专利名称：可调电压平衡变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变压器，特别是可调电压平衡变压器。
由工业三相电力系统供电的二相电力负荷，采用公知的斯科特(SCOTT)变压器，原边不能接地，不适用于大接地电流系统。
中国用于牵引供电系统的变压器，大部分是Yn，d接线电力变压器，(牵引侧相位差为60度电角度)，在二牵引电流相等的最佳状态，原边负序电流占正序电流的50％，由于牵引电流很大，给电力系统的运行带来不利影响。
运行实践中的客观环境，二相侧的负荷不相等，通常的工况是一相半载另一相超载。造成牵引网末端电网电压损失超过额定值的31％而不能正常运行。
本发明的目的是提供一种可调电压平衡变压器，它既能达到三相变二相的平衡变换，又能适用于大接地电流系统，过载时还能分别调整二相侧电网电压。
本发明是变压器接线方式和线圈配置的发明。
本发明的目的是这样实现的采用等截面三柱式铁芯，由
图1所示的可调电压平衡变压器的原边线圈(A1、B1、C1)是星形(Y)接线，端子(O)可以接地；由端子(A、B、C)接入工业三相电力系统。次边由线圈(a2、a3、b2、b3、b4、c2、c3)组成；线圈的匝数有如下关系Wa2＝Wb2＝Wc2
Wb3=Wb4=3-12(Wc2+Wc3)]]>线圈(b2、B1)间的等效阻抗(漏抗)与线圈(c2、C1)或线圈(a2、A1)间等效阻抗(漏抗)之比用Z表示Z=6*Wc2(Wc2+Wc3)(3-3)-2]]>Wa3=Wc3=(1-(3-3)(2+Z)6)(Wc2+Wc3)]]>调压段匝数DW＝±n*ΔWc3Z值的调整依靠改变各线圈间，和它们相对于铁芯间的距离实现；次边线圈电压向量图是变形的A字形；由A字形的三角形顶点(F、G、O′)间接入电容器(Cx、Cy、Cz)；由A字形的脚端引出调压段，调压段匝数DW＝0时，二相引出端(D、E)与接地端(O′)间的二向量电压(EO′、DO′)是幅值相等，相位差为90度电角度。
图2所示的可调电压平衡变压器的线圈布置，线圈(a2)靠近铁心，调压线圈(a3)位于中部，宜为螺旋式，原边线圈(A1)远离铁心；C相线圈的布置与A相同。线圈(b2)靠近铁心，线圈(b3、b4)分裂，连线交叉，布置在中部，线圈(B1)远离铁心。
下面结合附图详细说明图1是可调电压平衡变压器的线圈连接及电压向量图，图1-1是原边线圈连接图，图1-2是原边电压向量图，图1-3是次边线圈连接图，图1-4是次边电压向量图。
图中A1、B1、C1是原边线圈及电压向量，A、B、C、是原边线圈端子，D、E、O′是二相电压引出端子，G、F、O′是次边三相电压引出端子。
图2是线圈布置图，图2-1是B相线圈布置图，图2-2是A、C相线圈布置图。
按上述匝数、阻抗关系的线圈，并按图1连接，按图2的位置布置成的可调电压平衡变压器，当调压段匝数DW＝0时，二引出相(DO′、EO′)有幅值相等的负荷电流时，由端子(A、B、C)引入的三相系统电流是平衡的，即幅值相等，相位差120电角度，无零序电流，无负序电流。
由端子(F、G、O′)引出电压对称三相电力系统，即电压相位差120度电角度。并接入电容器(Cx、Cy、Cz)。
当调压段匝数DW≠0时，可分别调整二个输出电压的幅值，相应的改变输出功率。当调压段匝数DW＞0时，二向量电压(EO′、DO′)相位差小于90度电角度。当调压段匝数DW＜0时，二向量电压(EO′、DO′)相位差大于90度电角度。当一相调压段匝数DW＜0，另一相调压段匝数DW＞0时，二向量电压(EO′、DO′)相位差趋于90度电角度。当调压开关采用有载调压开关时，可以追随负荷的变化，调整输出电压及功率。
本发明的可调电压平衡变压器还有逆变功能当调压段匝数DW＝0时，二相引出端(D、E)与接地端(O′)间可以接入二向量电压(EO′、DO′)是幅值相等，相位差为90度电角度的电压做原边，其次边线圈是星(Y)接线，输出相位差为120°电角度的三相对称电压，星(Y)接线可以输出相电压也可以输出线电压。实现二相电力系统变换为三相电力系统的转换。
