專利名稱:抗三相不平衡的調(diào)容變壓器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種抗三相不平衡的調(diào)容變壓器，包括三相低壓繞組，所述每相低壓繞組包括匝數(shù)相等的第一線圈組和第二線圈組。本實用新型調(diào)容變壓器的低壓繞組突破了傳統(tǒng)的三段式繞制方式，只采用兩組匝數(shù)相等的線圈進(jìn)行繞制，該結(jié)構(gòu)使得調(diào)容變壓器可實現(xiàn)在小容量時采用Yzn11聯(lián)結(jié)，這種聯(lián)結(jié)方式具有較強(qiáng)的承受不平衡負(fù)載的能力，即具有較強(qiáng)的單相供電能力，這對于三相負(fù)載難以平衡的地方（比如農(nóng)村和山區(qū)）特別適用；再者，兩組匝數(shù)相等，故而匝數(shù)可以任意確定，因此能夠選擇最省材料的設(shè)計，并且兩組繞組容易排布使窗口填充系數(shù)高。
【專利說明】
抗三相不平衡的調(diào)容變壓器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于電力行業(yè)變壓器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗三相不平衡的調(diào)容變壓器。【背景技術(shù)】
[0002]有載調(diào)容變壓器是一種具有大小兩種額定容量的變壓器，根據(jù)負(fù)荷大小，利用相應(yīng)的調(diào)容開關(guān)在不切斷電源的情況下來切換變壓器繞組的連接方式，繼而實現(xiàn)變壓器在兩種不同容量之間的切換。
[0003]目前，有載調(diào)容變壓器比較普遍使用的是高壓側(cè)繞組為D-Y轉(zhuǎn)換、低壓側(cè)繞組為并串轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)，而低壓側(cè)繞組的并串轉(zhuǎn)換需要把低壓繞組分成三段，這種三段式低壓繞組的調(diào)容變壓器在小容量時采用YynO聯(lián)結(jié)，而隨著單相用電設(shè)備功率越來越大，數(shù)量越來越多，臨時用電、線路故障及季節(jié)性用電等因素造成配電變壓器三相負(fù)荷不平衡時，YynO聯(lián)結(jié)會導(dǎo)致以下問題:(1)增加線損和變壓器損耗;(2)降低變壓器出力；(3)中性點產(chǎn)生位移，相電壓或升高至線電壓，燒壞用電設(shè)備；(4)變壓器出口電壓不均衡，用戶端三相電壓偏差較大，電壓質(zhì)量得不到保證;(5)產(chǎn)生諧波電壓污染電網(wǎng)。【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)節(jié)能的抗三相不平衡的調(diào)容變壓器。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種抗三相不平衡的調(diào)容變壓器，包括三相低壓繞組和三相高壓繞組，所述每相低壓繞組包括匝數(shù)相等的第一線圈組和第二線圈組。本實用新型調(diào)容變壓器的低壓繞組突破了傳統(tǒng)的三段式繞制方式，只采用兩組匝數(shù)相等的線圈進(jìn)行繞制，該結(jié)構(gòu)使得調(diào)容變壓器可實現(xiàn)在小容量時采用Yznll聯(lián)結(jié)， 這種聯(lián)結(jié)方式具有較強(qiáng)的承受不平衡負(fù)載的能力，即具有較強(qiáng)的單相供電能力，這對于三相負(fù)載難以平衡的地方(比如農(nóng)村和山區(qū))特別適用;再者，兩組匝數(shù)相等，故而匝數(shù)可以任意確定，因此能夠選擇最省材料的設(shè)計，并且兩組繞組容易排布使窗口填充系數(shù)高。
[0006]作為優(yōu)選，所述第一線圈組和第二線圈組分別由一段線圈構(gòu)成，兩段線圈的匝數(shù)相等。
[0007]再進(jìn)一步的，處于大容量狀態(tài)時，所述繞組采用Dynl 1聯(lián)結(jié)方式;切換至小容量時， 所述繞組采用Yznl 1聯(lián)結(jié)方式。
[0008]所述第一線圈組和第二線圈組呈軸向?qū)ΨQ分布或幅向分布繞制。
[0009]或進(jìn)一步的，所述第一線圈組和第二線圈組呈平行并列繞制或者重疊繞制并且換位。
