專利名稱：三相變兩相平衡變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力變壓器，特別是一種將對(duì)稱的三相電力系統(tǒng)變換為電壓互為90°電角度的兩相系統(tǒng)或者是進(jìn)行反變換的三相變兩相平衡變壓器。
目前，國(guó)內(nèi)外電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)通常采用兩相制，一相接上行線，一相接下行線。由于采用普通Y/△型電力變壓器供電，將產(chǎn)生很大的負(fù)序電流，給三相電力系統(tǒng)帶來(lái)很大的不良影響，因此許多國(guó)家電氣化鐵路采用了平衡變壓器供電。其中國(guó)外生產(chǎn)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(guó)生產(chǎn)的有阻抗匹配平衡變壓器。平衡變壓器的特點(diǎn)是低壓側(cè)兩相電壓之間互為90°電角度，當(dāng)兩相負(fù)荷電流相等時(shí)，高壓側(cè)三相電流既平衡，又對(duì)稱；當(dāng)兩相負(fù)荷電流不相等時(shí)，高壓側(cè)三相電流仍平衡，但不對(duì)稱，不過(guò)其對(duì)稱性大大優(yōu)于Y/△電力變壓器，斯科特平衡變壓器高壓側(cè)沒有中性點(diǎn)接地，高壓繞組要按全絕緣(線電壓)設(shè)計(jì)，使成本升高，特別是不適合于我國(guó)高壓輸電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的運(yùn)行方式，但由于低壓側(cè)兩相之間沒有電氣聯(lián)系，它既可用于直供或BT供電方式，也可用于AT供電方式，目前在日本、南朝鮮和歐美一些國(guó)家采用，我國(guó)鄭州至武昌電氣化鐵路也采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，但由于三角形回路電流為不平衡系，因此，任何運(yùn)行情況都存在較大的環(huán)流，增加了附加損耗，另外高壓側(cè)無(wú)中性點(diǎn)接地，高壓繞組須按全絕緣設(shè)計(jì)，使成本增加，目前在我國(guó)臺(tái)灣和少數(shù)國(guó)家采用。伍德橋平衡壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)可以直接接地，高壓繞組可以按分級(jí)絕緣(相電壓)設(shè)計(jì)，在低壓側(cè)有三角形回路，但低壓繞組互相有電氣聯(lián)系，兩引出線沒有公共點(diǎn)，只能用于AT供電方式，目前在日本采用。我國(guó)生產(chǎn)的阻抗匹配平衡變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)可直接接地，低壓側(cè)有三角形回路，兩相回路有公共點(diǎn)可接鐵軌，但低壓側(cè)繞組有電氣聯(lián)系，B相繞組復(fù)雜，阻抗匹配困難，只能用于直供和BT供電方式。我國(guó)提出的Y/＞/接線平衡變壓器，高壓側(cè)中性點(diǎn)可直接接地，低壓側(cè)有三角形回路，低壓側(cè)繞組兩相之間沒有電氣聯(lián)系，它既可用于BT供電方式，也可用于AT供電方式，其鐵心利用率高，但繞組材料利用率不高，目前未見廠家研制。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本實(shí)用新型的目的，乃是為電氣化鐵路的牽引供電提供一種現(xiàn)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(zhì)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(cè)引出中性點(diǎn)接地，使其適合于我國(guó)高壓輸電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的運(yùn)行方式，同時(shí)使其高壓繞組可按分級(jí)絕緣設(shè)計(jì)，降低制造成本。
本實(shí)用新型的解決方案如下。它仍然具有繞組匝數(shù)分別為Wa、Wb的兩相側(cè)繞組1、2，變壓器采用兩相三柱式鐵芯，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。而其特征之處在于，三相側(cè)具有繞組匝數(shù)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(shù)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(gòu)成三相側(cè)A相，繞組4與5尾尾串聯(lián)構(gòu)成三相側(cè)B相，繞組4與6尼首串聯(lián)構(gòu)成三相側(cè)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(diǎn)為接地點(diǎn)或稱中性點(diǎn)O。
具有上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型，其繞組布置和線徑選擇原則及阻抗計(jì)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(shù)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(nèi)層，繞組5和6分別布置在b相柱的最外層和最內(nèi)層，或者5和6對(duì)換位置。各繞組按經(jīng)濟(jì)電流密度和動(dòng)、熱穩(wěn)定要求選擇線徑。a相柱上每?jī)蓚€(gè)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?jī)蓚€(gè)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(gè)短路阻抗值均統(tǒng)一折算到繞組3的匝數(shù)WA1，各個(gè)短路抗的設(shè)計(jì)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(cè)四個(gè)引出端互相短接時(shí)，從三相側(cè)看進(jìn)的三相短路阻抗相等以及中性點(diǎn)O接地時(shí)沒有零序電流流入大地。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型加以進(jìn)一步說(shuō)明。
