專利名稱：三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高壓電氣化供電技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于鐵路電氣化供電系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型描述如下

圖1、斯科特結(jié)線變壓器AT供電方式及其電壓相位關(guān)系圖2、變形伍德橋結(jié)線變壓器AT供電方式及其電壓相位關(guān)系圖3、兩臺(tái)Y／△－11變壓器組成十字交叉方式的2×27.5KV電壓系統(tǒng)圖4、三相十字交叉結(jié)線變壓器構(gòu)成的AT供電方式圖5、三線圈阻抗(a)原電路(b)等值電路圖6、三相十字交叉結(jié)線變壓器構(gòu)成方案一(實(shí)施例1)圖7、實(shí)施例1構(gòu)成方案的低壓繞組結(jié)線方法圖8、三相十字交叉結(jié)線變壓器構(gòu)成方案二(實(shí)施例2)圖9、實(shí)施例2構(gòu)成方案的低壓繞組結(jié)線方法1－斯科特結(jié)線變壓器8－鋼軌尺2－伍德橋結(jié)線變壓器9－正饋線F3－Y／△－11接線變壓器 10－B座升壓自耦變壓器4－三相十字交叉結(jié)線變壓器11－變壓器鐵心5－一次(三相)電源12－高壓繞組6－自耦變壓器13－低壓繞組7－接觸線T目前世界上已實(shí)現(xiàn)的交流電氣化鐵道AT供電方式牽引變壓器結(jié)線型式有斯科特結(jié)線變壓器(Scott Transformer)(圖1)，變形伍德橋結(jié)線變壓器(Modified Wood Bridge Trans－former)(圖2)；單相變壓器和以兩臺(tái)Y／△－11三相兩繞組變壓器組成十字交叉結(jié)線(圖3)等。
上述各型牽引變壓器構(gòu)成的AT供電方式均有其各自的技術(shù)經(jīng)濟(jì)短處，例如斯科特和變形伍德橋結(jié)線方式，因二次繞組中點(diǎn)不抽出接地，因此必須在接觸網(wǎng)供電線側(cè)增設(shè)自耦變壓器(AT)，以構(gòu)成2×27.5KV電壓系統(tǒng)。此外，為了滿足牽引變電所三相自用電的需要，還必須設(shè)置特殊結(jié)線的逆斯科特結(jié)線變壓器，變電所主結(jié)線十分復(fù)雜，建設(shè)費(fèi)用很高；單相變壓器結(jié)線方式使電力系統(tǒng)三相負(fù)荷和電壓產(chǎn)生嚴(yán)重不平衡，惡化了電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)于較小的電力系統(tǒng)，這種負(fù)荷不對(duì)稱還可能危及發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行，而三相電壓不對(duì)稱則可能對(duì)三相動(dòng)力裝置造成危害；以兩臺(tái)Y／△－11結(jié)線變壓器組成十字交叉方式，雖可在二次側(cè)直接構(gòu)成2×27.5KV電壓系統(tǒng)，但為了保證運(yùn)行中的任一臺(tái)Y／△－11變壓器因事故或討劃檢修解列時(shí)，仍能獲得2×27.5KV電壓系統(tǒng)，必需設(shè)置第三臺(tái) Y／△－11變壓器，且其結(jié)線應(yīng)能方便的替換兩臺(tái)運(yùn)行變壓器中的任一臺(tái)。這種方式，主變壓器安裝臺(tái)數(shù)多，結(jié)線復(fù)雜，建設(shè)費(fèi)用也較高。
本實(shí)用新型提出的三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器(圖4)，改進(jìn)了現(xiàn)有牽引變壓器結(jié)線方式，可有效地彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，顯著改進(jìn)AT供電方式電氣化鐵道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案，是在一個(gè)截面相等的三柱鐵心上，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二次角形繞組對(duì)接，構(gòu)成三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器。
