專利名稱:三相變二相和三相平衡變壓器的制作方法
本發(fā)明是將對(duì)稱三相工業(yè)電力系統(tǒng)變換為二相電力系統(tǒng)，二相為幅值相等，相位差為90°電角度的二相電力系統(tǒng)。(或?qū)⒍嚯娏ο到y(tǒng)變換為對(duì)稱三相電力系統(tǒng))具有第三電壓抽頭的平衡變壓器。
本發(fā)明是變壓器接線方式和線圈配置的發(fā)明。
本發(fā)明的任務(wù)，是將三相電力系統(tǒng)變換成二相電力系統(tǒng)。同時(shí)取得另一組三相對(duì)稱電力系統(tǒng)?；?qū)⑸鲜龆嚯娏ο到y(tǒng)變換為三相電力系統(tǒng)。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于平衡變壓器的次邊線圈由a2，a3，b2，b3，b4，c2，c3線圈組成。二相引出端D、E與接地端O′間的EO′、DO′二向量是幅值相等，相位差為90°電角度，次邊線圈的電壓向量圖似底腳水平延伸的A字形，線圈連接中含有a2、b2、c2組成的O′FG正三角形。原邊線圈A1，B1，C1是星(Y)接或三角形接，由A，B，C端接入三相工業(yè)電力系統(tǒng)。可用通用的等截面三柱式鐵芯。如圖1。
各線圈的匝數(shù)有如下關(guān)系a2＝b2＝c2a3＝c3，可以為零。
b 3 = b 4 =3- 12·( c 2 + c 3 )]]>X＝c2/(c2+c3)b2，B1間的阻抗(漏抗)與a2，A1間的阻抗(漏抗)比是R。
R =6 X3 -3- 2]]>當(dāng)確實(shí)次邊三相抽頭電壓的X值，為某一實(shí)際采用值時(shí)，R值有確定的唯一值與X值對(duì)應(yīng)。
X＝a2/(a2+a3)確定的次邊三相電力系統(tǒng)電壓可以根據(jù)需要確定。a3＝c3＝0時(shí)，X＝1，次邊三相電壓是最大值。R＞0。
R根據(jù)X的值確定。b2與B1間，a2與A1間的阻抗(漏抗)依線圈之間和相對(duì)于鐵芯的距離而變化，改變b2與B1間，a2與A1間的距離或它們相對(duì)于鐵芯的距離，實(shí)現(xiàn)b2、B1間的阻抗(漏抗)與a2、A1間的阻抗(漏抗)比等于R。c2，C1線圈的各種尺寸、位置與a2，A1相同。
上述關(guān)系的線圈按圖1連接的變壓器，當(dāng)D、E兩引出端有相同的負(fù)荷電流時(shí)，三相電力系統(tǒng)的電流是平衡的，即幅值相等，相位差120°電角度，無(wú)零序電流，無(wú)負(fù)序電流。
由O′、F、G端引出對(duì)稱三相系統(tǒng)。
或?qū)⒈酒胶庾儔浩鞯腛′、D、E端接入二相電力系統(tǒng)(幅值相等、相位差90°電角度)，由A、B、C端得到三相電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)二相至三相系統(tǒng)的變換。
次邊具有兩組a3，a2，b3，b2，b4，c3，c2線圈時(shí)，可以連接成兩O′相連(接地)的對(duì)頂雙A接線。
三角形線圈仍具有原有功能。
或者兩D點(diǎn)、兩E點(diǎn)相連接成對(duì)口雙A接線，如圖2。
線圈在鐵芯上的布置有多種方案，既可以原邊線圈靠近鐵芯，又可以次邊線圈靠近鐵芯，根據(jù)容量、電壓等級(jí)、調(diào)壓開(kāi)關(guān)要求而異。
線圈b4，b3可分別分二段(組)或多段(組)交叉布置，以求滿足b3與B1間，b4與B1間等阻抗(漏抗)的要求。段(組)數(shù)目和位置，由絕緣要求、動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定確定。
兩組次邊線圈的對(duì)頂雙A接線平衡變壓器，一組b3，b4線圈與另一組b3，b4線圈可分別分二段(組)或多段(組)交叉布置，以求滿足四只線圈與B1線圈間的阻抗(漏抗)相等。段(組)數(shù)目和位置，由絕緣要求，動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定確定。
線圈的布置方案之一如圖3。
