基于交流调压电子开关的瞬变阻抗变压器的制造方法

基于交流调压电子开关的瞬变阻抗变压器的制造方法
【专利摘要】本发明详细阐述了基于波形连续和消谐波观点的波形叠加原理，提出了三个概念分别为柔性交流变电、柔性输变电、柔性调压。提出了三种新技术分别为瞬变阻抗技术，柔性无级调压技术和柔性有级调压技术。提出了三种新产品为交流调压电子开关、瞬变阻抗变压器、高速调压变压器。提出了六种高压电网联结方式为瞬变阻抗变压器型的电网联结方式，瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式等。提出了一种新的无功补偿联结方式为无功补偿装置可以串并联在串变调压变压器主变压器二次出线的端口处。本发明可应用于高压特高压交直流输电和其他需要安全、高效、同步控制系统，需要大容量无级调压的系统。
【专利说明】基于交流调压电子开关的瞬变阻抗变压器
【技术领域】
[0001]本文详细阐述了对一个原理的拓展，提出了三个概念、三种新技术、三种新产品，六种高压电网联结方式、一种新的无功补偿联结方式，对交流调压器的使用提出了全新的解决方案，涉及领域有电力电子、变压器、高压特高压电网输电、无级调压技术、无功补偿技术。
[0002]一个原理的拓展是基于波形连续和柔性变电观点的波形叠加原理。
[0003]三个概念分别为柔性交流变电、柔性输变电、柔性调压。
[0004]三种新技术分别为瞬变阻抗技术，柔性无级调压技术和柔性有级调压技术。
[0005]三种新产品为:交流调压电子开关、瞬变阻抗变压器、高速调压变压器。
[0006]六种高压电网联结方式为:瞬变阻抗变压器型的电网联结方式，分裂式瞬变阻抗变压器型的电网联结方式，瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式，分裂式瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式，高速调压降压自耦变压器型的电网联结方式，分裂式高速调压降压自耦变压器型的电网联结方式等等。
[0007]—种新的无功补偿联结方式:进行无功补偿时，无功补偿装置可以串并联在串变调压变压器主变压器二次出线的端口处。
[0008]三种新产品中的交流调压电子开关简略归纳了八种单相基本开关形式，分别为新型交流调压器、线性调开关、正反调开关、粗细调开关、中部调开关(2种)、端部调开关、中性点调压开关等，三相时按调压原理自由组合。
[0009]三种新产品中的瞬变阻抗变压器派生出电力变压器型、特种变压器型和调压器型瞬变阻抗变压器等，按其涉及的领域不同，本文简略的归纳了十七种变压器型式。分别为瞬变阻抗电力变压器、分裂式瞬变阻抗电力变压器、瞬变阻抗升压自耦电力变压器、分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器、高速调压降压自耦电力变压器、分裂式高速调压降压自耦电力变压器、瞬变阻抗变流变压器、高速调压自耦变流变压器、瞬变阻抗电炉变压器、高速调压自耦电炉变压器、瞬变阻抗牵引变压、瞬变阻抗电源变压器、瞬变阻抗升压自耦电源变压器、高速调压降压自耦电源变压器、瞬变阻抗调压器、瞬变阻抗升压自耦调压器、高速调压降压自耦调压器等等。
[0010]本发明的瞬变阻抗技术和高速调压技术、高速无级调压技术在高压特高压交直流输电系统，交直流电炉冶炼系统，电化学电解行业系统，电力机车牵引系统，无功补偿系统，大功率无级调压系统上的应用，可以对相关系统进行安全防护和高效同步智能化控制。
[0011]本发明在需要稳压控制的或需要变压器调容的或需要高速控制各相负载不平衡等等特性的阻性、阻感性、阻容性负载系统中应用时，可以通过瞬变阻抗变压器对其进行高速调控。
[0012]本发明可增加高压特高压电力系统稳定性和可靠性，减小系统短路容量、减小设备投资、减小电压波动与闪变、可用三次侧开断功能部分代替高压断路器、变压器可高速调整系统阻抗和提高系统自身功率因数的显著效果。
[0013]无级调压技术在容量、电压等级、波形畸变率等方面均有重大突破，对无级调压设备有大量需求的产业，如真空炉、科学实验等行业有重大影响。
[0014]可应用范围涵盖如工农业生产、科学实验、交通运输、电信传输、国防军工、医疗卫生、电力传输，可以说瞬变阻抗变压器在国民经济的各个行业均有一定作用。
【背景技术】
[0015]交流调压器是指把两个半导体元件(如晶闸管，后文用晶闸管代替半导体元件)反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管或其他电力电子元件的控制就可以控制交流输出。这种电路不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。由其组成的单三相电路即交流调压器。也就是由半导体元件构成的把一种交流电变成另一种同步率不同电压交流电的控制装置。
[0016]原有交流调压器调压时产生电压是非连续性的，波形是断续的，过零点次数多，电压电流时断时续，造成电压波动大，不连续电流造成断弧起弧次数过多，功率输入时断时续，谐波大。电弧稳定性差影响设备的产量和质量，易使变压器和负载产生内部过电压，对变压器、开关、电机等负载的绝缘产生不利影响，影响其使用寿命，增大能耗，造成电阻、电感性、电容性负载等相关设备输入功率不均衡的重大问题。交流调压器采用晶闸管相控电路，高电压小电流可控电源可以很多晶闸管串联，也可以用交流调压电路调节变压器二次电压，低电压大电流电源可以很多晶闸管并联，电路结构复杂、成本高、波形断续。
[0017]随着经济高速发展，各种用电设备向着高电压、大容量方向发展，电力电子技术的发展无法跟上发展的需要，因此急需一种用小容量、低电压、小电流的交流调压器去控制高电压、大容量、大电流变压器或其他负载的无级调压和有级调压技术。
[0018]变压器开关是为了使电网供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流，此需对变压器进行电压调整。目前，变压器调整电压的方法是在其某一侧线圈上设置分接，以切除或增加一部分线匝，改变匝数，从而达到改变电压比的有级调整电压的方法。这种线圈抽出分接以供调压的电路，称为调压电路。变换分接以进行调压所采用的组件叫分接开关。二次不带负载，一次也与电网断开的调压叫无励磁调压，带负载进行变换线圈分接的调压叫有载调压。因此变压器开关分两种，一种无励磁分接开关，一种叫有载开关。有载开关的绝缘水平取决于调压线圈在冲击电压作用下最大对地电位，纵绝缘取决于冲击电压作用时调压线圈所出现的冲击梯度，因此绝缘水平高。偏移电压值大，开关电容放电(偏移电压缓慢增加，可能使正反调开关的K、+、-断口击穿)。这种开关响应速度慢，机械寿命短，一般每使用3000次即需换油、保养，结构复杂，触头有放电电弧，在油浸结构中污染变压器油。
[0019]现在急需一种正反调调压时可以消除偏移电压，防止电容放电，并且在正常使用时可以高速响应，寿命长，无弧，易于保养维修的变压器开关。
[0020]传统串变调压变压器的定义是，在低压大电流系统应用，采用两台变压器组成，一台为主变(低压电压恒定)，另一台为串变(低压电压可调)，需要利用设置在主变压器上的单独调压绕组给串变高压侧供电，主变和串变的低压绕组串联在一起、采用八字型线圈结构、主变低压绕组电压恒定、串变低压绕组电压可调、致使串联在一起的两个低压绕组电压发生改变、从而改变主、串变低压绕组的合成电压，主变包括高压绕组、低压绕组、调压绕组，串变包括高压绕组、低压绕组，在低压大电流系统应用。
[0021]传统串变调压变压器适用于10000KVA以上的电炉变压器，整流变压器也偶有见之，它是传统的电炉变压器形式，但因其成本高及冶炼技术的发展现已很少采用。
[0022]特高压输电系指比交流500kV输电能量更大、输电距离更远的新的输电方式。它包括两个不同的内涵:一是交流特高压(UHC)，二是高压直流(HVDC)。具有输电成本经济、电网结构简化、短路电流小、输电走廊占用少以及可以提高供电质量等优点。根据国际电工委员会的定义:交流特高压是指IOOOkV以上的电压等级。在我国，常规性是指IOOOkV以上的交流，800kV以上的直流。特高压交流输电线路电压等级高、线路长、分布电容大、波阻抗小、故障后波过程明显，虽然特高压线路普遍安装并联电抗器，补偿线路的充电电流，抑制过电压的发生，同时也降低线路的传输容量，这与特闻压输电的根本宗旨相悖，
采用高压特高压交流输电的主要优点:(1)提高传输容量和传输距离。(2)提高电能传输的经济性.输电电压越高输送单位容量的价格越低。(3)节省线路走廊和变电站占地面积。(4)减少线路的功率损耗。(5)有利于连网，简化网络结构，减少故障率。
[0023]特高压输电的主要缺点:特高压输电的主要缺点是系统的稳定性和可靠性问题不易解决。自1965-2010年世界上共发生了 7次交流大电网瓦解事故，其中5次发生在美国，2次在欧洲。这些严重的大电网瓦解事故说明采用交流互联的大电网存在着安全稳定、事故连锁反应及大面积停电等难以解决的问题。
[0024]从分析系统稳定性可知，电力系统的短路电抗是一个关键量值，电力系统限制短路容量的主要措施之一是采用高阻抗变压器，增大变压器电抗会提高系统的稳定性，限制短路电流相应的短路电磁力和电流热效应也会降低，同时还可以降低线路开关等电气设备的开断容量，减少甚或取消限流电抗器，但高阻抗变压器让电网无功大增。变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%?15%，当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
