾€線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。單相變壓器的附加容性繞組的分布電容和電感所形成的濾波電路具有單諧振頻率特性。圖14所示，單相變壓器的原、副繞組是用單根絕緣金屬導體或單層金屬箔以絕緣層隔開后卷繞成線圈，再同心套裝在同一鐵芯柱上的。單相變壓器的每一組附加容性繞組是采用箔式雙迭繞組，每兩組箔式雙迭繞組的四個線圈是采用互相交叉連接的。即f2同f5相連，f6同f3相連，f4同f7相連，fio同fl3相連，fi4同i'll相連，fi2同fl5相連，fi8同f2l相連，f22同f19相連，f20同f23相連。附加容性繞組的組數及其電容量根據諧波成分及其含量和無功功率補償要求來確定。各組附加容性繞組可以是各自獨立的，也可以是互相并聯(lián)的?？筛鶕枰诟鱾€線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。本單相變壓器的附加容性繞組的分布電容和電感所形成的濾波電路也具有單諧振頻率特性。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡 是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種防雷消諧無功功率補償容性變壓器，包括鐵芯；其特征在于，該變壓器的每一相鐵芯柱上每一個電壓側的工作繞組是采用單層金屬箔或單匝導體加以絕緣繞制的，而變壓器的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組獨立附加繞組的每一相鐵芯柱上的每個繞組是用互相絕緣的兩層或三層金屬箔加以絕緣迭在一起并繞起來成為兩個或三個同心線圈，即為箔式雙迭繞組或箔式三迭繞組；該附加繞組投入的組數或者線圈數是采用手動投切或者采用功率因數自動補償裝置根據負載功率因數變化情況實行自動投切的。
2.根據權利要求I所述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其特征在于，所述變壓器是三相變壓器或者單相變壓器；該三相變壓器采用三鐵芯柱日字型鐵芯，該三相變壓器的每相工作繞組，包括原繞組和副繞組是同心繞制在同一相鐵芯柱上，且三相變壓器每相的第一組、第兩組或第三組附加容性繞組是同該相的工作繞組在同一鐵芯柱上呈上下布置；該單相變壓器采用三鐵芯柱日字型鐵芯或者兩鐵芯柱口字型鐵芯；其中采用三鐵芯柱日字型鐵芯的單相變壓器的工作繞組包括原繞組和副繞組是同心繞制在鐵芯中柱上，且單相變壓器的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組附加容性繞組是均衡或不均衡、同心或上下繞制在鐵芯的兩個邊柱上；采用兩鐵芯柱口字型鐵芯的單相變壓器的工作繞組包括原繞組和副繞組是同心繞制在其中一個邊柱上，變壓器的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組附加容性繞組是同芯或上下繞制在鐵芯的另一個邊柱上。
3.根據權利要求2所述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其特征在于，所述三相變壓器的負載側的每相鐵芯柱上均有兩個單根線繞或單層箔繞線圈，將此六個線圈接成如下Z形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端B1同第三相繞組的第二線圈首端C2相連；第二相繞組的第一線圈首端bi同第一相繞組的第二線圈首端&2相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連；將第一、第二、第三相三個繞組的第一線圈尾端^^:、Z1相連作為中性點端子引出或不引出；將第一、第二、第三相三個繞組的第二線圈尾端x2、y2> Z2作為相線端子；或者按另一方向，即第一相繞組的第一線圈首端B1接第二相繞組的第二線圈首端b2;第二相繞組的第一線圈首端Id1接第三相繞組的第二線圈首端C2 ;第三相繞組的第一線圈首端C1接第一相繞組的第二線圈首端a2 ;也可將任意相的第一、第二兩個線圈任意調換；還可將全部線圈的尾端換成首端，首端換成尾端仍按上述接法連接。
4.根據權利要求2所述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其特征在于，所述三相變壓器的電源側的每相鐵芯柱上均有兩個單根線繞或單層箔繞線圈，將此六個線圈接成如下六角形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端&1同第二相繞組的第二線圈首端C2相連；第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端Y1相連；第二相繞組的第一線圈首端匕第一相繞組的第二線圈首端a2相連；第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的和線線圈尾端21相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端匕相連；第二相繞組的第二線圈尾端y2同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；或者按另一方向，第一相繞組的第一線圈首端％接第二相繞組的第二線圈首端匕；第二相繞組的第二線圈尾端I2接第三相繞組的第一線圈尾端Z1 ;第三相繞組的第一線圈首端C1接第一相繞組的第二線圈首端a2 ;第一相繞組的第二線圈尾端X2接第二相繞組的第一線圈尾端yi ；第二相繞組的第一線圈首端匕接第三相繞組的第二線圈首端c2;第三相繞組的第二線圈尾端Z2接第一相繞組的第一線圈尾端X1 ;從任意三個不相鄰的連接點引出相線端子，在各線圈的首端或尾端附近可以引出數個抽頭端子供調壓用。