附圖為本實(shí)用新型的接線原理圖，參見附圖，這種變壓器各繞組匝數(shù)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(cè)相電壓與兩相側(cè)相電壓之比。其接線方式保證了Ea.=jEb.]]>。以變壓器兩相側(cè)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(cè)與兩相側(cè)電流矩陣方程為Ι&Agr;.Ι&Bgr;.Ι&KHgr;.=1&Kgr;230-1333-13-33Ia.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(dāng)Ia.=jIb.]]>時(shí)，
既平衡，又對(duì)稱當(dāng)Ia.≠jIb.]]>時(shí)，保持平衡。
這種變壓器a相芯柱上每?jī)蓚€(gè)繞組之間的短路阻抗設(shè)計(jì)原則為34Z1-3+14(Z1-4-Z3-4)=ZK]]>式中ZK為已知條件給的兩相側(cè)兩相同時(shí)短路時(shí)，從三相側(cè)看進(jìn)的每相短路阻抗。b相芯柱上每?jī)蓚€(gè)繞組之間的短路阻抗設(shè)計(jì)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(cè)看進(jìn)的每相短路阻抗相等以及中性點(diǎn)O接地時(shí)沒有零序電流流入大地．詳細(xì)論述將發(fā)表于《變壓器》雜志．本實(shí)用新型主要用于電氣化鐵路做牽引變壓器，或者進(jìn)行兩相變?nèi)嗄孀儞Q做所用變或地區(qū)供電變壓器，也可用于兩個(gè)單相負(fù)荷的工廠或礦山用戶。其特點(diǎn)是兩相側(cè)a相和b相繞組簡(jiǎn)單，互相獨(dú)立，無(wú)電氣聯(lián)系，用于直供或BT供電方式，有公共點(diǎn)可接鐵軌；本實(shí)用新型還可用于AT供電方式。變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)可以直接接地，在兩相側(cè)任意對(duì)稱或不對(duì)稱負(fù)載情況下，中性點(diǎn)接地?zé)o零序電流流過(guò)，適合于我國(guó)高壓輸電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的運(yùn)行方式，高壓繞組絕緣可按相電壓設(shè)計(jì)，降低了成本高壓側(cè)三相激磁電流中的三次諧波電流分量是一組對(duì)稱的負(fù)序電流，不會(huì)流過(guò)中性點(diǎn)形成零序電流，所以不會(huì)對(duì)鄰近的通訊線路產(chǎn)生電磁干擾，其性能優(yōu)于目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的斯科特平衡變壓器。
權(quán)利要求1．一種三相變兩相平衡變壓器，具有繞組匝數(shù)分別為Wa、Wb的兩相側(cè)繞組(1)、(2)，變壓器鐵芯采用兩相三柱式鐵芯，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。其特征在于A)三相側(cè)具有繞組匝數(shù)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(shù)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(gòu)成三相側(cè)的A相，繞組(4)與(5)尾尾相連構(gòu)成三相側(cè)的B相，繞組(4)與(6)尾首相連構(gòu)成三相側(cè)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(tǒng)一折算到繞組匝數(shù)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(dāng)繞組(1)和(2)同時(shí)短路后從三相側(cè)看進(jìn)去的每相阻抗。
2．如權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于，各繞組的匝數(shù)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(cè)相電壓與兩相側(cè)相電壓之比。
3．如權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于，短路阻抗Z1-3、Z1-4、Z3-4、Z2-5、Z2-6和Z5-6的數(shù)值采用忽略電阻后的純電抗數(shù)值。
專利摘要三相變兩相平衡變壓器由兩組側(cè)繞組1、2和三相側(cè)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(gòu)成,繞組3構(gòu)成三相側(cè)A相,繞組4與5相串聯(lián)構(gòu)成B組,繞組4與6相串聯(lián)構(gòu)成C組,其中繞組4為B相與C相所共用。該變壓器主要用于電氣化鐵路做牽引供電變壓器,也可進(jìn)行兩相變?nèi)喽鏊没虻貐^(qū)供電變壓器,三相側(cè)有中性點(diǎn)可以接地,尤其適合于我國(guó)高壓輸電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地的運(yùn)行方式。
文檔編號(hào)H01F30/14GK2328088SQ9823069
公開日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1998年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月11日
發(fā)明者劉光曄 申請(qǐng)人:劉光曄