[0025]如果有一种变压器可以调节快速，运行可靠，能高速调整有功功率，实现“潮流翻转”(功率流动方向的改变)，在正常时，阻抗低能保证稳定输出，在事故情况下，可高速实现系统的稳定，也能实现振荡阻尼和同步振荡的抑制，具有分相调压、高速稳压功能，在正常运行状态下是低阻抗，当遇到突发短路或其他突发情况时，变压器会瞬间变成高阻抗甚或超高阻抗变压器，对高压、超高压、特高压交流电网会有重要作用。
[0026]随着电力电子技术的发展，高压直流输电变得可行，且得以充分的发挥其各方面的优点。目前世界上已近有80多项高压直流输电工程投入运行，我国也有10多项高压直流输电工程在国家电力网架中应用，在优化能源配置，保障国家能源安全和促进国民经济发展中起着重要的作用。随着国家“西电东送、南北互供、全国联网”战略方针的实施，加快建设以百万伏级交流和±660kV、±800kV、± IOOOkV级直流系统特高压电网为核心的坚强的电力网架已成为趋势。高压直流输电的概念是将发电厂发出的交流电，经整流器变换成直流电输送至受电端，再用逆变器将直流电变换成交流电送到受端交流的一种输电方式。主要应用于远距离大功率输电和非同步交流系统的联网。经济上有线路造价低。年电能损失小。
[0027]直流输电在技术上有很多优点，首先不存在系统稳定问题，可实现电网的非同期互联，而交流电力系统中所有的同步发电机都保持同步运行。直流输电的输送容量和距离不受同步运行稳定性的限制，还可连接两个不同频率的系统，实现非同期联网，提高系统的稳定性。
[0028]其次限制短路电流。如用交流输电线连接两个交流系统，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置。然而用直流输电线路连接两个交流系统，直流系统的“定电流控制”将快速把短路电流限制在额定功率附近，短路容量不因互联而增大。再次调节快速，运行可靠。直流输电通过可控硅换流器能快速调整有功功率，实现“潮流翻转”(功率流动方向的改变)，在正常时能保证稳定输出，在事故情况下，可实现健全系统对故障系统的紧急支援，也能实现振荡阻尼和次同步振荡的抑制。在交直流线路并列运行时，如果交流线路发生短路，可短暂增大直流输送功率以减少发电机转子加速，提高系统的可靠性。再次没有电容充电电流。直流线路稳态时无电容电流，沿线电压分布平稳，无空、轻载时交流长线受端及中部发生电压异常升高的现象，也不需要并联电抗补偿。再次节省线路走廊。
[0029]直流输电也存在一系列的缺点。直流换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。换流器在工作过程中会产生大量的谐波，处理不当而流入交流系统的谐波就会对交流电网的运行造成一系列问题。因此必须通过设置大量、成组的滤波器消除这些谐波。其次传统的电网换相直流输电在传送相同的功率时，会吸收大量的无功功率，可以达到有功功率的50% -60%。需要大量的无功功率补偿设备及其相应的控制策略。另外，直流输电的接地极问题、直流断路器问题，都还存在着一些技术难点。
[0030]在电化学的电解系统中，电解电流需要维持恒定，保证电解槽热制度的稳定和电流效率的提高，以减轻电解工人的劳动强度，减少铝电解的阳极效应有很大好处。如电解电流长时间大于或小于额定值时，则可能破坏电解槽的热平衡，使槽子过热或过冷而影响生产，影响产量。现有电解硅整流机组，因功率因数的原因多为不可控硅机组，且很少设置饱和电抗器，即使设置，从经济观点而言，其调节范围也不宜太大，不装设饱和电抗器整流机组功率因数最高可达0.94。因而直流输出电压的调节，主要靠变压器内的有载分接开关。但有载分接开关的动作速度慢，不可能修正电解电流的瞬时波动例如铝电解出现阳极效应时(根据系列电压不同，系列电流可能减少5-10%，持续几分钟)。若借分接开关升高电压以维持系列电流，阳极效应一旦熄灭，分接开关动作慢，势必产生电流冲击。因此对这种短时间的电流变化，通常不予调节。此外，为减少有载分接开关的动作次数，也无法对瞬时电流的变化做出响应。有载调压开关的动作次数是相频繁，如以每天每台开关动作100次算一年至少需36000次，而开关每动作3000次必须换油大修，检修周期长，严重影响生产。由此看出减少有载调压开关的频繁动作，延长其使用寿命非常重要。因此铝电解一般不用随阳极效应发生和熄灭的快速自动调节的恒电流制，以减少有载开关的频繁动作，让有载开关频繁动作的是持续时间2分钟以内的电压波动。
[0031]对于获得一种高精度的长时间高速电流调节系统非常重要。因为电解生产，其产量与安培-小时直接相关且各种工艺指标多与平均电流密切联系。故在这种情况下希望有一种自动高速稳流装置，能够使几个小时内的平均电流或安培-小时值的误差不超过0.25%到0.1%，而且在这种系统内只靠有载分接开关的作用来达到上述精度是非常困难的。有载分接开关的动作对这种电流调节系统的响应速度是很慢。对于持续几分钟的10%的电流变化一般不响应了，对于超出正常运行范围的巨大的电流变化，必须瞬时响应，但有载开关调压一次的时间在10-20秒，如调压范围大，响应时间无法跟上电流变化的时间。如果没有电抗器细调，由于无法对变压器各相，各机组进行电压细调，因此各并联整流机组间、三相间的电流很难平衡，循环电流极大，甚至烧毁变压器的事故也时有发生。在这种情况下，要求多台并联和各整流机组或单台机组所带的各整流柜的换相电抗相等，以避免机组间或整流柜间因缺乏饱和电抗器的细调而产生负载电流分配不均。对于配有饱和电抗器和有载分接开关的硅整流机组，可以快速反映瞬时电流的变化，但其占地面积大，噪声极大，谐波大，成本高，能耗大，功率因数大幅度降低，因此现在很少采用。现在在电解行业为维持电流恒定，靠增加开关级数的办法解决，笔者曾设计过135级调压的整流变压器，不用对电流变化调整，只需调一遍电压，开关就动作135次。
[0032]因此现阶段，极需一种自动高速稳流装置，让电解系统采用恒电流制且具有谐波小，调压速度快，可分相调压，对电流变化可高速响应，三相短路时又能快速反应、高速使变压器阻抗增大甚或趋向100%的整流变压器。
[0033]电弧炉的冶炼过程主要分为两个阶段:熔化期和精炼期。熔化期炉内废钢装入后，炉盖封闭，同时插入三相电极。接通三相工频电源，则在电极与废钢之间产生工频大电流电弧，利用电弧热量开始熔化废钢。相对熔化期，精练期电弧相对稳定，电流基本不再变动，此时的电压波动与闪变影响极小。
[0034]通常交流电弧炉的冶炼周期约为l_3h，供电电压为110KV或35KV，由经特殊设计的电弧炉变压器供电，二次侧电极间的电压典型值在100-700V之间，其中电极电压降约为40V，电弧压降约为12V/cm，电弧越长压降越大。电弧炉的电流控制是通过电弧炉变压器高压侧绕组分接头的切换和电极的升降来实现的，即电炉变压器通过先用开关切换确定一个输入电弧电压的量值，再通过控制三相石墨电极插入炉内，通过控制电极的升降装置上下调节，控制电炉输入功率，从而控制电炉内电弧电流的终极目标。电弧炉所消耗的无功功率大，且变化量也很大。熔化期由于废钢与电极间存在直接电弧，随着废钢的熔化必然引起电弧长度的变化，进而导致燃弧点的移动，电极控制系统由于机械惯性响应时间在数秒至十几秒间，调节跟不上电弧的跳跃式变化，不能及时补偿，电弧极不稳定。在初始熔化期间，由于炉内温度较低，电弧维持困难，电弧频繁地时起时灭，电流断续，为使电弧能稳定燃烧，电弧炉的功率因数不能取得太高，电流的急剧变化造成电弧炉从供电系统吸收的有功功率和无功功率同时急剧变化，即在电弧炉冶炼过程中，电弧电流快速地大幅度变动。由于电弧炉是高感性负载，高功率电弧炉运行在熔化期时，功率因数甚至低到0.1-0.2，这样引起母线电压严重降低。电压降低又相应降低电弧炉的有功功率，使熔化期延长，生产率下降。电弧炉在电极短路时功率因数为0.1-0.2，在额定运行时为0.7-0.85。随着熔化的进行，电极逐渐下降，废钢的熔化是从下部开始的，下部废钢熔化后，上部的钢块不稳定，于是纷纷落下，引起电极端突发的两相短路，电弧电流出现了急剧的大幅度变化。电弧电流的变动引起了电压闪变，由于燃弧点的移动导致电弧快速变动称周期闪变，由于电极短路引起的急剧变动称之为非常闪变，必在电力系统公共母线上产生严重的电压波动和闪变。此时引起的电压波动与闪变也非常剧烈，当两相电极短路，一相开路时，此时出现的电流变化幅度最大，因此引起的电压波动与闪变也最大。电弧炉系统是一个强非线性，具有三相耦合特征的系统，而且其参数是时变的，同时受到随机扰动的影响。如何通过电极调节系统控制合适的弧长并且使之稳定，是全世界控制工程师们迫切需要解决的一个难题。对电弧炼钢节电而言，冶炼时间每缩短I分钟就意味着吨钢电耗下降l-2kwh，用计算机来控制电弧炉的冶炼过程，对缩短冶炼周期是很有效的。熔化期电耗占冶炼全过程用电的60%以上，熔化期的供电直接影响电耗，而熔化阶段炉内情况复杂，需经历点弧、穿井、短路、断弧、飞溅、蒸发，造成电弧功率、工作电流迅速不断的变化。降低出钢温度、减少出钢等待时间、电弧电流稳定，减少短路断弧次数、缩短熔化期，使吨钢电耗下降，在人工控制条件下要达到上述目标是难以做到的。而电炉的自动控制主要是控制电极的升降、控制输入功率，而电极控制系统是由液压系统构成，由于机械惯性，电极的升降速度慢，灵敏度差，调节跟不上电弧的跳跃式变化，不能及时补偿，这同时也是最难控制的。在冶炼过程中三相电极必须根据弧长变化，对电极和原料之间的相对距离进行调节，以确保电弧的长度保持稳定并发挥其最佳的热效率来熔炼炉料。由于交流电弧炉冶炼的被控对象具有高度的非线性、强耦合、时变性和时滞性等特点，在熔化期阶段，外部扰动明显、弧长变化和偏差大，要求电极控制器具有较高的无超调快速响应特性。
[0035]现阶段，电弧炉电极升降自动控制系统生产成本高、维护量大、控制环节复杂、故障率高、响应速度慢造成调节跟不上电弧的跳跃式变化补偿不及时等原因，造成电炉冶炼行业自动化程度低。上述用电设备经常由于电弧炉的电流控制是通过控制电极的升降装置上下调节，控制电炉输入功率，电弧压降约为12V/cm，电弧越长压降越大。如电极调压功能由其他元件代替，电弧弧长控制在一定范围内，将节约大量电能。上述用电设备经常发生电极端突发短路，电弧电流出现了急剧的大幅度变化。引起的电压波动与闪变也最大，现急需一种可在毫秒级时间内快速调整电压甚或按相应电炉的特性事先设定自动控制程序，明显减小电压波动与闪变的电力设备。