线圈在铁芯上的布置有多种方案，根据可调电压平衡变压器的容量、电压等级、调压开关的技术要求和经济要求而确定。
图2是一个工程实用例，次边线圈(b3、b4)分别分两段不同径交叉布置，以求满足线圈(b3)与线圈(B1)间，线圈(b4)与线圈(B1)间等效阻抗(漏抗)相等、轴向安匝平衡的要求。C相与A相线圈相对于铁芯的位置相同。次边线圈(a3、c3)最好是螺旋式结构。
本发明的可调电压平衡变压器，适用于做电气化铁道吸流变压器或直接供电方式的牵引变电所的主变压器。可调电压平衡变压器的原边线圈(A1、B1、C1)由端子(A、B、C)接入工业三相电力系统。(例如110KV或以上)，端子(O)点根据电力系统要求接地，适合大接地电流系统的要求；二相引出端(D，E)与接地端(O′)，向上、下行牵引网供电。
当二引出端(D，E)与接地端(O′)有幅值相等的负荷电流时，由端子(A、B、C)引入的三相系统的电流是平衡的，即幅值相等，相位差120度电角度，无零序电流，无负序电流。
当二引出端(D、E)与接地端(O′)有幅值相差50％的负荷电流时，由(A、B、C)端引入的三相系统的电流比Yn，d接线电力变压器，在二牵引电流相同的工况，原边负序电流减少24％，也就是说在相同的牵引电流条件下，减少了对电力系统运行带来的不利影响。可以减少电力系统的容量，提高设备的利用率，达到节省能源减少消耗的目的。
由可调电压平衡变压器端子(F、G、O′)引出的三相系统，可以供给本所自用电，接入电容器组，对牵引负荷和地区负荷的无功功率进行静态或动态补偿。次边三角形引出端的电压值，当采用标准电压时(例10.5kv)，可使用成套设备。
或将本平衡变压器的端子(D、E、O′)接入二相电力系统(电压是幅值相等，相位差为90度电角度)，例如斯科特(SCOTT)变压器的L侧，由端子(A、B、C)得到对称三相电力系统。(电压是幅值相等，相位差为120度电角度)，实现二相电力系统变换为三相电力系统的转换。可用于既有二相系统的本所自用电及地区负荷。
权利要求
1.一种可调电压平衡变压器，其原边线圈A1、B1、C1是星形(Y)接线(O端可以接地)；由A、B、C端接入工业三相电力系统；铁芯采用等截面三柱式；特征在于该变压器的次边线圈由a2、a3、b2、b3、b4、c2、c3组成；线圈的匝数有如下关系Wa2＝Wb2＝Wc2Wb3=Wb4=3-12(Wc2+Wc3)]]>线圈b2、B1间的等效阻抗(漏抗)与线圈c2、C1(a2、A1相同)间的等效阻抗(漏抗)之比用Z表示Z=6*Wc2(Wc2+Wc3)(3-3)-2]]>Wa3=Wc3=(1-(3-3)(2+Z)6)(Wc2+Wc3)]]>调压段匝数DW＝±n*ΔWc3Z值的调整依靠改变各线圈间，和它们相对于铁芯间的距离实现；次边线圈电压向量图是变形的A字形；由A字形的三角形顶点F、G、O′间接入电容器Cx、Cy、Cz；由A字形的脚端引出调压段，调压段匝数DW＝0时，二相引出端D、E与接地端O′间的EO′、DO′二向量电压是幅值相等，相位差为90度电角度。
2.由权利要求1所述，可调电压平衡变压器的线圈布置，其特征是线圈a2靠近铁心，调压线圈a3位于中部，宜为螺旋式，原边线圈A1远离铁心；C相线圈的布置与A相同；线圈b2靠近铁心，线圈b3、b4分裂，连线交叉，布置在中部，线圈B1远离铁心。
全文摘要
本发明是将工业三相电力系统变换为二相电力系统，具有调整电压抽头的可调电压平衡变压器，该变压器的原边线圈是星形(Y)接线，次边线圈电压向量图是变形的A字形。由A字形的三角形顶点接入电容器进行无功补偿。由A字形的脚端引出调压端子，分别调整次边输出电压。采用三柱式等截面铁芯。
文档编号H02J3/18GK1534862SQ03121430
公开日2004年10月6日 申请日期2003年3月31日 优先权日2003年3月31日
发明者郭宝库 申请人:郭宝库