一种利用漏感的适用于柔性牵引变电所的变压器

1.本实用新型涉及柔性牵引供电系统牵引变压器技术领域，具体的涉及一种利用漏感的适用于柔性牵引变电所的变压器。


背景技术：

2.目前，我国电气化铁路主要采用工频单相交流牵引制式，变电所从三相电网取电经过牵引变压器降压后分两供电臂输出，为牵引网供电。但是由于两供电臂间、变电所之间电压相位、幅值和频率难以一致，两供电臂间、各变电所间必须设置电分相，电分相的存在严重影响了新一代列车的提速以及载荷能力的提升。一方面，列车在经过电分相时，需要进行减速；另一方面，一些既有牵引供电系统在电分相处设置自动过分相，其结构较为复杂，可靠性较低，是牵引供电系统的薄弱环节与事故多发点。
3.电气化铁路的牵引负荷为单相交流负荷，会通过牵引变电所向三相电网注入负序电流，使牵引供电系统三相严重不平衡，同时，还存在无功、谐波等问题。如何解决牵引供电系统电能质量、取消电分相装置是当前牵引系统领域的研究热点。随着电力电子器件日渐成熟，以变流器为核心的电力电子设备逐渐投入到牵引供电系统当中，使电压幅值、频率、相位不一致问题得到解决。三相-单相变流器在牵引供电系统中使用减少了电分相装置，同时也解决了牵引供电系统的电能质量问题。专利cn110931222a提供一种柔性牵引供电系统四绕组牵引变压器装置，该变压器包括四个绕组t1、t2、t3和t4；t1绕组作为变压器tm4高压侧采用三相
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型联结，连接至牵引变电所35kv侧母线；t2绕组作为变压器tm4低压侧之一，采用三相y型联结，连接至牵引变电所整流器装置rn原边；t3绕组作为变压器tm4低压侧之一，采用三相
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型联结，连接至牵引变电所整流器装置rn原边；t4绕组作为变压器tm4低压侧之一，采用三相y型联结，连接至牵引变电所双向变流器装置pcs原边，用于牵引变电所双向变流器配合整流机组向牵引网供电或将再生制动能量反馈回中压电网，以节省变压器设备投资。还有专利cn113077979a提供了一种可用于柔性贯通双边牵引供电系统的幅值、相角可调的电气化铁路牵引变压器，其电压幅值与电压相位可调，实现相邻两牵引所的空载母线开环点空载电压幅值与电压幅值差和相位差趋于零，为柔性贯通双边供电系统可靠持续运行提供了重要保障零。但是现有这些都不能解决但是牵引变电所的供电容量大、输出电压高，而且受电力电子器件发展水平的限制，现有的三相-单相变流器无法直接接入三相电网，也无法直接输出27.5kv牵引网电压，因此需要将多个变流器模块进行并联、级联，以提高变流器的耐压耐流能力，而并联的变流器模块需要多个幅值相等且相互独立的交流电源为其供电，且电源电压等级应适配于变流器模块。由于牵引变电所容量大，各个变流器模块输入电流大，因此变流器前端输入滤波电感占地面积、体积大；若使用多个变压器为变流器模块供电，则会进一步增加牵引变电所的占地面积并且会降低牵引变电所的效率。
4.因此，如何设计一种利用漏感的适用于柔性牵引变电所的变压器，减少柔性牵引变电所的占地面积和成本，且满足柔性牵引供电系统的需求，是一件亟需解决的事情。


