一种线圈分流变压器的制作方法

本发明涉及变压器技术领域，尤其是涉及一种线圈分流变压器。

背景技术：

变压器是电力系统中重要的输变电设备之一，在电力系统中处于枢纽地位，其运行的安全可靠性直接关系到电力系统的安全。断路器是变电站高压配电装置中不可缺少的元件，当设备发生故障时用它来快速切除故障点，保证电网的正常运行。一般地，变压器的高压侧和低压侧，都要与断路器连接，在变压器上游、下游发生故障时，能有效地隔离变压器，防止变压器受到故障的危害。

目前，高电压等级(10kV及以上)的大容量变压器，在制造过程中，其绕组多采用多个线饼组合的方式。以大电流线圈为例，它并不是由一根导线绕制而成的，而是采用数根甚至数十根相同的导线并联而成(参考《变压器线圈制造》)。另外，通过线圈的电流越大，制造难度越高。

一般地，断路器的开断电流超过31.5kA，工作电流超过4000A，其散热和灭弧困难，制造成本很高，尤其是常用的中压断路器。大电流发电机出口断路器GCB只有少数厂商才能生产，价格高昂。为了减小变压器低压断路器成本，部分设计技术规范要求变压器容量控制在一定范围，以避免采用大电流的中压断路器，导致变压器数量增加、变压层级多，变电损耗大。

西门子公司曾在变压器出口将多个小容量断路器(设为N个)并联使用，小容量断路器的额定电流可以为单个大容量断路器额定电流的1/N，但通断电流仍要求和大容量断路器相同，因此，综合成本费用没有大幅降低。

国内最新研制成功的一种模块化真空断路器，使用自耦电抗器，可以将一条进线分成两条电流大小相等的出线，再配以两个模块化真空断路器，可以将断路器的通断电流降低为原来的二分之一。但是，若将断路器的通断电流降低为原来的几分之一甚至更低，需要使用多级多个自耦电抗器，结构复杂，成本费用也较高。

目前看来，当变压器的电流很大时，或者增加变压器的数量，或者安装大容量断路器(及散热装置)，变压器及其断路器的综合成本费用相对很高。即使在变压器出口使用断路器并联，也需要保证并联断路器的通断电流与单个断路器的通断电流相等，或者配置多级多个耦合电抗器，变压器及断路器的综合成本费用并没有大幅降低。

技术实现要素：

基于上述问题，本发明提出一种线圈分流变压器，通过将低压绕组中的每一组绕组设置成多个线圈并联的形式，并且在每个线圈上串联一个断路器，实现了将断路器集成在变压器的内部，并且有效地降低了变压器的成本。

为实现上述发明目的，本发明提供一种线圈分流变压器，其特征在于，所述变压器包括：

至少一相高压绕组和至少一相低压绕组，每相所述低压绕组包括多个并联的线圈组，每个所述线圈组包括串联连接的子线圈和子断路器；

所述变压器还包括用于控制每个所述子断路器的控制器，所述控制器与每个所述子断路器连接，并且控制所有子断路器同时开闭。

其中，每相所述低压绕组的多个线圈组并联后形成一条输出线，各相所述低压绕组之间的输出线连接成Y型或三角型输出。

其中，每个所述线圈组的子线圈的结构相同。

其中，所述子线圈的材料相同。

其中，每个所述线圈组的子断路器相同。

其中，每个所述线圈组的子断路器位于对应的线圈组的子线圈的输出线路上。

本发明的线圈分流变压器，将小型化断路器集成于变压器内部，通过使用多个小容量断路器取代大容量断路器，有效地降低了断路器的制造成本，从而降低了变压器和断路器的综合成本费用。另外，本发明的变压器可以基于变压器线圈现有的制造工艺进行制造，易于实现，且降低了变压器线圈的制造难度。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明第一实施例的线圈分流变压器的结构示意图；

图2示出了本发明的第二实施例线圈分流变压器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

本发明的线圈分流变压器具体包括：至少一相高压绕组和至少一相低压绕组，每相低压绕组包括多个并联的线圈组，每个线圈组包括串联连接的子线圈和子断路器；

另外，变压器还包括用于控制每个子断路器的控制器，控制器与每个子断路器连接，并且控制所有子断路器同时开闭。

在上述变压器中，假设变压器低压绕组侧的额定相电流为I_2N，每相并联的线圈个数为N，那么，变压器线圈的相关参数(如导线半径等)，按照额定电流为I^2N/N进行设计和选择。

另外，变压器各线圈的材料、导线半径、匝数等参数均相同，从而确保各线圈通过的电流大小相等。

此外，每一相各绕组线圈的绕向相同，以确保各线圈支路的输出电流方向相同。

对于子断路器的选择，由于每相并联的线圈组个数为N，则每相 并联的断路器个数也为N。选择子断路器时，子断路器的额定电流按照额定电流为I^2N/N进行设计和选择，子断路器的额定通断电流也按照原额定通断电流的1/N进行设计和选择。

本发明的实施例中，子断路器可以是集成在变压器内部的小型化断路器。所有子断路器的型号相同，从而确保各子断路器的动作时间等特性相同。由于子断路器的通断电流降低到了原来的1/N，因此，选取子断路器时，优先使用通断容量较小但性能可靠、体积小、无污染的真空断路器，从而有利于将子断路器集成到变压器内。

断路器的安装位置，可以串接在低压绕组的每个子线圈的出线之后。每相绕组的多条进线与出线并联成一条进线与出线，再按变压器的具体连接方式(Y型或三角型)连接后输出。

另外，本发明的变压器中，还设置有与所有子断路器相连的控制器，该控制器向每个子断路器同时发出动作信号，以确保具有相同动作时间的断路器能同时开闭。

本发明提供的线圈分流变压器，可以在低压绕组一侧实现大电流的输出，并且基于变压器线圈现有的制造工艺，易于实现，降低了变压器线圈的制造难度。另外，通过上述设置，可将小型化断路器集成于变压器内部，通过使用多个小容量断路器取代现有的大容量断路器，有效地降低了断路器的制造成本，从而降低了变压器和断路器的综合成本费用。

以下通过具体实施例对本发明的线圈分流变压器进行详细描述。

图1示出了本发明的第一实施例的线圈分流变压器的结构示意图。

参照图1，本实施例的线圈分流变压器为单相变压器，包括：一相高压绕组10和一相低压绕组20，低压绕组20包括多个并联的线圈组30，每个线圈组30包括串联连接的子线圈和子断路器。

上述变压器还包括用于控制每个子断路器的控制器70，控制器70 与每个子断路器连接，并且控制所有子断路器同时开闭。

如图1所示，N₁、N₂、N₃……分别是各子线圈匝数。各子线圈的材料、导线半径等参数相同，绕向相同，且匝数相等(N₁＝N₂＝N₃……)，以保证各线圈流过的电流大小相等，方向相同。

S₁、S₂、S₃……分别是各个线圈组的子断路器。各断路器的型号相同，确保各子断路器的动作时间等特性相同。子断路器串接在子线圈的出线之后，各子断路器的出线并联在一起后输出。

本实施例中，控制器70连接到每个子断路器S₁、S₂、S₃……，由于本实施例的子断路器必须同时工作才能达到传统变压器的低压绕组的断路器的性能，因此，本实施的控制器70控制所有的子断路器的开闭。

本实施例中，对于单相变压器绕组及铁芯、外壳等其它未说明的部分不做具体限定，现有的单相变压器的绕组及铁芯、外壳等技术特征均适用于本发明。

图2示出了本发明的第二实施例线圈分流变压器的结构示意图。

在本实施例中，线圈分流变压器包括多相高压绕组40和多相低压绕组50，每相低压绕组50包括多个线圈组60，并且每个线圈组包括一个子线圈和一个子断路器。

如图2所示，本实施例中的变压器为三相变压器，对于低压绕组50的每一相，其结构都与第一实施例的低压绕组相同，并且每相低压绕组的多个线圈组并联后形成一条输出线，各相低压绕组之间的输出线连接成Y型或三角型输出。

本实施例中，控制器70连接到每个子断路器S₁、S₂、S₃……，由于本实施例的子断路器必须同时工作才能达到传统变压器的低压绕组的断路器的性能，因此，本实施的控制器70控制所有的子断路器的开闭。

本实施例中，对于多相变压器绕组及铁芯、外壳等其它未说明的 部分不做具体限定，现有的多相变压器的绕组及铁芯、外壳等技术特征均适用于本发明。

以上具体实施方式仅用以说明本发明的具体实施技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。