5.根據權利要求2所述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其特征在于，所述三相變壓器的每相鐵芯柱上均有一組獨立的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成Z形或者六角形接線方式；其中Z形接線方式為第一相繞組的第一線圈首端B1同第三相繞組的第二線圈首端C2相連，第二相繞組的第一線圈首端bi同第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端匕相連；將第一、第二、第三相三個繞組的第一線圈尾端Xl、yi、Z1相連作為中性點端子；將第一、第二、第三相三個繞組的第二線圈尾端x2、Y2> Z2作為相線端子；或者按另一方向，第一相繞組的第一線圈首端接第二相繞組的第二線圈首端b2，第二相繞組的第一線圈首端Id1接第三相繞組的第二線圈首端C2，第三相繞組的第一線圈首端C1接第一相繞組的第二線圈首端a2 ;也可以將任意相的第一、第二兩個線圈任意調換；或者也可以將全部線圈的尾端換成首端，首端換成尾端仍按上述接法連接，并可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量用；六角形接線方式為第一相繞組的第一線圈首端％同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端yi相連，第二相繞組的第一線圈首端h第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的和線線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端b2相連，第二相繞組的第二線圈尾端72同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；或者按另一方向，第一相繞組的第一線圈首端&1接第二相繞組的第二線圈首端匕，第二相繞組的第二線圈尾端y2接第一相繞組的第一線圈尾端Z1，第三相繞組的第一線圈首端C1接第一相繞組的第二線圈首端a2，第一相繞組的第二線圈尾端X2接第二相繞組的第一線圈尾端Y1，第二相繞組的第一線圈首端匕接第三相繞組的第二線圈首端C2，第三相繞組的第二線圈尾端Z2接第一相繞組的第一線圈尾端X1 ;從任意三個不相鄰的連接點引出相線端子；也可以將任意相的第一、第二兩個線圈任意調換；并可根據需要在各個線圈的連接點引出接線端子供測量用。
6.根據權利要求2所述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其特征在于，所述三相變壓器的每相鐵芯柱上均有一組獨立的附加箔式三迭繞組，將三個箔式三迭繞組的九個線圈接成三星形或者單延邊六角形接線方式；其中，三星形接線方式為第一相繞組的任一線圈首端同第二相繞組的任一線圈首端和第三相繞組的任一線圈首端相連，組成三個對稱的星形繞組；再將三個星形繞組的任一不同相線圈的尾端用端子引出并連接起來，或經控制電器可以斷開其中任意一組星形繞組，可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出繞組端子供測量和切換控制用；單延邊六角形接線方式為第一相繞組的第一線圈首端B1同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端Y1相連，第二相繞組的第一線圈首端匕第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端匕相連，第二相繞組的第二線圈尾端72同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；然后將第一相繞組的第三線圈尾端X3同第二相繞組的第一線圈尾端Y1和第三相繞組第二線圈尾端Z2的連接點相連，將第二相繞組的第三線圈尾端y3同第一相繞組第二線圈尾端X2和第三相繞組第一線圈尾端Z1的連接點相連，將第三相繞組的第三線圈尾端Z3同第一相繞組第一線圈尾端X1和第二相繞組第二線圈尾端y2的連接點相連；也可以將每一相三個線圈的排序任意調換；從六角形任意三個不相鄰的線圈首端連接點去連接另一相繞組第三線圈首端端子，或從六角形任意三個不相鄰的線圈尾端連接點去連接另一相繞組第三線圈尾端端子；可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。
