专利名称：星形一多三角形接线平衡变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力变压器，尤其涉及三相—两相平衡变压器。
铁路和工矿企业的交流牵引供电多采用两相电压制式，采用三相或单相变电压器供电时形成不对称负载，不对称负载会向系统反送大量负序电流(功率)，影响电力系统的安全运行和经济运行。理论和实践均表明，采用三相—两相平衡(对称)变压器接线是减轻和消除负序不良影响以及保证正常、安全供电的有力措施。目前，国内外电力变压器厂生产的三相——两相变压器有Scott接法，LeBlanc接法、Kübler接法、Woodbridge接法及其变形接法等。其中Scott接法材料利用率最高，达92.82％，但其不足之处是制造工艺要求特殊，且无原边中性接地点和三次谐波激磁通路，因此在应用中受到很大限制；LeBlanc和Kübler接法虽然有原边中性接地点和三次谐波激磁通路，但前者材料利用率只有80.38％且绝缘要求高，后者制造工艺要求特殊，生产成本上升；Woodbridge(变形)接法则须增设自耦变压器(AT)，结构复杂，使整体固定投资增大。
本实用新型的目的是提供一种星形—多三角形接线平衡变压器，它改变了现有三相—两相平衡变压器的接线方式，使变压器的综合性能提高且实际制造成本降低。
本实用新型由以下技术方案实现在不改变现有变压器外部结构的基础上，采用普通三相铁芯，绕组一次侧为Y接，并可抽出中性接地点，次边由两组大小相同的大△接三相绕组和两组大小可不等的小△接三相绕组组成，两组大△接中，同一相绕组按同名端两端并联，另外两个接线端子引出两相对称电压中的一相，两并联绕组再与两组小△接三相绕组的同一相顺同名端串联，供两相对称电压的另一相。次边两组小△接绕组可合并成一组，每相绕组匝数为原来两个小△绕组每相匝数之和。次边两组大小相同的大△接三相绕组的两个同相并联绕组可合并为一，其匝数不变，容量增大一倍，归算的等值漏抗降低一倍。当对应对称两相电压的虚拟匝数均为ω2时，大△接每相绕组的匝数为 ，两小△接每相绕组匝数之和为 。为简单，两组小△接绕组可合并成一组，每相绕组匝数为 并可提供11.6kV三相对称电压。
本实用新型还可应用于两相—三相供电场合，将两相对称电压变换为三相对称电压。
本实用新型与既有Scott、LeBlanc、Kübler、Woodbridge等四种接法平衡变压器一样，都能完成三相—两相电压、电流的对称变换，其效果与优点比较见表1。
既有技术与本实用新型效果比较表1
表1中，材料利用率应是铜(绕组)、铁(铁芯)利用率的综合指标，其中铜的利用率有原边和次边之别，在两端口负载相同情况下，总有一边是100％，表中所列的是较小一边的情况。铁的利用率与所采用的铁芯型式及绕组在铁芯上的均匀度有关，除Scott变压器由于铁芯特殊(用单相组合或三相特殊铁芯)使铁的利用率低于90％外，其余均达90％以上，但本实用新型使得普通三相铁芯上的绕组匝数均匀分布，这是其它接线型式无法比拟的，铁的利用率更高。
另外，LeBlanc接法的变形是将原边改为Y接，虽然可获得接地中性点，但无△绕组为3次谐波激磁电流提供通路；若另加△绕组或将△绕组与次边一绕组合并，其特殊性将增加工艺复杂程度。Kübler接法的变形是改变次边△绕组的大小，Woodbridge接法也可设计成自耦Woodbridge接法，它将外接自耦变压器(俗称AT)移入三相铁芯内(称改进型Woodbridge接法)，但二者的工艺都较复杂。
此外，本实用新型在令k＝1(或k＝0)时，小△接输出11.6kV三相对称电压，可用于额定电压为10kV(最大11kV)级别的地区电源或电气化铁道的非牵引三相电源。
本实用新型的各种变形接法能够覆盖目前应用的所有原边Y形接法的平衡变压器。
综上所述，本实用新型具有原边可大电流接地、绝缘要求低、可提供3次谐波通路、三相铁芯绕组分布均匀、材料(容量)利用率高、制造工艺简单(类似于三绕组变压器)、成本低廉等综合优点。
本实用新型的