[0036]而在需调温的电阻炉等相关冶炼系统中缺少电压电流连续，波形连续且接近正弦波的技术，而在需无级调压的电炉中调压器电压等级低、容量小，无法实现规模化生产。
[0037]综上所述，目前现有技术在各种功率调整方案中，所有电弧炉、埋弧炉系统均采用控制电极的升降调整输入功率的传统冶炼工艺。目前急需一种能不升降电极就达到炉内调压、稳流，响应时间快，易于自动控制，节能降耗、三相短路时又能快速反应、高速使系统阻抗增大甚或趋向100%的电炉冶炼系统。
[0038]闻速铁路是闻新技术的系统集成，其建设和运营反映了一个国家的科技实力。闻速铁路发展还将促进同城效应的出现，产生政治、经济、文化等发展的新的增长点，有利于推动区域和城乡协调发展。将对就业和工业发展起到积极的带动和促进作用，对国家战略与安全的作用也不可低估。高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1985年5月，联合国欧洲经济委员会规定，列车运行速度为客运专线时速300公里、客货混线时速250公里以上的铁路为高速铁路。现行牵引变压器主要采用无励磁调压，调压范围较小。
[0039]其主要存在以下缺点:对负载不均衡时无法分相调压，牵引变压器无法抑制短路电流、稳压，牵引变压器无法可分别对两套系统高速调压、高速稳压、调容，高压侧三相不平衡，直流系统中谐波大，牵引变压器无法对系统安全高效同步智能化控制。
[0040]调压器是一种级给负载以可调电压的调压电源。它能转变一不可调节的电网配电电压。为任一可在一定范围内平滑无级调节的负载电压，根据电磁原理与结构的不同，有接触调压器、感应调压器、磁性调压器、移圈调压器、净化稳压(调压)器、饱和电抗器、自动调
寸寸 ο[0041]接触调压器容量0.1—1000KVA,电压等级0.5KV，调压范围在O —100%之间。感应调压器容量6.3—4500KVA电压等级IOKV以下，调压范围在5 —100%之间。磁性调压器容量5— 1000KVA电压等级0.5KV以下，调压范围在15 —100%之间。移圈调压器容量1000—2250KVA电压等级IOKV以下，调压范围在5 —100%之间。接触自动调压器容量20— 1000KVA电压等级0.5KV以下，调压范围在±20%之间。感应自动调压器容量20— 5600KVA电压等级IOKV以下，调压范围在±20%之间。净化稳压器容量I一300KVA电压等级0.5KV以下，调压范围在±25%之间。晶闸管调压器容量450KVA以下，电压等级IOKV以下。
[0042]由以上可知，所有类型的调压器容量在数千KVA以下，电压等级IOKV以下，无法满足各行业发展的需要，因此急需一种调压容量大，电压等级高，谐波小，调压范围在O —100%之间的新型调压器以满足市场需求。
[0043]由于超高压远距离输电系统的发展，电网中无功功率的消耗也日益增大。低压电网中，随着居民生活水平的提高和家用电器的普及，以及小工业用户的增多，电网的功率因数大都比较低，尤其是电力电子装置的应用日益广泛，而大多数电力电子装置的功率因素很低，造成电网供电质量下降，也给电网带来额外负担。因此，利用无功补偿技术正成为当前世界各国电力设计及决策人员的共识，无功补偿装置的投资己被列入电力投资的整体规划中，成为一个不可缺少的环节。现在，美国电力主网设备的功率因素已接近于1，原苏联法律规定功率因素应大于0.92，日本等国还建立了全国性的无功管理委员会，研究无功补偿方面的技术经济政策。从实际情况看，世界上工业比较发达的国家，其电网功率因数都比较高。因此，大力提高电网功率因素，降低线损，节约能源，挖掘发电设备的潜力，是当前电力网发展的趋势。
[0044]高压并联无功补偿装置技术方案，是一种最简单、最经济的补偿方案，但它存在三个缺点。
[0045]其一是无功补偿装置的无功补偿只是一个工作过程的平均补偿，不能补偿母线的电压降，也不能减少由负载剧烈变动引起的网路电压波动。
[0046]其二不能提高用电设备负载的有功功率，节能降耗效果在所有方案中是最差的。
[0047]其三所用无功补偿装置电压等级高，价格不菲。
[0048]低压无功补偿装置方案共分三种。
[0049]一是低压直接并联无功补偿装置的补偿方案。此种补偿方案负载参数不变，但短网中流过的电流性质发生了变化，其节能降耗效果在所有方案中是最好的，缺点是这种方案只适用于二次电压不变的电气设备。
[0050]二是无功补偿装置通过一台升压变压器(补偿变压器)接到网路中的补偿方案，此种补偿方案负载参数不变，属于调压补偿的一种。缺点是由于增加一台补偿变压器，一次投资成本太大，回路感抗，电气损耗大幅度增加，并联无功补偿装置电压等级高，价格不菲，补偿效果差。
[0051]三是并联无功补偿装置通过低压补偿绕组接到网路中的补偿方案，在低压侧增加补偿绕组，在其上并联无功补偿装置，缺点是只适用于二次电压不变的电气设备。
[0052]由上可知，低压直接并联无功补偿装置的补偿方案，其节能降耗效果在所有方案中是最好的，缺点是这种方案只适用于二次电压不变的电气设备。因此如有一种技术在二次电压变化的系统中应用低压并联无功补偿装置是市场急需的一种技术。
【发明内容】

[0053]本发明目的之一:解决交流调压器调压时电压波形断续和谐波过大及控制容量小、电压等级低的问题。
[0054]本发明目的之二:解决现行变压器开关响应速度慢，寿命短、有电弧放电的问题。
[0055]本发明目的之三:解决传统串变调压变压器适用范围小的问题。
[0056]本发明目的之四:解决高压特高压交流输电稳定性和可靠性差的问题及正常运行时电网电抗过大的问题，及对电力系统安全、高效、同步、智能化控制问题。
[0057]本发明目的之五:解决直流换流站结构复杂、成本高、谐波大的问题，由桥控制改为变压器控制的问题及对电力系统安全、高效、同步、智能化控制问题。
[0058]本发明目的之六:解决电化学整流无法采用恒电流制的问题，谐波大和调压速度慢的问题，系统安全、高效、同步、智能化控制问题。
[0059]本发明目的之七:解决交直流冶炼系统突发短路问题，高速调压问题，系统安全、高效、同步、智能化控制问题。
[0060]本发明目的之八:解决机车牵引系统突发短路问题，负载不平衡问题，谐波大问题，系统安全、高效、同步、智能化控制问题。
[0061]本发明目的之九:解决现行调压器容量小、电压等级低的问题。
[0062]本发明目的之十:解决高压特高压系统三次侧补偿问题，低压大电流系统二次侧无功补偿问题。
[0063]本发明目的之十一:解决电源变压器高精尖负载的安全问题。
[0064]所述基于波形连续和柔性变电观点的波形叠加原理特征是:一种在一个(或多个)恒定电压(或电压可调的，但也叫恒定电压，下文同)的正弦波的周波上叠加一个(或多个)同频率的、初相同步(相同)或相位差为η (错开半个周波)的、幅值决定于交流调压器相控程度或斩波程度、波形为缺了一部分的正弦波或正弦波被斩波成的多个脉冲段，或者波形和幅值由传统调压器调控正弦波电压所输出的波形和幅值、合成的电压波形是由两个叠加的波形所决定的，通过两个波形的叠加解决电压波形断续问题、电压调节问题和谐波过大问题。也可以说就是在一个正弦波恒定电压上叠加一个大小可连续无级调节或有级调节的、可正可负的电压，是使波形连续、谐波含量消减的合成电压技术，用电压公式表述为U = L\±U2 (U为合成电压，U1为恒定电压，U2为叠加的可调节的电压)。
[0065]传统调压器包括接触调压器、感应调压器、磁性调压器、移圈调压器、净化调压器、饱和电抗器、自动调压器、晶闸管调压器等等。
[0066]从电力电子技术的观点看基于波形连续和柔性变电观点的波形叠加原理特征是:即在一个恒定电压的正弦波的周波上叠加一个同频率的、初相相同或相位差为π (错开半个周波)的、幅值决定于交流调压器相控程度或斩波程度、波形为缺了一部分的正弦波或正弦波被斩波成的多个脉冲段或是正弦波，合成的电压波形是由两个叠加的波形所决定的。
[0067]半导体器件虽然不是线性器件，但其调节的是调压电源(下文有叙)所用变压器的一次侧绕组电压，而本技术的波形叠加原理所用的叠加波形是调压电源所用变压器的二次侧输出电压波形与另一正弦波电源(或电网或变压器的二次绕组，他们输出的是正弦波形)输出的电压波形叠加共同输出一个正弦波或接近正弦波的波形、本发明所用波形叠加原理是基于电压波形连续和消谐波的观点提出的，在两电源合成的二次电压(调压电源所用变压器二次电压与电网或电源或其他变压器二次电压串联合成输出的)的串联调压电路中、所用变压器工作在非饱和区域内、二次电压串联调压电路在任意稳态状态下的任意某一时刻完全可以看做是一线性电路。共分两部分，其一，当交流调压器作为开关元件时，其输出波形为正弦波，应用波形叠加原理没有问题。其二，交流调压器在相控过程中，其二次绕组串联一个同频率的正弦波电源，可以把两个电压源替代为一个调压电源共同作用于一个线性电路，因此两电源波形是可以叠加的。此时调压电源输出电压是一定的，在此过程二次串联调压电路是一线性的，我们可以把它叫瞬时线性电路，由无数个瞬时线性电路构成的二次电路，完全可以采用波形叠加原理，因此本发明的波形叠加原理的波形叠加方法是成立的。
[0068]基于波形连续和柔性变电观点的波形叠加原理是柔性交流变电技术、柔性输变电技术、柔性调压技术和瞬变阻抗技术的理论基础，高速无级调压技术与高速有级调压技术相结合，使无级调压在理论上输出波形可以无限接近正弦波，这对无级调压技术的发展将十分重要。
[0069]柔性电力技术从本质上讲就是通过电力变换方法对电能的数量和质量进行调节和控制的技术。