本發(fā)明尤其適用于做電氣化鐵道吸流變壓器供電方式或直接供電方式的牽引變電所的主變壓器。本平衡變壓器的原邊接于工業(yè)電力系統(tǒng)(例110Kv或以上)，中性點(diǎn)O可以接地，次邊二相分別向上、下行牽引網(wǎng)供電，O′端接鋼軌并接地，另一組三相系統(tǒng)向本變電所自用電、地區(qū)負(fù)荷、鐵路信號(hào)、通信設(shè)備供電，同時(shí)對(duì)牽引負(fù)荷和地區(qū)負(fù)荷的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。
原邊、次邊、三角形引出端的三種電壓值，分別由電力系統(tǒng)、牽引網(wǎng)和地區(qū)負(fù)荷等的電壓確定。
用本平衡變壓器的二相側(cè)做原邊，接入二相電力系統(tǒng)(幅值相等，相位差90°電角度)，例如斯科特變壓器的次邊，在本變壓器的三相側(cè)(A，B，C端)得到三相對(duì)稱系統(tǒng)?？捎糜谧冸娝杂秒?，或地區(qū)負(fù)荷。
中國(guó)目前用于電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)的Y/△-11接線電力變壓器，在二相牽引負(fù)荷電流相等時(shí)(相位差為60°電角度)，原邊負(fù)序電流占正序電流的50%，由于負(fù)荷電流太大，給電力系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)不利影響。
采用本平衡變壓器，當(dāng)二相牽引負(fù)荷電流相等時(shí)，原邊無(wú)負(fù)序電流，無(wú)零序電流。
當(dāng)一相電流為另一相電流的50%時(shí)，本平衡變壓器原邊的負(fù)序電流比Y/△-11接線變壓器原邊的負(fù)序電流減少24.4%。也就是說(shuō)在相同的牽引負(fù)荷條件下，可以減少電力系統(tǒng)的容量，以節(jié)約能源。
本平衡變壓器在滿足牽引負(fù)荷用電的同時(shí)，還可以利用次邊三角形引出端的三相電力系統(tǒng)向鐵路通信、信號(hào)設(shè)備、地區(qū)負(fù)荷、本變電所自用電供電。這樣可節(jié)省現(xiàn)行的鐵路信號(hào)自動(dòng)閉塞配電所、地區(qū)變、配電所，以及相應(yīng)的電源設(shè)備、線路、場(chǎng)地、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。還可以節(jié)省至少1臺(tái)本變電所自用電變壓器。
采用本平衡變壓器，在牽引供電系統(tǒng)中還可以實(shí)現(xiàn)牽引負(fù)荷無(wú)功功率的低壓補(bǔ)償或動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。這種低壓補(bǔ)償能比現(xiàn)行的牽引網(wǎng)電壓側(cè)補(bǔ)償，節(jié)省電容器容量的10%左右。
具有兩組次邊線圈a2，a3，b2，b3，b4，c2，c3的對(duì)頂雙A(O′，O″接地)接線的平衡變壓器，尤其適宜做自耦變壓器供電方式的牽引變電所的主變壓器，從而可以節(jié)省日本現(xiàn)行的斯科特(SCOTT)接線變壓器所必須的牽引變電所內(nèi)的兩臺(tái)自耦變壓器。并能降低開(kāi)關(guān)設(shè)備的電壓等級(jí)。次邊三相系統(tǒng)仍具有原有的功能。原邊O可以接地。
或采用兩臺(tái)具有一組次邊線圈的平衡變壓器，外部連接成對(duì)頂雙A(O′，O″接地)接線，做自耦變壓器供電方式的牽引變電所的主變壓器，也能節(jié)省兩臺(tái)牽引變電所內(nèi)的自耦變壓器，次邊三相系統(tǒng)仍具有原有功能。當(dāng)牽引變電所由吸流變壓器供電方式或直接供電方式向自耦變壓器供電方式過(guò)渡時(shí)，這將是最佳方案之一。
圖1為線圈連接及電壓向量圖，圖1-1為原邊線圖接線圖，圖1-2為原邊線圈電壓向量圖，圖1-3為次邊線圈接線圖，圖1-4為次邊線圈電壓向量圖。
圖中(A1)，(B1)，(C1)是原邊線圈，(A)，(B)，(C)為原邊端子及向量。(a2)，(a3)，(b2)，(b3)，(b4)，(c2)，(c3)為次邊線圈及向量，(O′)，(E)，(D)為二相側(cè)引出端子。(G)，(F)，(O′)為次邊三相系統(tǒng)引出端子。