图1为本实用新型的基本接法方式图；图2为本实用新型的简化接法方式图。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述本实用新型采用普通三相铁芯，其绕组接法的基本实施方式如图1所示，其中(1)、(2)、(3)为同名端标志，原、次边绕组一一对应。图1中，原边为普通三相绕组，A、B、C三相电压UA、UB、UC由端子(2)、(3)、(1)引入，每相绕组匝数为ω1，可提供接地中性点；次边接线由3～4个△接的三组绕组组成。当原边施以三相对称电压时，次边(4)(4＇)、(5)(5＇)端子输出大小相等、相位相差90°的两相电压，构成两相对称系。设次边供电端口的虚拟匝数为ω2，则次边接线中，两大小相同的大△接给出端子(5)和(5＇)，每相绕组匝数均为 ；两大小可不同的小△接给出端子(4)和(4＇)，每相绕组匝数分别为 和 ，k∈[0，1]为实数。一般为简单起见，取k=1或k=0，这样，次边将由3个△接(两大一小△接)绕组组成，见图2。
当次边供电端口(4)(4＇)和(5)(5＇)的电压为Uα、Uβ且分别输出负载电流 、 时，原边三相电流向量变换关系为IA.IB.IC.=KT3(d3KT)-1-13(d3KT)-120(d3KT)-1-1-3I0.Iα.Iβ.--(1)]]>式中，KT为次边端口(4)(4＇)电压Uα与原边线电压之比(变比)，d为非零实数， 为0序电流分量，恒为零。相应次边与原边三相电压向量变换关系为U0.Uα.Uβ.=KT3(d3KT)-1(d3KT)-1(d3KT)-1-12-130-3UA.UB.UC.--(2)]]>其中，0为0序电压分量，原边三相电压对称时它为零。
由式(1)易见，当Iβ=Iα时，原边将不产生负序电流，而当原边施以对称电压时，由式(2)易见，次边端口(5)(5＇)的电压向量为β=jα，从而完成电压、电流向量对称系的变换。设Uα＝Uβ＝Us，次边绕组容量为Ss=43IαUs(1-13)+23IαUs13+23·Us3Iα2+9Iβ2]]>次边绕组(铜材)利用率为ηs=Us(Iα+Iβ)Ss]]>若令t＝Iβ/Iα(称为端口负载比)，则ηs=33(1+t)43-2+21+9t2----(3)]]>当t＝1即两端口负载相等时，ηs=92.35％。
设UA＝UB＝UC=UP，则原边绕组容量可由式(1)求得为SP=2UsIα3(1+1+3t2)]]>同样可求得其(铜材)容量利用率为ηP=Us(Iα+Iβ)SP]]>=3(1+t)2(1+1+3t2)---(4)]]>显然，当次边两端口负载相等，即t＝1时，ηP＝100％。
各绕组容量按t＝1(即Iα＝Iβ＝Is)条件设计，原边三相绕组相同，均为2UsIs/3或UPIP(IP=IA=IB=IC=2KTIs/3,]]>UP=Us/(3KT)).]]>次边两小△接按对应绕组的容量之和计算，图1中标以(3)为同名端的和为 ，另两个相同，均为 ；两大△接相同，标以(3)同名端的绕组容量为 ，另两个的容量为 。在每个△接中归算到各个绕组的等值漏抗均应相同。
本实用新型的一个变形是将两大△接中的标以(3)的两并联想绕组合并为一个绕组，其容量为原来每个绕组的2倍，归算到它的(等值)漏抗为原来每个绕组的1/2，其余不变。
实施中尚可按两相—三相变压器使用，它将二相对称电源变为三相对称电源，可称为逆星形一多三角形接线平衡变压器。
权利要求1.一种星形—多三角形接法平衡变压器，绕组一次侧为Y接，并可抽出中性接地点，其特征在于次边由两组大小相同的大△接三相绕组和两组大小可不等的小△接三相绕组组成，两组大△接中，同一相绕组按同名端两端并联，另外两个接线端子引出两相对称电压中的一相，两并联绕组再与两组小△接三相绕组的同一相顺同名端串联，供两相对称电压的另一相；次边两组小△接绕组可合并成一组，每相绕组匝数为原来两个小△绕组每相匝数之和；次边两组大小相同的大△接三相绕组的两个同相并联绕组可合并为一，其匝数不变。
专利摘要本实用新型涉及一种星形－多三角形接线平衡变压器，它采用普通三相铁芯，原边绕组为Y接可引出中性接地点，其特征在于次边由三至四个△接三相绕组组成，在每一△接中，各相绕组的归算漏抗按同一值匹配，三相绕组分布均匀，绝缘要求低，次边的铜材料利用率可达92.35％，特别适用于牵引变电所、工频电炉等需要单相或两相交流负载平衡供电的场合。
文档编号H01F30/06GK2248379SQ95242858
公开日1997年2月26日 申请日期1995年3月11日 优先权日1995年3月11日
发明者李群湛, 贺建闽 申请人:西南交通大学