[0070]所述本发明柔性交流变电技术特征为:电力电子技术与交流变电技术的有机结合，利用交流电力控制电路高速控制功能，对变电设备的容量、电压、电抗等各项技术指标进行高速控制。
[0071]所述本发明柔性输变电技术特征为:电力电子技术与交流变电技术及交直流输电技术的有机结合，通过电力电子技术对变电设备的高速调控功能，对高压特高压交直流输电电网进行安全、高效、同步控制。
[0072]所述本发明柔性调压技术特征:为电力电子技术与交流变电技术的有机结合，通过电力电子元件对正弦波波形相控或通断的高速控制能力，再经波形迭加原理对变压器电压高速无级调控和高速有级调控，或即可无级调压也可有级调压并可使有级调压和无级调压之间进行高速任意转换的技术，以达到无级调压时输出电压波形接近正弦波，有级调压时可对变压器二次输出电压高速智能化调控。也可分为柔性有级调压技术、柔性无级调压技术。
[0073]柔性无级调压技术突破现有调压器电压等级和容量的限制，在理论上对电压进行无级调节的过程中输出波形可以无限接近正弦波。
[0074]柔性交流变电技术、柔性调压技术可应用于大容量，高电压等级，要求电压即可连续有级调节又可平滑无级调节，特别是要求电压波形连续无中断区间的阻性、阻感性、阻容性交流负载系统中。
[0075]由于本发明输出波形比较接近正弦波，达到对设备的影响降到最低，因此在阻性、阻感性、阻容性交流负载系统中应用可以实现电压平滑无级高速调节、调压范围可在0-100%的范围内连续性调节，具有易于实现设备自动化、功率因数高、损耗低、谐波小、电压无中断区间、电流连续的特点。
[0076]所述新型交流调压器的原理特征是:当交流调压器与波形迭加原理共同应用时叫新型交流调压器。调压原理为在一个恒压(或电压可调，但在交流调压器相控时电压一定)的正弦波的交流电源(按习惯应叫恒压电源)上串联一个由交流调压器控制的交流电源(调压电源)，两电源按波形迭加原理输出一个电压波形连续的同频率的周期波，产生谐波的容量由原来的交流电力控制电路中全容量调节所产生的谐波变成只剩下调压范围(调压电源容量)这一段容量产生的谐波量、谐波含量大幅度降低。
[0077]所述新型交流调压器的结构特征是:即在交流调压器输出的断续波形的周波上、按波形迭加原理再叠加一个正弦波周波、解决其电压波形断续的难题，简单的说是由交流调压器调节一台变压器的一次电压、由此感应出的二次电压再与一个正弦波电源(电网或另一台变压器的二次绕组)输出的电压串联在一起共同输出电压，如图1中a，x端电压即是，应用这种调压方案的交流调压器即新型交流调压器。
[0078]当在调压电源两端并联两个交流开关组合成正反调开关，再与恒压电源串联、其合成电压输出电压公式表述为V = U1 ± CZ2 ( J7输出电压，U1恒压电源电压，U2调压电源输出电压)。
[0079]所述调压电源的结构特征是:由交流调压器控制的电磁感应型装置，一般可以采用双绕组变压器(或其他变压器形式)，交流调压器控制一次侧绕组电压去调节二次绕组电压，二次绕组输出电压和电压波形就是调压电源输出电压和波形，如图1中a，x4端电压即是。
[0080]新型交流调压器的使用特点为可在高电压等级，大容量下使用，即可无级调压也可有级调压，但必须在一台及以上调压变压器(或调压电源)上联结一台及以上变压器(电网、或电源)的串联电路中使用，调压范围可在0-100%之间。新型交流调压器的应用大大突破了了现行交流调压器应用时电压等级和容量的限制，适用范围拓展到了高压和特高压系统。确切的说新型交流调压器就是一个交流调压器相控一台变压器一次侧绕组再令二次侧绕组与另一恒压电源串联。
[0081]所述交流调压电子开关设计原理和目的特征是:本发明的交流调压电子开关的理论依据是凡采用新型交流调压器以串并联的方式调控串变调压变压器(也可以是一次电压，下文有叙)三次侧调压绕组电压、应用变压器基本调压电路的的特性，调压方法是线性调部分采用交流调压器高速逐级闭锁级匝数的技术、即有级调压时逐级切除(或增加)级匝数在调压电路中的作用和无级调压时高速逐级相控级电压的办法调整三次侧绕组匝数的增减、即电压的增减，正反调采用正反调开关(下文有叙)去高速控制三次侧绕组极性的反正、粗细调是两段线性调的串联(两段线性调各自调节电压后，串联在一起)，以此控制串变一次绕组的电压和极性，而达到调整串变二次绕组电压和极性的目的，调压范围可在0-100%之间的电子开关。
[0082]所述本发明交流调压电子开关的特征之一是:由恒压电源(基本绕组)、调压电源(调压绕组中的级电压、也叫级匝数，所有调压电源即调压绕组)、交流调压器(或交流开关)、测控装置组成遵循波形叠加原理的串联调压电路，调压原理有三种。
[0083]其一线性调原理(图2)是在串联调压电路中全部恒压电源(基本绕组)电压按调压范围(就是所需电压的上限值减去所需电压的下限值)的下限取值、全部调压电源(全部调压电源为调压绕组，每个调压电源为调压绕组的级匝数)输出最大电压与调压范围相等即可，调压时采用交流调压器逐一闭锁调压电源也就是把调压电源逐一切除出(或增加进)串联调压电路的方法。[0084]其二正反调原理(图3)即在线性调的串联电路中，恒压电源电压按调压范围的下限加上调压范围的一半取值、调压电源所输出最大电压为调压范围的一半、调压电源或恒压电源两端安装正反调开关、通过调整恒压电源与调压电源极性、两电源电压或加或减、最终输出的合成电压即会符合电压调整范围的需要。
[0085]其三为粗细调原理(图4)是一个串联电路中恒压电源串联几个粗调用调压电源再串联几个细调用调压电源，所有细调用调压电源电压可以等于一个粗调用调压电源电压，恒压电源电压按调压范围的下限取值、几个粗调用调压电源电压加上几个细调用调压电源电压等于调压范围，当输出最小电压时高速切除粗调和细调调压电源即可，当输出最大电压时全部电源串联在一起即可、当输出中间档位时，串联调压电路由恒压电源串联可以高速逐级切除粗调调压电源的电路后、再串联高速逐级切除细调调压电源的电路组成。
[0086]这是三种最普通的基本调压电路，由此可以派生出多种调压电路，如在粗细调电路中粗调调压电源上安装正反调开关变成粗调正反调粗细调压电路，如在粗细调电路中细调调压电源上安装正反调开关变成细调正反调粗细调，派生方法很多，此不多述。以上按单相表述，而且只论述了三种调压方法与交流调压器组合形式较简单的一种，实际中恒压电源可以有一个以上，调压电源可以有一个以上，粗调调压电源可以有一级至多级，细调调压电源可以有一级以上，所有细调调压电源也不必一定需要等于一个粗调调压电源，甚至可以在串联的恒压电源或调压电源上抽头形成自耦调压的形式，调压的位置也有多种选择，如中部调压(图5、6)、端部调压(图7)、中性点调压(图8)等等，如调压方法和调压位置和绕组各分接端引出位置相互组合，结构多种多样，还有依调压特性增减交流调压器，交流调压器逐级切除调压电源的方法如何，但只要其调压原理与本发明的交流调压电子开关原理相同，方法相似， 相数的组合原理与变压器开关的组合原理相同即属于本发明的交流调压电子开关范畴。
[0087]线性调原理的交流调压电子开关电压合成用电压公式表述为￡/ = % + ?或I/ = EZ1 - LZ2 (t/输出电压，U1恒压电源电压，％调压电源输出电压)。
[0088]正反调原理的交流调压电子开关电压合成用电压公式表述为^/=Μ±?.2 (^/输出电压，K恒压电源电压，％调压电源输出电压)。
[0089]交流调压电子开关的特征之二是:在变压器上应用交流调压电子开关，遵循本专利所述的波形叠加原理，把恒压电源当做基本线圈，把所有调压电源当做调压线圈，每一个调压电源可看做级电压(级匝数)，使其具有高速有级调压功能或具有高速无级调压功能和瞬变阻抗技术，解决短路等其他突发情况的开关即是本专利所定义的交流调压变压器电子开关，也叫交流调压电子开关。
[0090]交流调压电子开关，即可无级调压(交流调压器相控时，每个交流调压器最好是只相控一级级电压，以保证谐波最小)也可有级调压(交流调压器开通或关断时)。由传统调压器等无级调压的装置作用于串变调压变压器的三次侧绕组或交流调压电子开关与传统变压器开关组合也在交流调压电子开关范畴之内。
[0091]正反调原理的交流调压电子开关电压合成用电压公式表述为υ =(C；输出电压，A恒压电源电压，％调压电源输出电压)，线性调原理的交流调压电子开关电压合成用电压公式表述为U = U1 + CZ2或U = U1 -U2 (y输出电压，U1恒压电源电压，LZ2调压电源输出电压)。
[0092]交流调压电子开关的特征之三是:交流调压电子开关的交流调压器闭锁级匝数技术就是采用交流调压器把不需要的级匝数高速逐级切除出调压绕组回路的方法或把切除出去的级匝数逐级加进调压绕组电路的方法，这种方法有多种，下面介绍较简单的一种，即把一调压线圈所有级匝数的出头引出、除首端A外、其他每一引出端(包括尾端)均与一交流调压器联结、所有交流调压器的另一端短路为X、当需那级电压时、开通那个交流调压器、其他交流调压器全部关断，如有需要A端也可以与一交流调压器联结、交流调压器的另一端与X端短路。切除和加入的方法很多，无法全叙，但交流调压器无论采用何种串并联的方法把调压绕组不需要的级匝数高速逐级切除出调压绕组电路的方法或把切除出去的级匝数逐级加进调压绕组电路的方法都是本专利定义的交流调压电子开关的交流调压器闭锁级匝数技术。
[0093]交流调压电子开关的特征之四是:正反调开关通过交流调压器串并联调整绕组极性的方法有多种，下面介绍较简单的一种，即调压绕组的两端各联结一个交流调压器，两个交流调压器另一端短路为K端，K端再与另一线圈的首端或尾端联结，正向调压时开通一个、关断一个，反向调压时开通、关断的交流调压器相反。交流调压器无论采用何种串并联的方法把调压绕组(或对其供电的三次侧绕组)的极性调转过来的正反调开关都是本专利定义的正反调开关。
[0094]交流调压电子开关的特征之五是:是由一组半导体器件串并联组成(原理上串并联的方法可以有许许多多种、但不论是那一种、只要是由半导体器件构成的)、符合交流调压电子开关的调压原理、遵循本专利定义的波形叠加原理，而且串并联在权利2所定义的串变调压变压器的三次侧绕组上，可以调速调压的即是本专利所定义的交流调压电子开关。
[0095]交流调压电子开关的特征之六是:是由一组半导体器件串并联组成(在原理上串并联的方法可以有许许多多种、但不论是那一种、只要是由半导体器件构成的)、符合交流调压电子开关的调压原理、作用于任意一种高压变压器的一次或二次侧绕组，也是本专利所定义的交流调压电子开关，但其谐波大，在高电压、大中容量设备上使用易发生事故，且在用相同交流调压器数量的情况下开关电压等级低，容量小，一般情况下很少采用。
[0096]交流调压电子开关的特征之七是:当交流调压电子开关(或新型交流调压器)应用于电抗器中叫交流调压电抗器电子开关、简称交流调压电子开关，当然它也可以应用到其他需要调压的电路或在交流电路中需要置换(含义为切除或增加)某一元件或设备在电路中的存在的开关也叫交流调压电子开关。
[0097]交流调压电子开关的特征之八是:交流调压电子开关中的半导体元件可以用其他开关元件如接触器、断路器类开关元件代替，且遵循波形叠加原理和交流调压电子开关原理或应用瞬变阻抗技术，这也属于本专利定义的交流调压电子开关。
[0098]凡符合新型交流调压器和交流调压电子开关八种特征且符合权利I的交流调压电子开关表述的任意条件即是交流调压电子开关。
[0099]简尔叙之，交流调压电子开关是由半导体器件串并联组成、在原理上串并联的方法可以有许许多多种、但不论是那一种、只要是由半导体器件构成的、以波形叠加原理为基础的、而且串并联在权利2所定义的串变调压变压器的三次侧绕组(或是串变的一次侧绕组)上或是作用于任意一种变压器的一次或二次侧绕组且具有调压功能，或具有交流开关功能，解决了电压波形断续问题、电压调节问题、谐波过大问题、变压器电抗高速调节问题、设备或元件在电路中的置换(含义为切除或增加)问题即是交流调压电子开关。
[0100]交流调压电子开关解决了传统的带触点开关易产生电弧、不能无级调压、不能高速响应、维护成本高、体积笨重、结构复杂、事故率高、分相调压时成本太高的问题。
[0101]交流调压电子开关(最好当调压电路电流过零点时调压可消除电容放电现象)具有正反调功能、线性调功能、粗细调功能、可以无级调压、可以有级调压、可以有级调压和无级调压间任意高速转换、可以在低压大电流系统使用、可以分相调压、高速响应、可以智能化控制、无弧、耐腐蚀、低成本、对在干式变压器中应用因其开关无弧、无噪音、高速，耐腐蚀的特点，具有重要意义。
[0102]交流调压电子开关具有即可以在中小型变压器上使用也可以在巨型变压器和特高压变压器上使用的特点。
[0103]上述开关与测控装置组合，测控装置包括输入信号、测量部分、逻辑部分、执行部分、输出信号、整定值等部分组成，检测出系统的电流、电压、阻抗等各项指标，按编定的程序控制交流调压电子开关自动控制瞬变阻抗变压器，并可以对负荷进行调控。也可以不要测控装置，手工操作。测控装置原理图如图9。
[0104]所述本专利所定义的串变调压变压器特征为:
一般由两种变压器组成、一种为主变压器(简称主变、分裂型或串联型可以有多台主变)、一种为串联变压器(简称串变、分裂型或串联型可以有多台串变)、两种变压器无论需要或不需要利用设置在主变压器上的调压绕组给串联变压器一次侧供电，只要是同相的二次绕组串联在一起、主变二次绕组电压恒定(或可调)、串变二次绕组电压可调、致使串联在一起的两个二次绕组电压发生改变、从而改变主、串变二次绕组的合成电压，由此合成电压共同带负载的调压形式，且其使用范围拓展到所有变压器领域，此叫拓展型串变调压变压器，也统称串变调压变压器，二次绕组结构可以采用任意变压器绕组结构。
[0105]串变调压变压器的主变二次线圈取消时，由串变的二次线圈一端直接接入电网(或电源)，一端接入另一电网(或负载、或电源)的串变调压变压器叫串变调压自耦变压器，它是以电网(或电源)为主变的二次绕组，也统称串变调压变压器。
[0106]串变调压变压器的主变一次绕组、二次线圈取消时、由交流调压器控制电源向串变的一次绕组供电、由串变的二次线圈一端直接接入另外的电源、一端接入另一负载的串变调压变压器，它是以电源为主变的串变调压变压器。
[0107]串变调压变压器两同相二次绕组串联后形成串变调压变压器单相二次绕组(两同相二次绕组可以可采用8字型线圈结构(结构见图10)、两绕组也可采用任意变压器线圈结构后再首尾联结，此时叫串变调压变压器二次绕组或二次侧)、当需三相时串联调压变压器二次绕组可设计成任意联结组别(包括延边三角形)。
[0108]串变的一次绕组和二次绕组采用自耦变压器的形式叫串变自耦串变调压变压器、但在本文中也叫串变调压变压器，主变的一次绕组和二次绕组采用自耦变压器的形式叫主变自耦串变调压变压器、但在本文中也叫串变调压变压器，主变以自耦变压器形式(或调压变压器形式)向串变供电的叫自耦供电串变调压变压器、但在本文中也叫串变调压变压器，他们也可混合使用。
[0109]主变或串变无论绕组分裂多少、台数分裂多少都属于分裂型，串联型也是无论绕组串联多少、台数串联多少都属于串联型，也可以串联型、分裂型混合使用。
[0110]凡在变压器二次侧连接成串变调压变压器的调压原理形式或者由两个及以上大小变化的或固定或可调的电压合成一个电压、无论由几台变压器在二次侧串联(包括与电网、电源串联)，即属于本专利定义的串变调压变压器形式。
[0111]采用了瞬变调阻抗技术抑制短路或其他突发情况或采用高速调压功能的传统串变调压变压器也为本专利定义的串变调压变压器。
[0112]串变调压变压器(结构见图11) 一般主变由一次绕组、二次绕组、三次侧绕组或叫调压绕组组成，也可由一次绕组，三次侧绕组或叫调压绕组组成，串变由一次绕组(有时也可以叫三次侧绕组)、二次绕组成，或者是各个绕组分裂或是台数分裂，但是只要是给串变的一次绕组供电的绕组、无论其在主变上、还是在任意一台或几台变压器上的绕组均可以叫三次侧绕组。
[0113]串变调压变压器二次电压合成用电压公式表述为U= ± U2 ( E/输出电压，CZ1主变压器二次电压，V2为串联变压器二次电压)，调压范围可在0-100%之间。
[0114]串变调压变压器的最大优势是交流调压电子开关只需控制串变容量就可以控制整个串变调压变压器总容量，改变串变电压就可改变整个串变调压变压器总容量的输出电压。即使调压范围在100%，串变容量也只是变压器总容量的一半，而且调压绕组电压、电流在原理上可以任意组合，这也可以说交流调压器的电压、电流组合可以任选，便于选择一个安全系数高、成本低的交流调压器。其次由于串变调压变压器是由主变和串变组成的，因此在高压、特别是特高压系统中可以把变压器分成两部分容量，一部分是特高压变压器，一部分是相对的低压变压器，低压变压器部分的电压等级大大降低，节约了制造成本。再次是串变部分是变磁通调压，可以调整变压器的容量。
[0115]交流调压电子开关具有即可高速无级调压也可高速有级调压的功能，当在无级调压系统中应用时串变调压变压器叫调压器。
[0116]串变调压变压器的两同相二次侧绕组串联后形成单相，当需三相时，串联调压变压器二次绕组可设计成任意联结组别包括延边三角形，延边三角形联结组结构，如应用于在原有变压器上进行本技术的改造时有重大功效。
[0117]串变调压变压器的特征还可以是其他变压器形式，如五柱铁心旁柱调压变压器、前置调压变压器的变压器等也可产生相同功能。
[0118]现在因串变调压变压器应用交流调压电子开关，串变调压变压器的使用范围和功能大大扩展，依此情况本发明提出了一种新的变压器形式叫拓展型串变调压变压器(简称仍叫串变调压变压器)，它是对传统串变调压变压器的补充和完善，以适应不同的需求。
[0119]本发明瞬变阻抗技术特征:也就是瞬变调阻抗技术，利用交流调压电子开关的高速调压功能、可高速调节变压器电抗压降(或高或低)的技术、当发生突发短路或其他极端情况、保持二次系统在任意突发情况下的稳定，瞬变阻抗技术可以高速让变压器的两个同相二次绕组极性相对、变成两个极性对向串联的电感线圈、瞬间让变压器二次侧绕组变成一个电抗线圈、通过高速调节串变二次绕组的电压、高速调节瞬变阻抗变压器电抗压降趋向预定的水平，原理上可以让系统的电抗压降趋近100%，控制变压器电抗电压就可以令系统在遇到突发情况时电抗趋向预定的水平，也可以让二次电压趋零而非等于零(有级调压到零电压的上一档位时，可以采用无级调压，让电压趋零而不等于零)，让短路电流受控，而非断流，保持二次系统在任意突发情况下的稳定，让普通变压器甚或低阻抗变压器瞬间变成一个电抗值可调的电抗器，这对保护许多电力设备的安全是非常重要的，如高压电网、电炉冶炼。
[0120]高速调节的时间标准为:按国际标准规定的在突发短路和其他突发情况发生时该电压等级和容量的变压器和其他电力设备及组成的全部系统应该能承受的最短时间之内即是。
[0121]本发明瞬变阻抗变压器技术特征为:一般由交流调压电子开关、串变调压变压器(也可以有变压器开关)组成。在高压特高压电网或低压大电流系统或其他需要瞬时调节电抗和需要高速调压、稳压的阻性、阻感性、阻容性负载系统中应用时，利用本发明的瞬变阻抗技术可高速调节变压器电抗压降趋向预定或合理水平，变压器可高速转变成高阻抗变压器即在正常情况下变压器在阻抗、损耗等各方面数据看只是一台普通变压器甚或低阻抗变压器，当发生突发短路或其他极端情况时，这台普通变压器瞬间变成高阻抗变压器或超高阻抗变压器，保证系统短路电流维持在额定电流或任意水平上，当突发情况消除，又可以瞬间恢复成一台普通变压器，此变压器叫瞬变阻抗变压器，瞬变阻抗变压器还有一个最大的优势是在高压特高压电网中用三次开断功能部分代替原有技术的一次侧开断，按应用领域的不同可派生为瞬变阻抗电力变压器、瞬变阻抗特种变压器、瞬变阻抗调压器、瞬变阻抗电源变压器等等。可以应用于各种系统安全防护。