[0010]本實用新型調(diào)容變壓器在小容量時采用Yznll聯(lián)結(jié)，具有較強(qiáng)的承受不平衡負(fù)載的能力，即具有較強(qiáng)的單相供電能力，這對于三相負(fù)載難以平衡的地方(比如農(nóng)村和山區(qū)) 特別適用；且具有良好的防雷擊特性，特別適于在多雷地區(qū)或土壌電阻率高的地區(qū)作防雷變壓器用。
[0011] —般而言，普通變壓器的Yznll聯(lián)結(jié)成本會比YynO聯(lián)結(jié)的高，然而在調(diào)容變壓器這個特殊情況下，YynO聯(lián)結(jié)的低壓側(cè)繞組是采用并串結(jié)構(gòu)，即把低壓繞組分成三段;在確定這三段繞組匝數(shù)時必須作四舍五入的處理，這導(dǎo)致只有很少數(shù)量的匝數(shù)才能滿足電壓比的誤差要求，而這些滿足電壓比誤差要求的匝數(shù)并不是最省材料的，因而所得到的調(diào)容變壓器是不經(jīng)濟(jì)的;從變壓器制造角度來說，分成三段的繞組在排布上不容易排好，使窗口填充系數(shù)不高；
[0012] 而通過兩段式的低壓繞組的設(shè)計，實現(xiàn)了調(diào)容變壓繞組采用Yznll聯(lián)結(jié)，其低壓側(cè)繞組的匝數(shù)可以任意確定，因此能夠選擇最省材料的設(shè)計，并且兩組繞組容易排好使窗口填充系數(shù)高;這些因素導(dǎo)致在調(diào)容變壓器這個特殊情況下，采用Yznll聯(lián)結(jié)的調(diào)容變壓器成本反而比YynO聯(lián)結(jié)的低。
[0013]綜上所述，本實用新型的有益效果是:本實用新型設(shè)計巧妙，通過兩組式的低壓繞組，實現(xiàn)了調(diào)容變壓器的Yznll聯(lián)結(jié)方式;在經(jīng)濟(jì)節(jié)能的同時，具有有效抗三相不平衡的效果和可靠的防雷作用?！靖綀D說明】

[0014]圖1為本發(fā)明處于小容量時的高壓側(cè)繞組的電路示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明處于大容量時的高壓側(cè)繞組的電路示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明處于小容量時的高壓側(cè)繞組的另一種電路示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明處于大容量時的高壓側(cè)繞組的另一種電路示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明處于小容量時的低壓側(cè)繞組的電路示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明在容量轉(zhuǎn)換過程中的低壓側(cè)繞組的電路示意圖一。
[0020]圖7為本發(fā)明在容量轉(zhuǎn)換過程中的低壓側(cè)繞組的電路示意圖二。[0021 ]圖8為本發(fā)明處于大容量時的低壓側(cè)繞組的電路示意圖。
[0022]圖9為本發(fā)明處于小容量時的低壓側(cè)繞組的另一種電路示意圖。
[0023]圖10為本發(fā)明處于大容量時的低壓側(cè)繞組的另一種電路示意圖。
[0024]圖11為本發(fā)明處于小容量時的低壓側(cè)繞組的再一種電路示意圖。
[0025]圖12為本發(fā)明處于大容量時的低壓側(cè)繞組的再一種電路示意圖。
[0026]圖13為本發(fā)明的調(diào)容開關(guān)的低壓側(cè)繞組中的各個真空滅弧室的動作時序圖。
[0027]其中，K表示真空滅弧室，符號“日”表示真空滅弧室處于合閘狀態(tài)，符號“目”表示真空滅弧室處于分閘狀態(tài);R代表過渡電阻;T表示時間?！揪唧w實施方式】
[0028]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本實用新型方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。[〇〇29] 一種抗三相不平衡的調(diào)容變壓器，包括三相高壓繞組、三相低壓繞組、有載調(diào)容開關(guān)及構(gòu)成變壓器的其他金屬和非金屬結(jié)構(gòu)件；
