专利名称：二次侧中点抽出式Scott接线变压器的制作方法
技术领域：
本发明属三相变两相平衡变压器技术领域，具体地说，涉及一种应用于电气化铁道自耦变压器(AT)供电方式的三相变两相平衡变压器。
背景技术：
我国电气化铁道不少线路采用自耦变压器(AT)供电方式，牵引变电所使用的变压器主要为斯考特(Scott)接线平衡变压器。这种变压器是1985年从日本引进的，是由两台单相变压器组成，分别称为M变和T变，可以采用单铁心结构，也可采用双铁心结构，采用双铁心结构时，一般共用油箱和散热器；M变一次侧绕组BC的匝数为ω1，T变一次侧绕组AD的匝数为 其D端连接于BC的中点。M变二次侧绕组bc的匝数为ω2，T变二次侧绕组ad的匝数为ω2。一次侧三个端子A、B、C接三相电网，二次侧为两个电气上独立的单相端口，共4个端子a、d、b、c。如所周知，当Scott接线变压器二次侧两单相负荷幅值和功率因数都相等时，一次侧三相电流对称，实现三相—两相对称变换。Scott接线变压器应用于AT供电方式牵引供电系统时，二次侧的两个单相端口需要经过AT才能连接牵引网，对单线电气化铁道至少为2台AT，对复线电气化铁道一般要4台AT，每台AT的容量约5～10MVA。Scott接线变压器受其绕组连接和布置方式限制，二次侧中点是不抽出的，因此，采用Scott接线变压器的牵引变电所，要在变电所设置多台AT，导致变电所接线复杂，所需开关设备多，占地面积大，投资大。
发明内容
本发明针对Scott接线变压器的技术缺陷，提供二次侧中点抽出式Scott接线变压器，在保留Scott接线变压器优点的同时，克服其缺点，通过改变绕组连接和布置方式，使其二次侧两个单相端口的中点都抽出，从而可以方便地向牵引网直接供电。
本发明的技术方案二次侧中点抽出式Scott接线变压器，由油箱、散热器和两个单相变压器M变与T变构成，M变一次侧绕组BC的匝数为ω1，T变一次侧绕组AD的匝数为 其D端连接于BC的中点，其特征在于，M变二次侧绕组bc的中点f抽出，T变二次侧绕组ad的中点e抽出，中点e和f与绕组端点a、d、b、c均通过绝缘套管引到变压器油箱外面。
如果不改变现有Scott接线变压器的绕组布置方案，仅简单地引出二次侧绕组的中点，其性能是不理想的，不能满足电气化铁道供电需要。二次侧中点抽出式Scott接线变压器的技术要求是(1)为减少T变一次侧负荷电流的回流阻抗，M变一次侧绕组BC的两个半段BD和DC之间应紧密耦合，尽量减少二者之间的短路阻抗；(2)为满足牵引供电系统的防干扰和供电需要，M变二次侧绕组bc的两个半段bf和fc之间应紧密耦合，尽量减少二者之间的短路阻抗，T变二次侧绕组ad的两个半段ae和ed之间应紧密耦合，尽量减少二者之间的短路阻抗；(3)考虑到二次侧可能半段带负荷，M变二次侧绕组bf段(或fc段)与一次侧绕组BC之间的短路阻抗不宜过高，T变二次侧绕组ae段(或ed段)与一次侧绕组AD之间的短路阻抗不宜过高；(4)一次侧A、B、C三端子短路时，分别从二次侧bc和ad测得的短路阻抗应近似相等。
为满足上述技术要求，关键在于合理布置绕组。M变和T变采用双柱式铁心，绕组BC分为四段，采用跨心柱交错串联连接或并联连接；绕组bc分为四段，采用跨心柱交错串联连接或并联连接；绕组ad的布置方式保持与bc一致；绕组AD的布置方式有两种(1)绕组AD分成两段，采用跨心柱串联连接或并联连接，中点不抽出。(2)类似于绕组BC，绕组AD分为四段，采用跨心柱交错串联连接或并联连接，中点不抽出。
本发明的有益效果在牵引变电所采用本发明的二次侧中点抽出式Scott接线变压器时，二次侧两个单相端口可以方便地向AT供电方式牵引网直接供电，其中二次侧绕组的中点与钢轨相连接，在牵引变电所内不需再设置AT，从而在不降低整个供电系统技术性能的前提下，简化牵引变电所的接线，减少所需开关设备数目，减小占地面积，降低投资。
图1为二次侧中点抽出式Scott接线变压器的绕组布置2为二次侧中点抽出式Scott接线变压器的绕组连接和布置示意3为M变一次侧绕组BC分成四段采用交错串联连接方案示意4为M变一次侧绕组BC分成四段采用交错并联连接方案示意5为M变二次侧绕组bc(以及T变二次侧绕组ad)分成四段采用交错串联连接方案示意6为M变二次侧绕组bc(以及T变二次侧绕组ad)分成四段采用交错并联连接方案示意7为T变一次侧绕组AD分成两段采用串联连接方案示意8为T变一次侧绕组AD分成两段采用并联连接方案示意9为采用本发明二次侧中点抽出式Scott接线变压器向单线电气化铁道供电原理图。图9中，二次侧中点抽出式Scott接线变压器可以直接向牵引网供电，省掉了变压器二次侧出口处的两台AT(它们通常安装在牵引变电所内)。图中还示出了距离变电所较远处的接于牵引网的AT以及处于牵引网不同位置的火车，牵引网上标注的T、R、F分别代表接触线、钢轨、正馈线。
具体实施例方式
图1和图2是采用两个双柱式单相变压器按照本发明技术方案构成的二次侧中点抽出式Scott接线变压器的一个实施例，图1为绕组布置图，图2为绕组连接和布置示意图。这个实施例中(见图2)，绕组BC分成四段采用跨心柱交错串联连接，各段分别标记为1、2、3、4，绕组bc分成四段采用跨心柱交错并联连接，各段分别标记为5、6、7、8，绕组AD分成两段采用串联连接，各段分别标记为9、10，绕组ad分成四段采用跨心柱交错并联连接，各段分别标记为11、12、13、14。
图1中，每段绕组采用圆筒式线圈。M变绕组bc靠近铁心布置，每个心柱上布置两个线圈；其中，线圈5和线圈7布置在C柱，线圈7在内侧；线圈6和线圈8布置在B柱，线圈8在内侧；按图2示意的连接方案跨心柱交错并联连接，即，线圈5与线圈8并联构成半绕组fc，线圈6与线圈7并联构成半绕组bf，两个半绕组bf与fc串联构成绕组bc，中点f抽出。M变的绕组BC布置在外侧，每个心柱上布置两个线圈；其中，线圈1和线圈3布置在C柱，线圈3在内侧；线圈2和线圈4布置在B柱，线圈2在内侧；按图2示意的连接方案跨心柱交错串联连接，即，线圈1与线圈2串联构成半绕组DC，线圈3与线圈4串联构成半绕组BD，两个半绕组BD与DC串联构成绕组BC，中点D抽出与T变绕组AD的D端相连接。
T变绕组ad的布置方式与M变绕组bc类似，中点e抽出。T变绕组AD布置在外侧，每个心柱上布置一个线圈，其中，线圈9布置在D柱，线圈1 0布置在A柱，线圈9和线圈10按图2示意的连接方案串联连接。
根据变压器的短路阻抗要求和绝缘要求确定BC与bc之间的径向距离(即线圈3与线圈5以及线圈2与线圈6之间的径向距离)，然后通过调整AD与ad之间的径向距离(即线圈9与线圈11以及线圈10与线圈12之间的径向距离)，使当A、B、C三端子短路时，分别从bc和ad测得的短路阻抗近似相等。如果把bc的容量(或安匝数)记为100，各线圈容量分配如下bc的四个线圈容量均为25；ad的四个线圈容量均为25；BC的容量为115.5，每线圈为28.88；AD的容量为100，每线圈为50。M变和T变共用油箱和散热器，组装在一起，把一次侧的A、B、C和二次侧的a、e、d、b、f、c通过绝缘套管引到油箱外面，构成二次侧中点抽出式Scott接线变压器。
在上述实施例中，绕组BC还可采用分段交错并联连接方案，如图4所示；绕组bc(ad)还可采用分段交错串联连接方案，如图5所示；绕组AD还可采用分段并联连接方案，如图8所示。
权利要求
1.二次侧中点抽出式Scott接线变压器，由油箱、散热器和两个单相变压器M变与T变构成，M变一次侧绕组BC的匝数为ω1，T变一次侧绕组AD的匝数为 其D端连接于BC的中点，其特征在于，M变二次侧绕组bc的中点f抽出，T变二次侧绕组ad的中点e抽出，中点e和f与绕组端点a、d、b、c均通过绝缘套管引到变压器油箱外面。
2.根据权利要求1所述的二次侧中点抽出式Scott接线变压器，其特征是，M变和T变采用双柱式铁心，绕组BC分为四段，采用跨心柱交错串联连接或并联连接；绕组bc分为四段，采用跨心柱交错串联连接或并联连接；绕组ad的布置方式保持与bc一致；绕组AD分成两段，采用跨心柱串联连接或并联连接，中点不抽出。
3.根据权利要求2所述的二次侧中点抽出式Scott接线变压器，其特征是，绕组AD分为四段，采用跨心柱交错串联连接或并联连接，中点不抽出。
全文摘要
二次侧中点抽出式Scott接线变压器，由油箱、散热器和两个单相变压器M变与T变构成，一次侧与公知的Scott接线变压器连接方式相同，其M变二次侧绕组bc的中点f抽出，T变二次侧绕组ad的中点e抽出，中点e和f与绕组端点a、d、b、c均通过绝缘套管引到变压器油箱外面。M变和T变采用双柱式铁心，绕组BC分为四段，采用跨心柱交错串联连接或并联连接；绕组bc分为四段，采用跨心柱交错串联连接或并联连接；绕组ad的布置方式保持与bc一致；绕组AD分成两段，采用跨心柱串联连接或并联连接，中点不抽出。牵引变电所采用该变压器，能简化牵引变电所的接线，减少所需开关设备数目，减小占地面积，降低投资。
文档编号H01F30/14GK1529331SQ20031010180
公开日2004年9月15日 申请日期2003年10月17日 优先权日2003年10月17日
发明者吴命利, 范瑜, 楚振宇 申请人:北京交通大学