[0122]三次侧开断技术优点为三次侧开断代替一次侧开断，从而可以实现用价格低廉的、寿命高的低压断路器代替高压断路器，其原理为:在主变压器另增一个基本绕组，与调压绕组串联联结，在基本绕组和串变一次绕组间设置负荷断路器，并在二次侧设置短路开关，在欲切断负载电流时，断开三次侧断路器，并同时将二次侧短路开关闭合，由于二次侧被短路，所以主变低压电压完全施加在串变低压绕组上，由于串变高压绕组开路，所以串变处于由低压绕组供电的空载运行状态下。低压绕组中只流过空载电流。显然主变也处于空载状态下，此时二次负荷完全处于无电流、电压状态，结线原理见图12。
[0123]本发明可以应用于高压特高压电网输电及电网无功控制和高速调压、安全防护，交直流冶炼系统节能及安全防护，直流电解系统节能及安全防护，电力机车牵引及安全防护，二次侧或三次侧无功补偿，以及需要通过变压器对系统智能化控制的、需要稳压控制的、高速控制各相负载不平衡的、需要高速平滑无级调压的及其他电压需要即可高速有级又可高速无级调压的、需要变压器免维护的、需变压器调容的、环境需要防火的的阻性、阻感性、阻容性交流负载系统。应用范围涵盖如工农业生产、科学实验、交通运输、电信传输、国防军工、医疗卫生、电力传输，可以说瞬变阻抗变压器在国民经济的各个行业均有一定作用。
[0124]所述瞬变阻抗电力变压器的技术特征为:交流调压电子开关、串变调压变压器组成。交流调压电子开关联接在串变调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入第二电网或其他电力负荷，瞬变阻抗电力变压器派生出分裂式瞬变阻抗电力变压器、瞬变阻抗升压自耦电力变压器、分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器，高速调压降压自耦电力变压器、分裂式高速调压降压自耦电力变压器。
[0125]主要应用于高压特高压电网输电及电网无功控制和高速调压、安全防护，二次侧无功补偿，以及需要通过变压器对系统智能化控制的、需要稳压控制的、高速控制各相负载不平衡的、需要变压器免维护的、需变压器调容的。
[0126]瞬变阻抗电力变压器在高压特高压电网中的优点为:(1)可以解决高压、特高压输电系统稳定性和可靠性问题。(2)增大交流电网传输容量和传输距离。(3)提高电能传输的经济性、节能降耗。(4)节省线路走廊和变电站占地面积。(5)可以预防高压电网事故连锁反应的问题。(6)有利于连网，简化网络结构。(7)高速实现“潮流翻转”。(8)以铝代铜，节约变压器成本。(9)可以通过变压器的高速调整对电网安全、高效、同步智能化控制。
[0127]所述分裂式瞬变阻抗电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成。第一种分裂式瞬变阻抗电力变压器把串变调压变压器的主串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，第二种分裂式瞬变阻抗电力变压器把串变分成两台，分别叫二次绕组
(一)，和二次绕组(二)，当需要对第一电网、第二电网(电力负荷)、第三电网(电力负荷)联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，二次绕组(一)接入第二电网(电力负荷)，二次绕组(二)接入第三电网(电力负荷)。如第二电网(电力负荷)与第三电网(电力负荷)需分别调压时，可以采用第二种分裂式方案、把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向两台串变的一次绕组供电，调节不同的开关可以分别对第二电网(电力负荷)和第三电网(电力负荷)分别调压。此时的瞬变阻抗变压器叫分裂式瞬变阻抗电力变压器。由于串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，当把串变分成两台时，由于可以分别对两个二次绕组采用瞬变阻抗技术，则一个电网(电力负荷)发生事故时，对另一个电网(另一电力负荷)影响甚小。
[0128]所述瞬变阻抗升压自耦电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成。取消主变二次绕组，交流调压电子开关联接在串联调压变压器的三次侧，当需联接第一电网(电压较低)和第二电网进行升电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入第一个电网，用串变调压变压器的二次绕组联结在第一电网和第二电网之间，对第二电网进行电压调整。
[0129]所述分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成。取消主变压器的二次绕组，把串变的二次绕组分裂成两个二次绕组或把串变分成两台，此时可分别把串变的二次绕组叫二次绕组(一)，和二次绕组(二)，当需要对第一电网(电压较低)、第二电网、第三电网联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，把二次绕组(一)串在第一电网与第二电网之间，把二次绕组(二)串在第一电网与第三电网之间。如第二电网与第三电网需分别调压时，可以采用第二种分裂式方案、把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向两台串变的一次绕组供电，调节不同的开关可以分别对第二电网和第三电网分别调压。此时的瞬变阻抗变压器叫分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器。由于串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，当把串变分成两台时，由于可以分别对两个二次绕组采用瞬变阻抗技术，则一个电网发生事故时，对另一个电网影响甚小，此方案是把电压较低的电网当做主变二次绕组。
[0130]所述高速调压降压自耦电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成。取消主变压器的二次绕组，交流调压电子开关联接在串联调压变压器的三次侧，当需联接第一电网(电压较高)和第二电网(电力负荷)进行降电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入第一个电网，用串变的二次绕组把第一电网和第二电网(电力负荷)串联在一起，以第一个电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对第二电网(电力负荷)进行电压调整。
[0131]所述分裂式高速调压降压自耦电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成。把串变调压变压器的主变二次绕组取消，把串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组或把串变分成两台，分别叫二次绕组(一)，和二次绕组(二)，当需要对第一电网(电压较高)、第二电网(电力负荷)、第三电网(电力负荷)联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，二次绕组(一)串入第二电网(电力负荷)和第一电网间，二次绕组(二)串入第三电网(电力负荷)和第一电网间。如第二电网(电力负荷)与第三电网(电力负荷)间，需分别调压时，可以把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向串变的一次绕组供电，调节不同的开关可以分别对第二电网(电力负荷)和第三电网(电力负荷)分别调压。此时的变压器叫分裂式高速调压降压自耦电力变压器。
[0132]所述瞬变阻抗特种变压器的特征为:一般由交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入电网或电源，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入电力负荷。瞬变阻抗特种变压器派生出高速调压自耦特种变压器，又分别派生出瞬变阻抗变流变压器、高速调压自耦变流变压器、瞬变阻抗电炉变压器、高速调压自耦电炉变压器、瞬变阻抗牵引变压器等等一系列的特种变压器。
[0133]所述高速调压自耦特种变压器的特征为:一般由交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成(见图13)，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侦U。取消主变压器的二次绕组，当需联接电网对电力负荷进行升降电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，用串变的二次绕组把电网和电力负荷相联在一起，以电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对电力负荷进行电压升降。
[0134]所述瞬变阻抗变流变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成。交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入电网或电源，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入电力负荷，当采用分裂绕组或多脉波变流变压器及《特种变压器理论与设计》论述的方案此
不重复。
[0135]当瞬变阻抗变流变压器在高压直流输电系统中应用时优点为:(I)线路造价低。
(2)年电能损失小、节能降耗。(3)由于瞬变阻抗技术的应用解决了系统稳定问题，可实现电网的非同期互联。(4)采用换流变压器限制短路电流。(5)可以通过对变压器的高速调整对电网安全高效同步智能化控制，高速调节，运行可靠。(6)没有电容充电电流。(7)节省线路走廊。(8)换流装置价格较低、产生谐波影响小，把换流装置的相控功能，高速调压功能转给换流变压器，换流装置可用半控型甚或直接用二极管代替晶闸管，减小电容器和发电机过热、减小换流器的控制不稳定对通信系统产生干扰。(9)消耗无功功率少，可以在换流变压器的二次侧或三次侧就地无功补偿(补偿方案后文有叙)。(10)直流开关的部分功能转给换流变压器完成。(11)抑制电力系统次同步振荡等。(12)直流输电保护由对桥的控制改为对变压器的控制。(13)可分相调压和分路调压即在多端供电体制中，可分别对多套系统高速调压、高速稳压调容，如采用分裂串变台数的办法对某一供电端控制其突发短路及其他突发情况时，对另外的供电端影响甚小。
[0136]当瞬变阻抗整流变压器在整流系统中应用时优点为:(I)采用恒电流制代替现有的平均电流制。(2)代替电抗器细调，对变压器各相，各机组进行电压细调，因此各并联整流机组间、三相间的电流平衡。(3)解决了有载开关高速调压问题、解决了现有有载开关无法高频率调压问题，即使调压范围大，开关高速响应也可以与电解电流变化的时间同步。
(4)整流装置价格较低、产生谐波影响小，把换流装置的相控功能，高速调压功能转给整流流变压器，整流流装置可用半控型甚或直接用二极管代替晶闸管。(5)调压速度快，(6)可分相调压。(7)三相短路时又能快速反应、高速使变压器阻抗增大，保持系统稳定。(8)节能降耗。(9)可以通过整流变压器对系统高速高效智能化控制。
[0137]所述高速调压降压自耦变流变压器的特征为:一般交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成。交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧。取消主变压器的二次绕组，当需联接电网对电力负荷进行升降电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，用串变的二次绕组把电网和电力负荷相联在一起，以电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对电力负荷进行电压升降，当采用分裂绕组的多脉波变流变压器此不论述。
[0138]所述瞬变阻抗电炉变压器的技术特征为:交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成。交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入电网或电源，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入电力负荷。
[0139]当其在电炉冶炼系统中应用时优点为:(I)所有电弧炉、埋弧炉系统均采用能不升降电极就达到炉内调压、稳流。(2)三相短路时又能快速反应，高速使系统阻抗增大、保持系统稳定。(3)响应时间快。(4)节能降耗。(5)分相调压。(6)可调容。(6)产生谐波影响小。(8)可以在二次侧或三次侧无功补偿滤波装置，减小高次谐波。(9)可以通过电炉变压器对系统安全高效智能化控制。
[0140]所述高速调压自耦电炉变压器的特征为:一般交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成。交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧。取消主变压器的二次绕组，当需联接电网对电力负荷进行升降电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，用串变的二次绕组把电网和电力负荷相联在一起，以电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对电力负荷进行电压升降。
[0141]所述瞬变阻抗牵引变压器的技术特征为:交流调压电子开关、串变调压变压器组成。交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧高速有载有级调压，以YN，dll联结组别为例，串变调压变压器的主变一次绕组接入高压电网，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组联结成dll结构，按牵引变YN，dll联结组别结构接入铁路牵引线路。[0142]当牵引变压器的联结组别为其他结构如YN，dll, d5联结组别，两台单相变压器联结的V，VO结构，李布兰克联结的变压器，伍德桥联结的变压器结构，变形伍德桥联结的变压器结构，变形YN，dll联结的变压器，变形YN，dll, d5联结的变压器等结构时也按此方式改变即可。
[0143]当其在直流牵引、交流牵引或交直交牵引系统中应用时优点为:(I)可以单相细调，对变压器各相，各机组进行电压细调，因此各并联整流机组间、三相间的电流平衡，特别是分相调压时只涉及串变的结构与主变无关，由于牵引变调压范围小，串变容量也不大，电压等级为27.5KV，所以对成本影响较小。(2)交流调压电子开关高速响应可以与负荷电流变化的时间同步调节。(3)整流装置价格较低、产生谐波影响小，把换流装置的相控功能，高速调压功能转给整流流变压器，整流流装置可用半控型甚或直接用二极管代替晶闸管。
(4)在一定范围内可以高速调容、增容，可以高速稳压。(5)三相短路时又能快速反应、高速使变压器阻抗增大，保持系统稳定。(6)节能降耗。(7)可以通过牵引变压器对系统高速高效智能化控制。
[0144]所述瞬变阻抗调压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成，交流调压电子开关在三次侧高速有载无级有级调压，串变调压变压器的主变一次绕组接入电网，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入阻性、阻感性、阻容性负载。瞬变阻抗调压器派生出瞬变阻抗升压自耦调压器、高速调压降压自耦调压器。交流调压电子开关具有即可高速无级调压也可高速有级调压的功能，当其混合使用时输出电压波形可无限接近正弦波。当在无级调压系统中应用的变压器叫调压器。
[0145]所述瞬变阻抗升压自耦调压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，取消主变压器的二次绕组，用交流调压电子开关在三次侧高速有载无级有级调压，用串变的二次绕组把电网(或电源)与负载相联在一起，以电网(或电源)为串联调压变压器的主变二次绕组，对阻性、阻感性、阻容性电力负荷进行电压调控。
[0146]所述高速调压降压自耦调压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，取消主变压器的二次绕组，用交流调压电子开关在三次侧高速有载无级有级调压，用串变的二次绕组把电网(或电源)与负载相联在一起，以电网(或电源)为串联调压变压器的主变二次绕组，对阻性、阻感性、阻容性电力负荷进行电压调控。
[0147]由上可知，本发明的调压器，调压范围在O —100%之间，容量和电压等级均可与现行变压器相同。
[0148]所述瞬变阻抗电源变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成，交流调压电子开关在三次侧高速有载有级调压，串变调压变压器的主变一次绕组接入电源，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入阻性、阻感性、阻容性负载，瞬变阻抗电源变压器派生出高速调压自耦电源变压器。
[0149]所述瞬变阻抗升压自耦电源变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器(可以有变压器开关)组成，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电源，取消主变压器的二次绕组，用交流调压电子开关在三次侧高速有载无级有级调压，用串变的二次绕组把电源与电力负荷相联在一起，以电源为串联调压变压器的主变二次绕组，对阻性、阻感性、阻容性负载进行电压升降。
[0150]所述高速调压降压自耦电源变压器、高速调压降压自耦调压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器(可带变压器开关)组成，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电源(或电网)，取消主变压器的二次绕组，用交流调压电子开关在三次侧高速有载无级有级调压，用串变的二次绕组向电力负荷供电，对阻性、阻感性、阻容性负载进行电压升降。
[0151]所述高速调压变压器由交流调压电子开关、任意形式的变压器组成，交流调压开关作用于变压器的一次侧，变压器应用交流调压电子开关作有载调压开关，此变压器叫高速调压变压器，但现阶段由于半导体元件性能的原因，只能在低电压、小容量变压器上使用。
[0152]所述瞬变阻抗变压器型的电网联结方式的技术特征为:交流调压电子开关、串变调压变压器组成的瞬变阻抗变压器与电网联结技术、交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入第二电网。瞬变阻抗电力变压器型的电网联结方式派生出分裂式瞬变阻抗电力变压器的电网联结方式，瞬变阻抗自耦升压变压器型的电网联结方式，瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式等等。