7.根據權利要求2所述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其特征在于，所述三相變壓器的每相鐵芯柱上均有一組獨立的帶中間抽頭的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成雙延邊六角形或者雙延邊三角形接線方式；其中，雙延邊六角形接線方式為第一相繞組的第一線圈首端B1同第二相繞組的第二線圈首端C2相連，第三相繞組的第二線圈尾端Z2同第二相繞組的第一線圈尾端Y1相連，第二相繞組的第一線圈首端匕第一相繞組的第二線圈首端a2相連，第一相繞組的第二線圈尾端X2同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連，第三相繞組的第一線圈首端C1同第二相繞組的第二線圈首端匕相連，第二相繞組的第二線圈尾端I2同第一相繞組的第一線圈尾端X1相連；aia3為的延長邊，a2a4為x2a2的延長邊，Id1Id3為Y1Id1的延長邊，b2b4為y2b2的延長邊，C1C3為Z1C1的延長邊，C2C4為Z2C2的延長邊；也可以六個線圈的首端a17 a2, h1, h2, C1, C2換成中間抽頭ar，a2,， ，' j Cl'，C2'，艮 P ￡li' C2'，^2' Υ ι'，I *J^ 3-2'，^2'/ *J^ bg'，貝 U ￡1^'，CI3 7 &2' &4，hv b3, h2, b4, C1, c3, c2, C4分別為各個線圈的延長邊；同理,也可將延長邊往各線圈的尾端方向延長；還可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用；雙延邊三角形接線方式為即第一相繞組的第一線圈首端B1同第二相繞組的第一線圈尾端Y1相連；第二相繞組的第一線圈首端匕同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連；第三相繞組的第一線圈首端(^同第一相繞組的第一線圈尾端^相連；構成第一個正序連接的三角形；而第一相繞組的第二線圈首端a2同第三相繞組的第二線圈尾端Z2相連；第三相繞組的第二線圈首端C2同第二相繞組的第二線圈尾端y2相連；第二相繞組的第二線圈首端b2同第一相繞組的第二線圈尾端X2相連；構成第二個負序連接的三角形；aiai,為的延長邊，a2a2,為x2a2的延長邊，Id1Id1,為Y1Id1的延長邊，b2b2,為y2b2的延長邊，C1C1,為Z1C1的延長邊，C2C2,為Z2C2,的延長邊；在延長邊上也可適當增加抽頭供電容切換調控用；同理，也可將延長邊往各線圈的尾端方向延長；還可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。
8.根據權利要求2所述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其特征在于，所述三相變壓器的每相鐵芯柱上均有一組獨立的附加箔式雙迭繞組，將三個箔式雙迭繞組的六個線圈接成如下雙三角形接線方式即第一相繞組的第一線圈首端％同第二相繞組的第一線圈尾端Y1相連；第二相繞組的第一線圈首端匕同第三相繞組的第一線圈尾端Z1相連；第三相繞組的第一線圈首端C1同第一相繞組的第一線圈尾端^相連；構成第一個正序連接的三角形。而第一相繞組的第二線圈首端％同第三相繞組的第二線圈尾端Z2相連；第三相繞組的第二線圈首端C2同第二相繞組的第二線圈尾端y2相連；第二相繞組的第二線圈首端b2同第一相繞組的第二線圈尾端X2相連；構成第二個負序連接的三角形；可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量用。
9.根據權利要求2所述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其特征在于，所述單相變壓器的原、副繞組是用單根絕緣金屬導體或單層金屬箔以絕緣層隔開后卷繞成線圈，再同芯套裝在同一鐵芯柱上；單相變壓器的每一組附加容性繞組是采用箔式雙迭繞組，其兩個線圈是采用首尾串聯(lián)；所采用的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組附加容性繞組可以是各自獨立的，也可以是互相并聯(lián)的，可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。
10.根據權利要求2所述的防雷消諧無功功率補償容性變壓器，其特征在于，所述單相變壓器的原、副繞組是用單根絕緣金屬導體或單層金屬箔以絕緣層隔開后卷繞成線圈，再同芯套裝在同一鐵芯柱上；單相變壓器的每一組附加容性繞組是采用箔式雙迭繞組，每兩組箔式雙迭繞組的四個線圈是采用互相交叉連接的；所采用的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組附加容性繞組可以是各自獨立的，也可以是互相并聯(lián)的，可根據需要在各個線圈的連接點或首端、尾端引出接線端子供測量和切換控制用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種防雷消諧無功功率補償容性變壓器，包括鐵芯；其改進之處是，該變壓器每一相鐵芯柱上每一個電壓側工作繞組采用單層金屬箔或單匝導體加以絕緣繞制的，變壓器第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組獨立附加繞組的每一相鐵芯柱上的每個繞組用互相絕緣的兩層或三層金屬箔加以絕緣迭一起并繞起來成為兩個或三個同心線圈，即為箔式雙迭繞組或箔式三迭繞組；附加繞組投入組數或線圈數采用手動投切或采用功率因數自動補償裝置根據負載功率因數變化情況實行自動投切；具有安全可靠和優(yōu)越的節(jié)能效果，用于超高壓特高壓產品中，減少輸變電設施中諧波污染和電能損耗。
文檔編號H01F27/30GK102891000SQ20111019985
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權日2011年7月18日
發(fā)明者尤大千 申請人:尤大千