圖2為二組次邊線圈的三相變二相和三相平衡變壓器電壓向量圖。圖2-1為原邊電壓向量圖，(A)，(B)，(C)為原邊電壓向量。圖2-2為雙A對(duì)頂連接次邊電壓向量圖，圖中(D)，(D′)為二相系統(tǒng)中的一相引出端子，(E)，(E′)為另一相引出端子，(F)，(G)，(O′)與(F′)，(G′)，(O″)分別為次邊兩組三相系統(tǒng)引出端子。圖2-3為雙A對(duì)口連接電壓向量圖，圖中(D)，(E)二相系統(tǒng)中的一相引出端子，(O′)，(O″)為另一相引出端子。
圖3為線圈布置方案之一。圖3-1為B相線圈布置圖，圖中( (b3)/2 )為次邊b3線圈的二分之一，( (b4)/2 )為次邊b4線圈的二分之一，(b2)為次邊b2線圈，(B1)為原邊B1線圈。圖3-2為A相(C相與A相同)線圈布置圖，圖中(a2)為次邊a2線圈，(a3)為次邊a3線圈，(A1)為原邊A1線圈。(T)為鐵芯及軛。
權(quán)利要求
1.公知的斯科特(SCOTT)接線變壓器是三相變二相的平衡變壓器，原邊為T形接線，次邊為L(zhǎng)形接線。本發(fā)明的特征是，三相變二相和三相平衡變壓器的次邊線圈由圖1的a2、a3、b2、b3、b4、c2、c3線圈組成，二相引出端D、E與接地點(diǎn)O′間的EO′，DO′二向量幅值相等，相位差為90°電角度，次邊線圈的電壓向量圖似底腳水平延伸的A字形，線圈連接中含有a2，b2，c2線圈組成的O1FG正三角形。原邊線圖A1，B1，C1是星接(Y)或三角形接，由A、B、C端接入三相工業(yè)電力系統(tǒng)，可用通用的等截面三柱式鐵芯。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述，其特征是X＝ (a2)/(a2+a3) 或 (c2)/(c2+c3) 確定的次邊三相電力系統(tǒng)電壓可以根據(jù)需要確定。a3＝c3＝0時(shí)，X＝1。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述，其特征是線圈b2，B1間的阻抗(漏抗)與a2，A1間的阻抗(漏抗)比是R，依據(jù)X的值確定。R＞0。由改變b2與B1間，a2與A1間的距離或它們相對(duì)于鐵芯的距離實(shí)現(xiàn)。c2，C1線圈的各種尺寸、位置與a2，A1相同。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1、2、3所述，其特征是用兩組次邊線圈接成雙A接線。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1、2、3所述，其特征是可以用兩臺(tái)三相變二相和三相平衡變壓器接成雙A接線。
6.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1、2、3、4、5所述，其特征是可以在次邊三角形引出端(O′，F(xiàn)，G)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償或供電給其他負(fù)荷。
7.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1、2、3所述，其特征是線圈在鐵芯上的布置有多種方案，線圈b3、b4可分別分兩段(組)或多段(組)交叉布置。以求滿足b3與B1間，b4與B1間等阻抗(漏抗)的要求。
8.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1，2、3、4所述，其特征是一組b3，b4線圈，與另一組b3、b4線圈可分別分二段(組)或多段(組)交叉布置，以求滿足四只線圈與B1線圈間的阻抗(漏抗)相等。
專利摘要
本發(fā)明是變換三相系統(tǒng)為二相系統(tǒng)，具有第三電壓抽頭的平衡變壓器。次邊電壓向量圖似底腳水平延伸的A字形，原邊星形連接或三角形連接。第三電壓由A字形中含有的三角形頂點(diǎn)引出，可供其他負(fù)荷及無(wú)功補(bǔ)償。由線圈的匝數(shù)和連接確定向量的相位和電壓值，由線圈間或與鐵芯的相互位置確定需要阻抗(漏抗)。
文檔編號(hào)H02M5/02GK86100684SQ86100684
公開(kāi)日1987年8月5日 申請(qǐng)日期1986年1月25日
發(fā)明者郭寶庫(kù) 申請(qǐng)人:郭寶庫(kù)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan