调压变压器的制作方法

1.本技术涉及变压器技术领域，特别是涉及一种调压变压器。


背景技术：

2.变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，在电力系统中用于增大或减小电压，作为输电的重要设备。试验变压器是调压变压器的一种，用于给试品提供不同电压等级的试验电源，应用广泛。
3.在一些应用场合中，需要调压变压器具有较高的试验电压调节范围，调压变压器的二次侧匝数可能由几匝变化至几十或几百匝，在这种情况下，若调压变压器接入的试品发生故障，调压变压器发生出口短路，内部短路电流高达运行电流的数十倍，故障电流影响非常明显，导致传统的调压变压器使用不可靠。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可靠的调压变压器。
5.一种调压变压器，包括铁芯、一次绕组、粗调绕组、细调绕组、第一开关和第二开关，所述一次绕组、所述粗调绕组和所述细调绕组均绕设于所述铁芯，所述一次绕组的首端用于接入电压，所述一次绕组的末端连接所述粗调绕组的首端，所述粗调绕组的末端连接中性点，所述细调绕组包括结构相同的第一细调绕组和第二细调绕组；
6.所述第一开关和所述第二开关均包括两个以上的动触点，各所述第一开关的动触点对应连接所述粗调绕组在不同位置处引出的一个抽头，所述第一开关的静触点连接所述第一细调绕组和所述第二细调绕组，所述第二开关的动触点连接所述第一细调绕组和所述第二细调绕组在不同位置处引出的抽头，以使所述第一细调绕组中接入第一开关和第二开关之间的匝数与所述第二细调绕组中接入第一开关和第二开关之间的匝数相等，所述第二开关的静触点用于输出电压。
7.在其中一个实施例中，还包括电抗元件，所述第二开关的静触点连接所述电抗元件后输出电压。
8.在其中一个实施例中，一个调压模块包括一个所述粗调绕组、一个所述细调绕组、一个所述第一开关、一个所述第二开关和一个所述电抗元件，所述调压变压器包括三个所述调压模块，各所述调压模块中的粗调绕组的末端均连接中性点。
9.在其中一个实施例中，所述粗调绕组包括两个以上的粗调子绕组，各所述粗调子绕组串联，串联后的首端连接所述一次绕组的末端，串联后的末端连接所述中性点，所述粗调绕组以一个所述粗调子绕组为最小单位引出两个以上的抽头。
10.在其中一个实施例中，各所述粗调子绕组的匝数相等。
11.在其中一个实施例中，所述第一细调绕组与所述第二细调绕组的电气匝数均与一个所述粗调子绕组的匝数相等。
12.在其中一个实施例中，还包括稳压绕组，所述稳压绕组绕设于所述铁芯。
13.在其中一个实施例中，还包括控制器，所述第一开关和所述第二开关均连接所述控制器。
14.在其中一个实施例中，所述控制器用于在获取到结束指令后，先控制所述第二开关断开，再控制所述第一开关断开。
15.在其中一个实施例中，还包括连接所述中性点的抑制电抗。
16.上述调压变压器，包括铁芯、一次绕组、粗调绕组、细调绕组、第一开关和第二开关，粗调绕组和细调绕组均绕设于铁芯，一次绕组的首端用于接入电压，一次绕组的末端连接粗调绕组的首端，粗调绕组的末端连接中性点，细调绕组包括结构相同的第一细调绕组和第二细调绕组，第一开关和第二开关均包括两个以上的动触点，各第一开关的动触点对应连接粗调绕组在不同位置处引出的一个抽头，第一开关的静触点连接第一细调绕组和第二细调绕组，第二开关的动触点连接第一细调绕组和第二细调绕组在不同位置处引出的抽头，以使第一细调绕组中接入第一开关和第二开关之间的匝数与第二细调绕组中接入第一开关和第二开关之间的匝数相等，第二开关的静触点用于输出电压。调压变压器通过第一开关和粗调绕组可以实现第一级调压，通过第二开关和细调绕组可以实现第二级调压，使调压变压器无需设置过多绕组匝数，也能具有较高的试验电压调节范围，可以提供不同电压水平的调试试验电源，此外，调压变压器第一细调绕组中接入第一开关和第二开关之间的匝数与第二细调绕组中接入第一开关和第二开关之间的匝数相等，使第一细调绕组和第二细调绕组对称并联接入，可以减小空间横向漏磁，使绕组整体的轴向作用力小，实现安匝自平衡，提高了调压变压器的使用可靠性。
附图说明
17.图1为一个实施例中调压变压器的结构示意图；
18.图2为一个实施例中调压变压器三相组合后的结构示意图。
具体实施方式
19.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
20.在一个实施例中，提供一种调压变压器，如图1所示，包括铁芯、一次绕组120、粗调绕组100、细调绕组200、第一开关300和第二开关400，粗调绕组100和细调绕组200均绕设于铁芯，一次绕组120的首端用于接入电压，一次绕组120的末端连接粗调绕组100的首端，粗调绕组100的末端连接中性点，细调绕组200包括结构相同的第一细调绕组210和第二细调绕组220。第一开关300和第二开关400均包括两个以上的动触点，各第一开关300的动触点对应连接粗调绕组100在不同位置处引出的一个抽头，第一开关300的静触点连接第一细调绕组210和第二细调绕组220，第二开关400的动触点连接第一细调绕组210和第二细调绕组220在不同位置处引出的抽头，以使第一细调绕组210中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数与第二细调绕组220中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数相等，第二开关400的静触点用于作为调压变压器的电压输出端，输出电压。
21.调压变压器通过第一开关300和粗调绕组100可以实现第一级调压，通过第二开关
400和细调绕组200可以实现第二级调压，使调压变压器无需设置过多绕组匝数，也能具有较高的试验电压调节范围，可以提供不同电压水平的调试试验电源，此外，调压变压器第一细调绕组210中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数与第二细调绕组220中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数相等，使第一细调绕组210和第二细调绕组220对称并联接入，可以减小空间横向漏磁，使绕组整体的轴向作用力小，实现安匝自平衡，提高了调压变压器的使用可靠性。
22.具体地，调压变压器包括铁芯、一次绕组120、粗调绕组100、细调绕组200、第一开关300和第二开关400，一次绕组120、粗调绕组100和细调绕组200均绕设于铁芯，具体可分别绕设于铁芯的不同位置，用于与铁芯发生电磁感应，完成电磁转化和传递等。
23.一次绕组120的首端和末端是指将一次绕组120视为一个整体的绕组时，这个整体绕组的两个端，将其中一个端定义为首端时，另外一个端为末端，具体顺序并不限定。一次绕组120的首端用于接入电压，一般接入系统电压，一次绕组120的末端连接粗调绕组100的首端，一次绕组120和粗调绕组100共同作为调压变压器的一次侧。
24.粗调绕组100的首端和末端是指将粗调绕组100视为一个整体的绕组时，这个整体绕组的两个端，将其中一个端定义为首端时，另外一个端为末端，具体顺序并不限定。粗调绕组100的首端连接一次绕组120的末端，粗调绕组100的末端连接中性点。当调压变压器应用于海上站时，调压变压器的一次侧额定电压可以选择海上发电机的额定电压，从而可以使调压变压器可以与大部分的海上发电机配合使用，无需再从陆上站接线取电，使用便捷。
25.一次绕组120与粗调绕组100串联，一次绕组120和粗调绕组100配合工作，可以实现变压器的基本功能。调压变压器包括一部分串联绕组和一部分公共绕组，可以实现变压器自耦，提高了空间利用率，有利于减小调压变压器的体积，使调压变压器结构更紧凑。第一开关300和第二开关400的类型并不是唯一的，例如可以为一组联动有载开关或其他，只要本领域技术人员认为可以实现即可。
26.第一开关300和第二开关400均包括两个以上的动触点，第一开关300和第二开关400的静触点可与不同的动触点导通，切换不同的导通通路。当第一开关300和第二开关400的静触点与不同的动触点导通时，第二开关400与第一开关300之间可以接入第一细调绕组210和第二细调绕组220的不同匝数，第一开关300与中性点之间可以接入粗调绕组100的不同匝数，从而使调压变压器可以输出不同的电压，通过粗调绕组100和细调绕组200可以实现两级调压，扩大了调压范围。
27.第一开关300的静触点连接第一细调绕组210和第二细调绕组220，第二开关400的动触点连接第一细调绕组210和第二细调绕组220在不同位置处引出的抽头，以使第一细调绕组210中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数与第二细调绕组220中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数相等。可以理解为，第二开关400包括两组以上的动触点，每一组动触点包括两个动触点，假设为第一动触点和第二动触点，第一动触点连接第一细调绕组210中的一个抽头，第二动触点连接与第一动触点连接的第一细调绕组210的抽头的位置相对应的，第二细调绕组220中的一个抽头。对应地，第一开关300的静触点连接第一细调绕组210的抽头和第二细调绕组220的抽头，以使第一细调绕组210中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数与第二细调绕组220中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数相等。
28.进一步地，第一细调绕组210和第二细调绕组220结构相同，第一细调绕组210和第二细调绕组220均绕设于铁芯，第一细调绕组210和第二细调绕组220关于两者的分割线对称，即，第一细调绕组210和第二细调绕组220以绕组中部为分界面，上下对称接入。例如，第一细调绕组210以第1-n匝的排列方式设置于上方，第二细调绕组220以第n-1匝的排列方式设置于下方，两者中心对称。此时，第一开关300的静触点可以分别连接第一细调绕组210的第1匝处引出的抽头，以及第二细调绕组220的第1匝处引出的抽头，第二开关400的动触点可以分别连接第一细调绕组210的第4匝处引出的抽头，以及第二细调绕组220的第4匝处引出的抽头，由此，第一细调绕组210中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数与第二细调绕组220中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数均为4，第一细调绕组210和第二细调绕组220上下安匝对称或接近对称，产生幅向漏磁上下对称，使绕组整体的轴向作用力最小，实现安匝自平衡，有利于提高调压变压器的工作性能。
29.在一个实施例中，如图1所示，调压变压器还包括电抗元件500，第二开关400的静触点通过连接电抗元件500后输出电压。在调压变压器的二次侧，即试验输出电压侧串联的电抗元件500，可以实现调压变压器的自适应抗短路，提高调压变压器的工作性能。
30.具体地，调压变压器的一次侧绕组包括所有粗调绕组100和一次绕组120，接入系统电压。调压变压器的二次侧绕组包括第一开关300和中性点之间接入的所有第一细调绕组210、第二细调绕组220和粗调绕组100，输出调试用试验电压。调压变压器的一二次侧等效电抗元件500与匝数平方反成比，串入某一确定的电抗元件500，二次侧匝数越少，归算至一次侧电抗元件500越大，二次侧电压越低，匝数越少，实现的自适应抗短路功能越明显。
31.具体的推导如下：控制短路冲击作用影响关键是限制故障电流大小，以标幺值方法计算二次侧的短路电流：
[0032][0033]
一次侧电压、匝数不变，将参数折算至一次侧：
[0034][0035]
其中二次侧串入电抗元件500的等效阻抗标幺值计算为：
[0036][0037]
公式中，us、uk和u
l
分别表示系统阻抗、变压器阻抗和串联的电抗元件500标幺值，i
sc
和in分别为短路电流和额定电流，w为匝数，下标1和2分别指一次侧和二次侧。z0为所使用标幺值算法的基准阻抗有名值。系统阻抗和变压器阻抗一般固定不变。通过上述推导可得到，二次侧匝数减少，额定电流i
n2
按匝比增加，二次侧串抗等效阻抗按匝比平方增加，限制二次侧电流的作用明显，因此可以实现自适应抗短路功能，完成自适应抗短路调节。
[0038]
可以理解的是，电抗元件500的具体数值可以根据调压变压器容量、阻抗和二次侧电压调节范围确定，方法可选理论解析算法，也可以选仿真计算方法。电抗元件500是自适应抗短路的关键，串入电抗元件500通过论证折算确定，无需人为干预，实现试验变压器等效阻抗自动调节。电抗元件500结构可内置或外接于调压变压器中，内置时可使调压变压器
结构更加紧凑。
[0039]
在一个实施例中，如图2所示，一个调压模块包括一个粗调绕组100、一个细调绕组200、一个第一开关300、一个第二开关400和一个电抗，每一个调压模块中的电抗分别为la、lb和lc，调压变压器包括三个调压模块，各调压模块中的粗调绕组100的末端均连接中性点。具体地，一个调压模块为一相，调压变压器包括三个调压模块，即调压变压器为三相变压器，每个调压模块中第二开关400的静触点均通过电抗元件500输出电压，自适应抗短路调节能力好。各调压模块中的粗调绕组100的末端均连接中性点，三个调压模块采用星型连接，可以输出三相电压，普适性好。
[0040]
在一个实施例中，如图1所示，粗调绕组100包括两个以上的粗调子绕组，分别为ct1-ctn，各粗调子绕组串联，串联后的首端连接一次绕组120的末端，串联后的末端连接中性点，粗调绕组100以一个粗调子绕组为最小单位引出两个以上的抽头。
[0041]
当粗调绕组100包括两个以上串联的粗调子绕组时，串联后的一端作为粗调绕组100的首端，连接一次绕组120的末端，串联后的另一端作为粗调绕组100的末端，连接中性点。进一步地，粗调绕组100以一个粗调子绕组为最小单位引出两个以上的抽头，也就是说，当第一开关300切换与静触点导通的不同的动触点时，可以调整第一开关300和中性点之间接入的粗调子绕组的数量，以一个粗调子绕组的匝数为调整的最小单位。粗调子绕组的数量并不是唯一的，假设可以为n个，本实施例中，将粗调绕组100排列为1、2、3
……
n组公共绕组结构，每个粗调子绕组在二次侧调压时整体切换，完成公共绕组与串联绕组的功能变换。主空道为串联绕组与公共绕组连接点之间的空隙，例如二次侧接入ct2、ct3
……
ctn时，此时的主空道为ct1与ct2之间，又如二次侧接入ct3、ct4
……
ctn时，此时的主空道为ct2与ct3之间，由于空间漏磁最大位置位于主空道之间，控制主空道漏磁便控制了空间磁场能量和绕组受力趋势。所以以一个粗调子绕组为切换单位，接入不同数量的粗调子绕组，只是将主空道的漏磁幅向平移，不会引起局部畸变，有利于提高调压变压器的工作性能。可扩展地，粗调绕组100还包括一次绕组120，一次绕组120与位于首端的粗调子绕组串联，位于首端的粗调子绕组通过一次绕组120接入电压，一次绕组120和各粗调子绕组配合工作，可以实现变压器的基本功能。
[0042]
进一步地，在一个实施例中，各粗调子绕组的匝数相等。在各粗调子绕组的匝数相等时，若以第一开关300的一个动触点与相邻的另一个动触点之间的切换为一个档位，则可以使第一开关300在切换各个挡位时，改变的匝数一样，调压的幅度也一样。将粗调绕组100排列为1、2、3
……
n组公共绕组结构，粗调绕组100在电气接线图中以一个粗调子绕组为最小单元，每个粗调子绕组在二次侧调压时整体切换，完成公共绕组与串联绕组的功能变换，使每级运行状态下主空道内的漏磁分布基本一致，实现均匀漏磁分布作用，进一步提高了调压变压器的工作可靠性。
[0043]
在一个实施例中，第一细调绕组210和第二细调绕组220的匝数均与一个粗调子绕组的匝数相等。具体地，此处的匝数是指物理匝数，物理匝数是指存在的所有匝数。第一细调绕组210和第二细调绕组220的匝数均与一个粗调子绕组的匝数相等时，第一细调绕组210和第二细调绕组220对称并联接入，第一细调绕组210上的电压等于第二细调绕组220上的电压，第一细调绕组210上的电压为一个粗调子绕组上的电压的一半。当第二开关400切换了不同的动触点，具体切换过第一细调绕组210和第二细调绕组220的所有动触点，使电
气匝数从0变化为总电气匝数时，认为完成了第一细调绕组210和第二细调绕组220的一轮调压。之后，可以由第一开关300切换至粗调绕组100的另外一个动触点，实现另外一个数值范围内的调压，由此实现调压的连续性。
[0044]
例如，当第一细调绕组210的总电气匝数和第二细调绕组220的总电气匝数均为5匝时，细调绕组200的总电气匝数为10匝，一个粗调子绕组的物理匝数也为10匝，当第一开关300当前接入一个粗调子绕组时，假设输出电压为10v，则通过调整第二开关400的不同档位，切换第一细调绕组210接入的匝数为0到5，切换第二细调绕组220接入的匝数为0到5，使输出电压从10v至20v变化。当细调绕组200的总电气匝数已经等于物理匝数时，切换第一开关300至下一档，例如接入两个粗调子绕组，使输出电压为20+v，再切换第二开关400的不同档位，实现20-30v范围内的电压调压输出。由此，可以使调压变压器输出的电压更加连续，可提供的电压更多。
[0045]
在一个实施例中，如图1所示，调压变压器还包括稳压绕组600，稳压绕组600绕设于铁芯。稳压绕组600绕设于铁芯，可以起到滤波作用，滤除调压变压器工作过程中产生的谐波，提高调压变压器的工作性能。
[0046]
进一步地，当调压变压器包括三个调压模块时，稳压绕组600的数量也可为三个，三个稳压绕组600均绕设于铁芯，且三个稳压绕组600首尾相连，构成三角形连接，可以滤除三次谐波，提高调压变压器的工作可靠性。
[0047]
在一个实施例中，调压变压器还包括控制器，第一开关300和第二开关400均连接控制器。当调压变压器还包括控制器时，第一开关300和第二开关400可以为电动开关，第一开关300和第二开关400均连接控制器，可以在控制器的控制下，自动切换导通或断开的工作状态。此外，控制器还能控制第一开关300和第二开关400的静触点与不同的动触点导通，从而输出不同大小的电压，提高了调压变压器的自动化程度。
[0048]
具体地，控制器的类型也并不唯一，可以是包含各类处理芯片及其外围电路，具备逻辑运算功能，该处理芯片，可以是单片机、dsp(digital signal process，数字信号处理)芯片或fpga(field programmable gate array，现场可编程逻辑门阵列)芯片。控制器也可以是独立的计算机或者是多个计算机组成的计算机集群。控制器可以根据接收到的指令控制调整第一开关300和第二开关400的导通状态，例如，当控制器接收到目标电压值时，根据目标电压值计算粗调绕组100和细调绕组200需要投入使用的电器匝数，结合预存的粗调绕组100、细调绕组200、第一开关300和第二开关400的结构，以及第一开关300和粗调绕组100的连接关系以及第二开关400与细调绕组200的连接关系等，确定第一开关300需要导通的动触点和第二开关400需要导通的目标动触点，控制第一开关300和第二开关400将静触点与目标动触点导通，使调压变压器无需人工干预，自动输出目标电压，操作便捷。
[0049]
在一个实施例中，控制器用于在获取到结束指令后，先控制第二开关400断开，再控制第一开关300断开。在获取到结束指令后，考虑试验结束，调压变压器无需再提供电压给被测试品。此时，控制器先控制第二开关400断开，切断被测试品的电源，再控制第一开关300断开，切断一次侧电源。先切除二次侧接线后再切除一次侧电源，防止电磁谐振对调压变压器的影响。
[0050]
在一个实施例中，调压变压器还包括连接中性点的抑制电抗。在中性点连接抑制电抗时，抑制电抗可以限制调压变压器中的零序短路电流，提高调压变压器的安全性能。
[0051]
上述调压变压器，包括铁芯、一次绕组120、粗调绕组100、细调绕组200、第一开关300和第二开关400，粗调绕组100和细调绕组200均绕设于铁芯，一次绕组120的首端用于接入电压，一次绕组120的末端连接粗调绕组100的首端，粗调绕组100的末端连接中性点，细调绕组200包括结构相同的第一细调绕组210和第二细调绕组220。第一开关300和第二开关400均包括两个以上的动触点，各第一开关300的动触点对应连接粗调绕组100在不同位置处引出的一个抽头，第一开关300的静触点连接第一细调绕组210和第二细调绕组220，第二开关400的动触点连接第一细调绕组210和第二细调绕组220在不同位置处引出的抽头，以使第一细调绕组210中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数与第二细调绕组220中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数相等，第二开关400的静触点用于作为调压变压器的电压输出端，输出电压。
[0052]
调压变压器通过第一开关300和粗调绕组100可以实现第一级调压，通过第二开关400和细调绕组200可以实现第二级调压，使调压变压器无需设置过多绕组匝数，也能具有较高的试验电压调节范围，可以提供不同电压水平的调试试验电源，此外，调压变压器第一细调绕组210中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数与第二细调绕组220中接入第一开关300和第二开关400之间的匝数相等，使第一细调绕组210和第二细调绕组220对称并联接入，可以减小空间横向漏磁，使绕组整体的轴向作用力小，实现安匝自平衡，提高了调压变压器的使用可靠性。
[0053]
为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。在一个实施例中，以调压变压器应用在海上站，作为海上站的试验变压器为例，由于海上风电试验变压器试验电压调节范围广，二次侧匝数可能由几匝变化为几十或几百匝，冲击电流影响非常明显，同时，海上风电变压器有紧凑性和可靠性的双重矛盾。针对此试验变压器的抗短路能力要求，本技术提出的调压变压器具有自适应调节阻抗限制电流、高抗短路能力，结构简单且便于实现等特点，可广泛在应用于新建项目海上风电项目。调压变压器的一次侧电压不变，通过调节二次侧匝数实现宽幅调压的同时，满足任何电压输出时均有自适应抗短路能力。
[0054]
具体地，调压变压器以自耦结构为基础，设置特殊排列的多组公共绕组，记为粗调绕组100(ct)，粗调绕组100在电气接线图中相当于传统自耦变压器的公共绕组。将ct绕组排列为1、2、3
……
n组公共绕组结构，ct绕组在电气接线图中以整个绕组为最小单元，每个ct绕组在二次侧调压时整体切换，完成公共绕组与串联绕组的功能变换，使每级运行状态下主空道(串联绕组与公共绕组连接点之间的空隙)内的漏磁分布基本一致，实现均匀漏磁分布作用。由于空间漏磁最大位置位于主空道之间，控制主空道漏磁便控制了空间磁场能量和绕组受力趋势。例如二次侧接入ct2、ct3
……
ctn时，此时的主空道为ct1与ct2之间，又如二次侧接入ct3、ct4
……
ctn时，此时的主空道为ct2与ct3之间，所以不同的ct接入方法，只是将主空道的漏磁幅向平移，不会引起局部畸变。
[0055]
调压变压器的细调绕组200包括上下两路并联的第一细调绕组210和第二细调绕组220，细调绕组200(xt)在电气接线图中按线饼为最小单元，上下两路并绕，形成安匝自平衡模块。细调绕组200中存在高度方向的电气接入差异，影响空间横向漏磁。细调绕组200取线饼为最小单元，以绕组中部为分界面，上下对称接入。细调绕组200上下两路并绕，实现安匝自平衡，即独立考虑某一绕组时，上下安匝对称或接近对称，此方法基于电磁原理使绕组
整体的轴向作用力最小。当细调绕组200全部接入完成一轮调压后，改变粗调绕组100接入数量，实现电压调节时，将细调绕组200接入数量同时清零。细调绕组200总电气匝数应与一组粗调绕组100的匝数相等。具体地，细调绕组200物理匝数为电气匝数的两倍，上下并联后与一组粗调电气匝数相同，细调绕组200每一次由最小接入至最大接入的循环时，细调绕组200上的漏磁分布循环一次。
[0056]
调压变压器二次侧(试验输出电压侧)串联电抗元件500，二次侧串联的电抗元件500是自适应抗短路的关键，串入电抗元件500需论证折算确定，无需人为干预，实现调压变压器等效阻抗自动调节。二次侧串联的电抗元件500结构可内置，可外接，内置结构可实现海上风电紧凑性的目标。此外，调压变压器的自耦结构中性点还可增加串入限制零序短路电流的电抗元件500。
[0057]
串联的电抗元件500实现自适应抗短路的方法基于三组电磁原理：其一，一二次侧电压与匝数正成比，一次侧匝数不调节且输入电压不变，二次侧匝数越少，输出电压越低；其二，在短路工况下，一次侧输入功率与二次侧输出功率相等；其三，一二次侧等效电抗元件500与匝数平方反成比，串入某一确定的电抗元件500，二次侧匝数越少，归算至一次侧电抗元件500越大。二次侧电压越低，匝数越少，实现的自适应抗短路功能越明显。
[0058]
具体的推导如下：
[0059]
控制短路冲击作用影响关键是限制故障电流大小，二次侧短路电流计算为：
[0060]
以标幺值方法计算二次侧的短路电流：
[0061][0062]
一次侧电压、匝数不变，将参数折算至一次侧：
[0063][0064]
其中二次侧串入电抗元件500的等效阻抗标幺值计算为：
[0065][0066]
公式中，us、uk和u
l
分别表示系统阻抗、变压器阻抗和串联的电抗元件500标幺值，i
sc
和in分别为短路电流和额定电流，w为匝数，下标1和2分别指一次侧和二次侧。z0为所使用标幺值算法的基准阻抗有名值。
[0067]
上述推导可得到，二次侧匝数减少，额定电流i
n2
按匝比增加，二次侧串抗等效阻抗按匝比平方增加，限制二次侧电流的作用明显，实现自适应抗短路功能。电抗元件500可以实现电流及漏磁的幅值控制，完成自适应抗短路调节。串联的电抗元件500应充分考虑海上风电紧凑性要求及对试验系统的影响。串联的电抗元件500的具体数值根据试验变压器容量、阻抗和二次侧电压调节范围确定，方法可选理论解析算法，或仿真计算方法。
[0068]
本技术提供的调压变压器，一次侧电压不变，二次侧通过调压匝数实现宽幅调压，无需人工干预，实现任何电压输出时均有自适应抗短路能力。调压变压器基于电磁原理，采用紧凑型结构，具有强自适应性，调压输出后无需任何人工干预，满足各级电压输出时的短路承受能力。调压变压器包括变压器基本自耦结构、特殊绕组排列形式、上下两路并联细调
绕组200和试验输出电压侧串联电抗元件500结构，基于多组绕组自耦结构，实现自适应抗短路功能。细调绕组200采用一组绕组，上下并联结构，细调绕组200电气匝数约为一组粗调绕组100的匝数。串联电抗元件500可内置，也可外接，但不同于自耦结构中性点串抗方式。
[0069]
调压变压器的自适应抗短路实现方法是通过多层粗调绕组100减少漏磁影响，通过上下细调绕组200并联实现安匝自平衡，通过二次输出侧串联电抗元件500，实现等效电抗元件500随电压变化而自适应抗短路调节的过程。其中，多层粗调均匀漏磁是指二次侧接入不同组粗调绕组100时，空间集中漏磁场分布不发生明显变化。安匝自平衡指独立绕组上下安匝对称或接近对称，产生幅向漏磁上下对称，通过上下两路并联实现。二次输出侧串联电抗元件500是适应抗短路能力的关键，串入电抗元件500需经论证折算确定。
[0070]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0071]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。