技术实现要素：

5.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
6.一种利用漏感的适用于柔性牵引变电所的变压器，其特征在于，它包括箱体以及设置在箱体内的铁心组件。
7.优选的，所述铁心组件包括三个呈等边三角形排列的双框铁心，每两个所述双框铁心的竖边框相互拼合成铁心柱，所述铁心柱的竖向外周设置有绕组；
8.优选的，所述绕组包括高压侧绕组和低压侧绕组，所述高压侧绕组采用星形连接方式，所述低压侧绕组采用三角形连接方式，多路所述低压侧绕组分别输出幅值相等的电压；
9.优选的，所述高压侧绕组通过其产生的主磁通与低压侧绕组连接。
10.优选的，所述铁心柱包括a相铁心柱、b相铁心柱和c相铁心柱。
11.优选的，所述低压侧绕组包括多组副边低压线圈，所述高压侧绕组包括一组原边高压线圈；所述副边低压线圈不少于10组且由上到下依次绕制在铁心柱上，高压线圈绕制在副边低压线圈外侧。
12.优选的，各个低压侧绕组之间为低耦合且电气隔离。
13.优选的，所述原边高压绕组输入电压为27.5kv，各个低压侧绕组输出端电压为数千伏级。
14.优选的，所述各组副边低压线圈之间设置有绝缘组件，所述高压线圈和副边低压线圈之间设置有绝缘组件。
15.优选的，所述变压器的箱体顶部设置有1组高压套管组件，在箱体正面设有与低压侧绕组数量相等的多组低压套管组件。
16.优选的，所述高压套管组件包括a相高压套管、b相高压套管、c相高压套管和高压公共套管；所述a相铁心柱上高压线圈的首端与a相高压套管相连，所述b相铁心柱上高压线圈的首端与b相高压套管相连，所述c相铁心柱上高压线圈的首端与c相高压套管相连。
17.优选的，所述a相铁心柱上高压线圈的尾端、b相铁心柱上高压线圈的尾端以及c相铁心柱上高压线圈的尾端均与高压公共套管相连。
18.优选的，所述低压套管组件包a相低压套管、b相低压套管和c相低压套管；所述a相铁心柱上的每组低压线圈的首端分别与对应的各组a相低压套管相连；所述b相铁心柱上的每组低压线圈的首端分别与对应的各组b相低压套管相连；所述c相铁心柱上的每组低压线圈的首端分别与对应的各组c相低压套管相连。
19.优选的，所述a相铁心柱上的每组副边低压线圈的尾端、b相铁心柱上每组副边低压线圈的尾端以及c相铁心柱上每组副边低压线圈的尾端根据各组低压连接组标号作相应连接。
20.优选的，所述各个低压侧绕组输出端分别连接至变流器模块，低压侧的漏感作为后端变流器的输入滤波电感。
21.本技术所具有的优点和效果：
22.1、本实用新型披露一种利用漏感的适用于柔性牵引变电所的变压器，变压器副边采用多绕组结构，能实现副边多路输出，且每路输出相互独立，能很好地适配柔性牵引变电所内的变流器模块。
23.2、利用低压侧绕组的漏感作为后端变流器的输入滤波电感，能有效减少柔性牵引变电所的体积、占地面积、功耗和成本。
24.3、该变压器采用立体式卷铁心，空载损耗低、负载损耗低、空载电流小、噪声小、抗短路能力强；预计空载损耗能降低30％，负载损耗能降低15％，噪音降低到60db。
25.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
26.根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
28.图1是本技术中的变压器示意图；
29.图2是本技术中的铁心组件示意图；
30.图3是本技术中的变压器另一角度示意图；
31.图4是现有技术中的变压器示意图；
32.图5是现有技术中的变压器与变流器连接的示意图；
33.图6是一种适用于本技术中变压器的变流器示意图；
34.图7是本技术中的变压器与变流器连接的示意图；
35.其中，1、箱体；2、铁心组件；201、双框铁心；3、高压套管组件；4、低压套管组件。
具体实施方式
36.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
37.应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
38.此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
39.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关
系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
40.本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