為保證三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器具有較好的防止對(duì)平行接近牽引網(wǎng)的通信線產(chǎn)生危險(xiǎn)和雜音影響的能力，并不致使AT牽引網(wǎng)故障點(diǎn)標(biāo)定裝置的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生明顯誤差，對(duì)變壓器阻抗有兩項(xiàng)特殊要求其一是二次兩個(gè)低壓繞組分別相對(duì)于一次高壓繞組的阻抗Z21和Z31應(yīng)完全相等，即Z21＝Z31式中Z21－原邊繞組短路，第二繞組加電源(二次330°聯(lián)結(jié)組)，第三繞組開路(二次30°聯(lián)結(jié)組)測(cè)得的阻抗；Z31－原邊繞組短路，第三繞組加電源，第二繞組開路測(cè)得的阻抗。
其二是三相三繞組十字交叉結(jié)線牽引變壓器二次中性點(diǎn)的漏抗應(yīng)接近AT漏抗值0.45Ω(歸算至27.5KV)理論分析證明三繞組變壓器的阻抗回路可等價(jià)于一個(gè)兩繞組變壓器阻抗和一個(gè)AT漏抗的組合(圖5)。圖中，E1一次電源電壓，E0二次三次空載電壓ZD假想雙線圈主變壓器阻抗；當(dāng)Z21＝Z31時(shí)，有ZE＝ (Z21- Zh)/2 式中ZE假想AT漏抗ZH一次線圈短路，二次線圈加電源用測(cè)得的三次線圈電壓被二次線圈的短路電流除所得到的互阻抗。
為了實(shí)現(xiàn)上述變壓器阻抗的特殊要求，在變壓器結(jié)構(gòu)上將兩個(gè)低壓繞組13，實(shí)行軸向分裂交錯(cuò)放置，保證兩個(gè)低壓繞組對(duì)原邊的阻抗完全相等，同時(shí)盡量增加兩個(gè)低壓繞組間的耦合，使當(dāng)量AT漏抗值達(dá)0.45Ω以下。
本實(shí)用新型為一臺(tái)三繞組變壓器，具有一組高壓繞組12，兩組低壓繞組13。該兩組低壓繞組匝數(shù)阻抗相同，每組間隔并聯(lián)或串聯(lián)。高壓繞組12和低壓繞組13，在截面相等的三柱鐵心11上，每柱沿幅向由里向外排列。高壓繞組12三相接成星形，并有中性點(diǎn)引出接地。兩組低壓繞組13排列必須保持幾何對(duì)稱，低壓繞組三相分別按△－11和△－1接線，其線電壓相對(duì)于原邊線電壓分別為330°和30°，將低壓繞組兩三角形的特定頂點(diǎn)對(duì)接于N，可形成相位差為120°的兩個(gè)2×27.5KV電壓系統(tǒng)。其中對(duì)頂點(diǎn)N引出線接鋼軌R或接地，其余端子可分別與上引線T1、T2和下行線F1、F2連接，構(gòu)成電氣化鐵道AT牽引供電系統(tǒng)，如圖4。
在本實(shí)用新型三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器基本結(jié)構(gòu)中，繞組在鐵心上排列方式有以下兩種。
實(shí)施例1(圖6)鐵心11每柱沿幅向由里向外有三層繞組，兩組低壓繞組13，由四個(gè)線圈組成，排列在內(nèi)兩層，每組繞組分別將內(nèi)兩層的線圈作交叉串聯(lián)連接；高壓繞組則分別為兩個(gè)線圈12，排列在外層。三個(gè)鐵心柱上的兩組低壓繞組的聯(lián)結(jié)分別為△－11和△－1方式(圖7)。將兩個(gè)角形繞組的特定頂點(diǎn)相對(duì)接，即可構(gòu)成兩個(gè)相位差成120°的2×27.5KV電氣化鐵道AT牽引供電系統(tǒng)。
實(shí)施例2(圖8)鐵心11每柱沿幅向由里向外有兩層繞組，高壓繞組12置于內(nèi)層，低壓繞組13采用交疊式線圈，置于外層，引線比較方便。低壓繞組結(jié)線方式如圖9。每柱的低壓繞組分為兩組，每組間隔串聯(lián)或并聯(lián)(圖9中為間隔串聯(lián))。三個(gè)鐵心柱上的兩組低壓繞組的聯(lián)結(jié)分別為△－11和△－1方式。將兩個(gè)角形繞組的特定頂點(diǎn)相對(duì)接，即可構(gòu)成兩個(gè)相位相差成120°的2×27.5KV電氣化鐵道AT牽引供電系統(tǒng)。
本實(shí)用新型三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器及其構(gòu)成的AT供電方式，與國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、與斯科特和變形伍德橋結(jié)線方式相比，由于主變壓器二次已經(jīng)構(gòu)成兩組2×27.5KV電壓系統(tǒng)，因此無需再在變電所牽引側(cè)設(shè)置饋線AT，對(duì)于復(fù)線AT牽引變電所至少可節(jié)約4臺(tái)大容量自耦變壓器，且無需為自用電或三相動(dòng)力負(fù)荷設(shè)置專用的兩相－三相變壓器，節(jié)約的經(jīng)濟(jì)價(jià)值十分可觀。
2、與斯科特結(jié)線變壓器相比，高壓繞組采用星形接線，可引出中性點(diǎn)接地，降低了高壓繞組中性點(diǎn)的絕緣水平，使變壓器成本大大降低。
3、與單相變壓器方式相比，其對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響較小，由于電力牽引負(fù)荷三相不對(duì)稱造成電力系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)和安全供電指標(biāo)下降程度較小。
4、與變形伍德橋結(jié)線方式相比，不僅可省去變電所中4臺(tái)單向自耦變壓器，還可省掉一臺(tái)升壓單相自耦變壓器10，且結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)營方便，體積小，占地面積小。
5、與兩臺(tái)三相雙線圈一般電力變壓器在外部對(duì)接成十字交叉結(jié)線相比，可省去第三臺(tái)Y／△－11變壓器。
權(quán)利要求1.一種在一個(gè)截面相等的三柱鐵心11上，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二次角形繞組對(duì)接，構(gòu)成三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于每相的兩組低壓繞組13和一組高壓繞組12在三柱鐵心11的每柱沿幅向由里向外排列，并將兩個(gè)匝數(shù)阻抗相等以三角形結(jié)線的低壓繞組13對(duì)接，構(gòu)成電氣化鐵道AT牽引供電系統(tǒng)的交叉變壓器。
2.由權(quán)利要求1所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于高壓繞組12和低壓繞組13，在鐵心11每柱沿幅向由里向外排列方式有兩種一是由四個(gè)匝數(shù)相等線圈組成的低壓繞組13，排列在鐵心11內(nèi)層，由兩個(gè)匝數(shù)相同線圈組成高壓繞組12，排列在鐵心11外層，二是高壓繞組12在鐵心11內(nèi)層，不少于12個(gè)匝數(shù)相等線圈組成的低壓繞組13在鐵心11外層。
3.由權(quán)利要求1所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于低壓繞組13實(shí)行軸向分裂交錯(cuò)放置，每組間隔串聯(lián)或并聯(lián)。
4.由權(quán)利要求1所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于高壓繞組12三相接成星形，并有中性點(diǎn) 抽頭引出線接地。
5.由權(quán)利要求1所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于每相兩個(gè)匝數(shù)。阻抗相等的低壓繞組13分別按△－1和△－11連結(jié)，形成120°的交叉結(jié)線，構(gòu)成兩相輸出。
6.由權(quán)利要求1和5所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于十字交叉結(jié)線的兩個(gè)低壓角形繞組對(duì)頂點(diǎn)N接鋼軌R，其余端子分用與上行線T1、T2和下行線F1、F2相結(jié)，構(gòu)成兩個(gè)相位差為120°的2×27.5KV牽引供電系統(tǒng)。
專利摘要一種在一個(gè)三柱鐵心上，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二次角形繞組對(duì)接，構(gòu)成三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，適用于交流電氣化鐵道AT供電系統(tǒng)。與國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)相比，它具有接線簡單，造價(jià)低，占地面積小，有較好的防止對(duì)通信線干擾影響的能力，是一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均優(yōu)的新型牽引變壓器。
文檔編號(hào)H01F27/28GK2050655SQ8920191
公開日1990年1月3日 申請(qǐng)日期1989年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月24日
發(fā)明者繆耀珊, 孫定華, 陳黨生, 徐敦清 申請(qǐng)人:西安變壓器電爐廠, 鐵道部電氣化工程局電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)院