[0030]每一相的低壓繞組包括匝數(shù)相等的兩段線圈，這兩段線圈通過軸向?qū)ΨQ分布繞制在鐵芯上，當(dāng)然，于其他實施例中，也可以是兩段線圈幅向分布繞制在鐵芯上，或是兩段線圈平行并列繞制在鐵芯上，又或者是兩段線圈重疊繞制并且換位；
[0031]本實施例中，每一相低壓繞組包括兩段線圈，也可以是采用有多段線圈組合而成的第一線圈組和第二線圈組，兩組線圈組的匝數(shù)相等，分別軸向?qū)ΨQ分布繞制在鐵芯上，也能達(dá)到同樣的技術(shù)效果；
[0032]所述有載調(diào)容開關(guān)包括高壓線圈切換系統(tǒng)、低壓線圈切換系統(tǒng)及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以一相為例，每一相中，如圖1、2所示，所述高壓線圈切換系統(tǒng)包括角接真空滅弧室K2、星接真空滅弧室K1及并聯(lián)有過渡電阻R的高壓過渡真空滅弧室Kg，所述角接真空滅弧室K2在合閘時使高壓線圈呈現(xiàn)三角形聯(lián)結(jié)，星接真空滅弧室K1在合閘時使高壓線圈呈現(xiàn)星形聯(lián)結(jié)；具體的，在本實施例中，所述高壓過渡真空滅弧室與所述角接真空滅弧室串聯(lián)連接;在其他實施例中，該高壓過渡真空滅弧室也可以與星接真空滅弧室串聯(lián)連接，或者如圖3、4所示，在角接真空滅弧室K2和星接真空滅弧室K1分別串聯(lián)一個高壓過渡真空滅弧室Kg，且該高壓過渡真空滅弧室均并聯(lián)連接有一過渡電阻R。
[0033]具體的，以一相為例，如圖5-8所示，每一相所述低壓切換系統(tǒng)包括第一并聯(lián)真空滅弧室Kb 1、第二并聯(lián)真空滅弧室Kb2、第三并聯(lián)真空滅弧室Kb3、串聯(lián)真空滅弧室Kc、并聯(lián)有過渡電阻R的低壓過渡真空滅弧室Kg;當(dāng)然，于其他實施例中，也可以是將過渡電阻R與所述低壓過渡真空滅弧室Kg串聯(lián)連接，過渡電阻R串聯(lián)至所述低壓過渡真空滅弧室Kg以構(gòu)成過渡支路，該過渡支路可以并聯(lián)在第二并聯(lián)真空滅弧室Kb2的兩端，如圖9、10所示;或者是，也可以將該過渡支路并聯(lián)在第三并聯(lián)真空滅弧室Kb3的兩端，如圖11、12所示;其中，圖9、11所示時，調(diào)容變壓器處于小容量狀態(tài)；圖10、12所示時，調(diào)容變壓器的處于大容量狀態(tài)。
[0034]所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括一套永磁機(jī)構(gòu)和與該永磁機(jī)構(gòu)配合的傳動裝置，通過該傳動裝置往復(fù)驅(qū)動所有的真空滅弧室動作，使各真空滅弧室按設(shè)計好的時序進(jìn)行分閘與合閘動作，進(jìn)而改變變壓器繞組中的各線圈連接方式，以達(dá)到調(diào)節(jié)變壓器容量的目的；
[0035]圖9-12的具體切換過程本實施例就不再贅述，主要闡述下圖5-8所示狀態(tài)的切換過程，具體的，a相的第一段線圈Lai與第二段線圈La2的匝數(shù)相等，第一段線圈Lai的前端分別與所述的第一并聯(lián)真空滅弧室Kbl、串聯(lián)真空滅弧室Kc連接，第一段線圈Lai的后端連接所述的第二并聯(lián)真空滅弧室Kb2;第二段線圈La2的后端連接所述的第三并聯(lián)真空滅弧室 Kb3；[〇〇36]為了表述方便，將圖5中第一段線圈Lai與第二并聯(lián)真空滅弧室Kb2之間標(biāo)注為節(jié)點m，將第二段線圈La2與第二并聯(lián)真空滅弧室Kb2之間標(biāo)注為節(jié)點n，通過導(dǎo)線1將a相的節(jié)點m連接至c相的節(jié)點n，通過導(dǎo)線2將b相的節(jié)點m連接至a相的節(jié)點n，通過導(dǎo)線3將c相的節(jié)點m連接至b相的節(jié)點n;
[0037]故而，當(dāng)調(diào)容變壓器處于小容量狀態(tài)時，低壓繞組參考圖5所示，高壓繞組參考圖1 所示:
[0038]小容量狀態(tài)時，每一相低壓繞組中的串聯(lián)真空滅弧室Kc處于合閘狀態(tài)，同時第一并聯(lián)真空滅弧室Kbl、第二并聯(lián)真空滅弧室Kb2、第三并聯(lián)真空滅弧室Kb3及低壓過渡真空滅弧室Kg處于分閘狀態(tài)，此時變壓器低壓繞組中某一相的一段線圈與另外一相的一段線圈呈現(xiàn)反向串聯(lián)連接;具體的，a相的第二段線圈La2反向串接b相的第一段線圈Lbl，b相的第二段線圈Lb2反向串接c相的第一段線圈Lcl，c相的第二段線圈Lc2反向串接a相的第一段線圈 Lai，使a、b、c三相的低壓繞組呈現(xiàn)zn聯(lián)結(jié)。