41.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
42.实施例1
43.本实施例对一种利用漏感的适用于柔性牵引变电所的变压器进行说明。
44.参照图1、2，图1是本技术中的变压器示意图，图2是本技术中的铁心组件示意图。
45.一种利用漏感的适用于柔性牵引变电所的变压器，包括箱体1以及设置在箱体1内的铁心组件2。
46.所述铁心组件2包括三个呈等边三角形排列的双框铁心201，两个铁心201之间的夹角为60
°
。
47.所述双框铁心201采用卷绕制作工艺：分别卷绕三个所述双框铁心201，对卷绕完毕的所述双框铁心201进行高温退火处理，对高温退火处理后的所述双框铁心201进行拼合，每两个所述双框铁心201的竖边框相互拼合成铁心柱，所述铁心柱的竖向外周设置有绕组。
48.所述绕组包括高压侧绕组和低压侧绕组，所述高压侧绕组采用星形连接方式，所述低压侧绕组采用三角形连接方式，多路所述低压侧绕组分别输出幅值相等的电压。
49.进一步地，所述高压侧绕组通过其产生的主磁通与低压侧绕组连接。所述各个低压侧绕组输出端分别连接至变流器模块，低压侧的漏感作为后端变流器的输入滤波电感。
50.进一步地，所述铁心柱包括a相铁心柱、b相铁心柱和c相铁心柱。
51.所述低压侧绕组包括多组副边低压线圈，所述高压侧绕组包括一组原边高压线圈；所述副边低压线圈不少于10组且由上到下依次绕制在铁心柱1上，高压线圈绕制在副边低压线圈外侧。
52.进一步地，各个低压侧绕组之间为低耦合且电气隔离。
53.进一步地，原边高压绕组输入电压为27.5kv，各个低压侧绕组输出端电压为数千伏级。
54.进一步地，所述各组副边低压线圈之间设置有绝缘组件，所述高压线圈和副边低压线圈之间设置有绝缘组件。
55.本实施例中的变压器采用立体式卷铁心，空载损耗低、负载损耗低、空载电流小、噪声小、抗短路能力强，预计空载损耗能降低30％，负载损耗能降低15％，噪音降低到60db。副边采用多绕组结构，能实现多路输出且各路输出之间相互独立。
56.实施例2
57.本实施例对该变压器的箱体结构进行说明。
58.参照图3，图3是本技术中变压器另一角度示意图。
59.所述变压器的箱体1顶部设置有一组高压套管组件3，在箱体1正面设有与低压侧绕组数量相等的多组低压套管组件4。
60.进一步地，所述高压套管组件3包括a相高压套管、b相高压套管、c相高压套管和高压公共套管，所述a相铁心柱上高压线圈的首端与a相高压套管相连，所述b相铁心柱上高压线圈的首端与b相高压套管相连，所述c相铁心柱上高压线圈的首端与c相高压套管相连，所述a相铁心柱上高压线圈的尾端、b相铁心柱上高压线圈的尾端以及c相铁心柱上高压线圈的尾端均与高压公共套管相连。
61.进一步地，所述低压套管组件4包括a相低压套管、b相低压套管和c相低压套管，所述a相铁心柱上的每组副边低压线圈的首端分别与对应的各组a相低压套管相连，所述b相铁心柱上的每组副边低压线圈的首端分别与对应的各组b相低压套管相连，所述c相铁心柱上的每组副边低压线圈的首端分别与对应的各组c相低压套管相连，所述a相铁心柱上的每组副边低压线圈的尾端、b相铁心柱上每组副边低压线圈的尾端以及c相铁心柱上每组副边低压线圈的尾端根据各组低压连接组标号作相应连接。
62.所述箱体1上还设置有多个散热器。
63.多路输出，按照特定的联结组号进行联结，相比于现有工频中的三绕组变压器，适用性更强，且提高变流器的耐压性。
64.实施例3
65.基于实施例1和实施例2，本实施例对该变压器带来的技术效果进行简单说明。
66.参照图4、5，图4是现有技术中的变压器示意图，图5是现有技术中的变压器与变流器连接的示意图。以及图6、7，图6是一种适用于本技术中变压器的变流器示意图，图7是本技术中的变压器与变流器连接的示意图。
67.利用低压侧绕组的漏感作为后端变流器的输入滤波电感，有效减少了柔性牵引变电所的体积、占地面积、功耗和成本。而且相比于现有技术，本实用新型中的变压器副边采用多绕组结构，能实现副边多路输出，且每路输出相互独立，满足并联的变流器模块需要多个幅值相等且相互独立的交流电源为其供电，且电源电压等级应适配于变流器模块使用的要求，能很好地适配柔性牵引变电所内的变流器模块，提高了变流器的耐压耐流能力。
68.对于图5、6中的变流器结构属于现有技术部分，本领域技术人员能够理解和使用的部分，在此不详细赘述。
69.应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。