[0039]而此時，如圖1所示，每一相的高壓線圈切換系統(tǒng)中高壓過渡真空滅弧室Kg和星接真空滅弧室K1處于合閘狀態(tài)，同時角接真空滅弧室K2處于分閘狀態(tài)，三相高壓線圈呈星形聯(lián)結(jié)；
[0040]當(dāng)需要切換變壓器的容量至大容量時，調(diào)容開關(guān)中的永磁機(jī)構(gòu)向上或向下動作一次，傳動裝置帶動低壓線圈切換系統(tǒng)和高壓線圈切換系統(tǒng)中的各個真空滅弧室按照如下時序進(jìn)行動作:
[0041](首先描述低壓線圈切換系統(tǒng)的各個真空滅弧室的動作過程，與此同時，高壓線圈切換系統(tǒng)的各個真空滅弧室的動作同時進(jìn)行，稍后再進(jìn)行描述);此時，低壓線圈切換系統(tǒng)中每一相的各真空滅弧室將按照以下時序進(jìn)行動作:首先將低壓過渡真空滅弧室Kg分閘， 過渡電阻R接通，如圖6所示；當(dāng)?shù)蛪哼^渡真空滅弧室Kg滅弧后，接著將第一并聯(lián)真空滅弧室 Kbl、第二并聯(lián)真空滅弧室Kb2、第三并聯(lián)真空滅弧室Kb3均合閘，如圖7所示;然后將串聯(lián)真空滅弧室Kc分閘，如圖8所示，所述第一并聯(lián)真空滅弧室Kbl、第二并聯(lián)真空滅弧室Kb2、第三并聯(lián)真空滅弧室Kb3處于合閘狀態(tài)，同時所述串聯(lián)真空滅弧室Kc和低壓過渡真空滅弧室Kg 處于分閘狀態(tài)，變壓器低壓繞組每一相中的第一段線圈和第二段線圈呈現(xiàn)并聯(lián)連接;三相都如此循環(huán)連接組成新的繞組，再按星形聯(lián)結(jié)方式把三相繞組進(jìn)行聯(lián)結(jié)，即得到低壓繞組的yn聯(lián)結(jié);通過設(shè)置五個真空滅弧室，保證低壓繞組在不間斷電流情況下由zn聯(lián)結(jié)到y(tǒng)n聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)換時可靠效滅弧，達(dá)到切換容量的目的。
[0042]如圖13所示，為低壓線圈切換系統(tǒng)在切換過程中各個真空滅弧室的動作時序圖； 具體的，將永磁機(jī)構(gòu)動作一次的時間劃分成T1-T4四個時間段，而永磁機(jī)構(gòu)每動作一次時， 整個過程中需要考慮滅弧的地方也就是真空滅弧室由合閘到分閘的時候，而真空滅弧室由分閘到合閘的過程中產(chǎn)生的弧則可忽略不計；[〇〇43]具體的，處于T1時刻時，Kg開始由合閘到分閘，而T1-T3這段時間則供Kg進(jìn)行滅弧；當(dāng)?shù)竭_(dá)T3時刻時，Kg已經(jīng)有足夠的時間來實現(xiàn)可靠滅弧，即可對Kb 1、Kb2、Kb3進(jìn)行由分閘到合閘的操作，(而分閘到合閘的過程中產(chǎn)生的弧可忽略不計)，故而T3-T4的時間間隔可以設(shè)置的很短，由圖中可知;經(jīng)過短暫停頓后，到達(dá)T4時刻，將Kc由合閘到分閘，完成轉(zhuǎn)換。 由圖13可知，整個轉(zhuǎn)換過程中，只有在低壓過渡真空滅弧室Kg由合閘到分閘需要時間來滅弧，而Kbl、Kb2、Kb3進(jìn)行由分閘到合閘的操作幾乎不需要時間來滅弧，故而我們可以將大部分時間分配給Kg滅弧，即圖13中的T2-T3可以設(shè)置的較長，在保證了有效滅弧的同時，還保證了整個切換過程的滅弧時間處于很短的范圍內(nèi)。
[0044]反之，當(dāng)需要將三相低壓線圈由yn聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)換為zn聯(lián)結(jié)時，以一相為例，步驟具體如下:串聯(lián)真空滅弧室Kc先合閘；然后第一并聯(lián)真空滅弧室Kbl、第二并聯(lián)真空滅弧室Kb2、第三并聯(lián)真空滅弧室Kb3分閘；最后低壓過渡真空滅弧室Kg合閘，完成轉(zhuǎn)換，其他細(xì)節(jié)不再贅述；
[0045]驅(qū)動機(jī)構(gòu)在驅(qū)動低壓線圈切換系統(tǒng)各個真空滅弧室動作的同時，也驅(qū)動著高壓線圈切換系統(tǒng)每一相中各個真空滅弧室按照以下時序進(jìn)行動作:
[0046]首先高壓過渡真空滅弧室Kg分閘；接著將角接真空滅弧室K2合閘；然后將星接真空滅弧室K1分閘；最后將高壓過渡真空滅弧Kg分閘，完成轉(zhuǎn)換；反之，當(dāng)需要高壓線圈由角接轉(zhuǎn)換為星接時，步驟相反。
[0047]綜上所述，本調(diào)容變壓器處于小容量狀態(tài)時，所述繞組采用Yznll聯(lián)結(jié)方式；切換至大容量時，所述繞組采用Dynl 1聯(lián)結(jié)方式。
[0048]首先，低壓繞組的兩段式線圈結(jié)構(gòu)，使得調(diào)容變壓器的低壓繞組實現(xiàn)了由yn聯(lián)結(jié)到zn聯(lián)結(jié)或由zn聯(lián)結(jié)到y(tǒng)n聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)變;調(diào)容變壓器小容量時采用Yznll聯(lián)結(jié)，具有具有較強(qiáng)的承受不平衡負(fù)載的能力，即具有較強(qiáng)的單相供電能力，這對于三相負(fù)載難以平衡的地方 (比如農(nóng)村和山區(qū))特別適用；同時，低壓側(cè)采用兩段式線圈組合，實現(xiàn)了切換至小容量時， 低壓繞組的zn聯(lián)結(jié)方式具有良好的防雷擊特性，特別適于在多雷地區(qū)或土壌電阻率高的地區(qū)作防雷變壓器用。
[0049]本實用新型的低壓側(cè)繞組是分成匝數(shù)相等的兩段，匝數(shù)可以任意確定，因此能夠選擇最省材料的設(shè)計，并且兩段繞組容易排好使窗口填充系數(shù)高。這些因素導(dǎo)致在調(diào)容變壓器這個特殊情況下，Yznll聯(lián)結(jié)的調(diào)容變壓器成本反而比YynO聯(lián)結(jié)的低。
[0050]再者，與本實用新型適配的調(diào)容開關(guān)采用真空滅弧室組成高壓繞組切換系統(tǒng)和低壓繞組切換系統(tǒng)，有效地解決了高壓側(cè)和低壓側(cè)的滅弧問題，免維護(hù)，壽命長；用永磁機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，切換動作完成迅速，由切換產(chǎn)生的操作過電壓的持續(xù)時間和電壓波形畸變的持續(xù)時間也相應(yīng)地縮短。另外，于本實施例中，所有的真空滅弧室均為帶有動、靜觸頭的真空管，其可靠性高，能保證有效進(jìn)行滅弧。
[0051]顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。 基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種抗三相不平衡的調(diào)容變壓器，包括三相低壓繞組和三相高壓繞組，其特征在于: 所述每相低壓繞組包括匝數(shù)相等的第一線圈組和第二線圈組。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗三相不平衡的調(diào)容變壓器，其特征在于:所述第一線圈組和 第二線圈組分別由一段線圈構(gòu)成，兩段線圈的匝數(shù)相等。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗三相不平衡的調(diào)容變壓器，其特征在于:處于大容量狀 態(tài)時，所述繞組采用Dynll聯(lián)結(jié)方式;切換至小容量時，所述繞組采用Yznll聯(lián)結(jié)方式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗三相不平衡的調(diào)容變壓器，其特征在于:所述第一線圈組和 第二線圈組呈軸向?qū)ΨQ分布或幅向分布繞制。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗三相不平衡的調(diào)容變壓器，其特征在于:所述第一線圈組和 第二線圈組呈平行并列繞制或者重疊繞制并且換位。
【文檔編號】H01F29/00GK205723126SQ201620336262
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】吳正文, 姜方軍
【申請人】浙江寶威電氣有限公司