[0153]所述分裂式瞬变阻抗电力变压器型的电网联结方式技术特征为:把串变调压变压器的主串变的二次绕组分裂成两个二次绕组(第一种分裂式瞬变阻抗电力变压器)或把串变分成两台(第二种分裂式瞬变阻抗电力变压器)，分别叫二次绕组(一)，和二次绕组
(二)，当需要对第一电网、第二电网、第三电网联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，二次绕组(一)接入第二电网，二次绕组(二)接入第三电网。如第二电网与第三电网需分别调压时，可以把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向串变的一次绕组供电，调节不同的开关可以分别对第二电网和第三电网分别调压。此时的瞬变阻抗变压器叫分裂式瞬变阻抗电力变压器。由于串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，当把串变分成两台时，由于可以分别对两个二次绕组采用瞬变阻抗技术，则一个电网发生事故时，对另一个电网影响甚小。
[0154]所述瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式的技术特征为:用在升压电网系统，由交流调压电子开关、串变调压变压器组成(图14)。取消主变压器的二次绕组，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，当需联接第一电网(电压较低)和第二电网进行升电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入第一个电网，用串变的二次绕组把第一电网和第二电网相联在一起，以第一个电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对第二电网进行电压调整。
[0155]所述分裂式瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式的技术特征为:用在升压电网系统，由交流调压电子开关、串变调压变压器组成。把串变调压变压器的主变二次绕组取消，把串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组或把串变分成两台，分别叫二次绕组(一)，和二次绕组(二)，当需要对第一电网(电压较低)、第二电网、第三电网联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，二次绕组(一)串入第二电网和第一电网间，二次绕组(二)串入第三电网和第一电网间。如第二电网与第三电网需分别调压时，可以把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向串变的一次绕组供电，调节不同的开关可以分别对第二电网和第三电网分别调压。此时的瞬变阻抗变压器叫分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器。由于调压绕组和串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，当把串变分成两台时，由于可以分别对两个二次绕组采用瞬变阻抗技术，则一个电网发生事故时，对另一个电网影响甚小。
[0156]所述高速调压降压自耦变压器型的电网联结方式的技术特征为:结构与瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式相同，但用在电网降压联结系统。
[0157]所述分裂式高速调压降压自耦变压器型的电网联结方式的技术特征为:结构与分裂式瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式相同，但用在电网降压联结系统。
[0158]所述在在串变调压变压器主变二次侧(恒压端)端口串并无功补偿装置的特征为:(位置见图12)当本发明在需要稳压、调压系统、高压电网系统应用时，在需要串并无功补偿装置进行无功补偿时，无功补偿装置可以串并在串变调压变压器主变压器二次出线的端口处(三相可为任意联结组组别)。
[0159]所述在在串变调压变压器主变三次侧或三次侧开断时的基本绕组上串并无功补偿装置的特征为:(位置见图12)当本发明在需要稳压、调压系统、高压电网系统应用时，在需要串并无功补偿装置进行无功补偿时，无功补偿装置可以串并在串变调压变压器主变三次侧或三次侧开断时的基本绕组上(三相可为任意联结组组别)。
[0160]无功补偿装置的特征为可以由电容器(或并联电抗器)组成单相、三相结构，也可以是由电感串联电容器组成单相、三相结构，采用机械或晶闸管控制投切功能。也可以是静止无功补偿装置(SVC)，包括晶闸管控制电抗器(TCR)和晶闸管投切电容器(TSC)，以及两者的混合装置(TCR+TSC)，或者晶闸管控制电抗器(TCR)与固定电容器(FC)或机械投切电容器(MSC)混合使用的装置(TCR+MSC)等。无功补偿的其他方式此不全部列出。
【专利附图】

【附图说明】
[0161]图1是新型交流调压器调压原理图。
[0162]图2是线性调交流调压电子开关原理图。
[0163]图3是正反调交流调压电子开关原理图。
[0164]图4是粗细调交流调压电子开关原理图。
[0165]图5是中部调交流调压电子开关原理图。
[0166]图6是中部调交流调压电子开关原理图。
[0167]图7是端部调交流调压电子开关原理图。
[0168]图8是中性点调交流调压电子开关原理图。
[0169]图9测控装置原理图。
[0170]图10八字型线圈结构原理图。
[0171]图11单相串变调压变压器调压原理图(此其中一种，余者未叙)。
[0172]图12三次侧开断原理结构图(两种补偿方法的无功补偿位置原理图，补偿时只需一种补偿即可)。
[0173]图13高速调压自耦特种变压器结线原理图。[0174]图14瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式原理图。
[0175]图15串变调压变压器由一支交流调压器相控原理图。
[0176]图16瞬变阻抗电炉变压器调压原理图。
[0177]图17是为补偿前电流向量图。
[0178]图18是补偿后电流向量图。
[0179]图中1.恒压电源(正弦波电源)；2.交流调压器；3.新型交流调压器的一次线圈；
4.新型交流调压器的二次线圈；5.基本线圈；6.调压线圈；7.交流调压电子开关；8.正反调交流调压电子开关；9.粗调交流调压电子开关；10.细调交流调压电子开关；11.八字型线圈串变调压变压器主变二次线圈结构；12.八字型线圈串变调压变压器串变二次线圈结构；13.串变调压变压器调压线圈；14.串变调压变压器主变一次线圈；15.串变调压变压器主变二次线圈；16.线圈未画出部分；17.串变调压变压器串变一次线圈；18.串变调压变压器串变二次线圈；19.电网；20.负载；21.电网；22.无功补偿位置示意；23.三次侧开断用基本绕组；24.短路开关；25.三次侧负荷断路器。
[0180]以上基本是单相示意图，三相同理。原则上交流调压器其他接法和连接位置与变压器接法可以任意组合，此不全部画出。
【具体实施方式】
[0181]实例1:
本方案没有采用交流调压电子开关，而是用新型交流调压器，主要是想表现一种极端情况下交流调压器的调压能力。电炉一台，阻感性负载，当电极与电炉料面距离确定后，需串变调压变压器最高输出电压为1，最低输出电压为0.7。
[0182]电炉变压器一台，三相，串变调压变压器，调压范围30%，正调压，主串变均Ydll联结组。则主变压器低压输出恒电压为Ul=0.7，串变低压最高输出电压U2=0.3。串变高压电压、电流自由组合，只需等于串变容量即可。
[0183]交流调压器一台，三相交流调压器Y接，电压按串变调压变压器三次侧电压选取，电流有效值是串变调压变压器三次侧电流2或3倍(按总阻抗定)，晶闸管相控出发延迟角力”晶闸管导通角5，系统的阻抗角触发采用宽脉冲或脉冲列。
[0184]单相电气接线原理见图15 (本例无正反调开关)，三相接线图按Y，dll组合，原理图此不画出。
[0185]当系统需最高电压时:
晶闸管控制角α≤5，则变压器低压输出电压U = U1 + U2 =0.7+0.3=1 当系统需最低电压时:
晶闸管控制角α =180°则％=0，变压器低压输出电压[/ = R =0.7 当系统需其他电压时:
晶闸管控制角 =0，δ≤180°变压器低压输出电压0.7~I。
[0186]实例2:
电炉变压器一台，调压范围40%，正反调压，Ydll联结组，串变调压变压器。
[0187]主变二次绕组并联电容器组进行功率因数调整，补偿前=0.5，要求补偿后αοεφ= 0,95 0
[0188]电气接线原理见低压绕组与无功补偿装置组合形式见图16。
[0189]U21、U22分别为主变、串变二次电压，并忽略变压器的漏抗。
[0190]补偿前电流向量图为图17。
[0191]补偿前设功率因数为屮=QJ ?ηφ=0.6
同时设电炉工作电流込=I 这样工作电流的有功分量Ik = 0.8 工作电流的无功分量Iq=0.6
主变和串变二次绕组中流过的电流均为电炉的工作电流込 补偿后电流向量图为图18
由于补偿(电容)电流仅流过主变二次绕组，因此设补偿后主变二次绕组中的电流的大小及与其电压U21之间的向量角将发生变化。
[0192]设补偿后电炉中的工作电流依旧为Ifl，补偿后主变二次绕组的功率因数为
0.95。
[0193]主变二次绕组的电流变为I21=0.842 补偿电容器中的电流应为1。=0.3374
补偿后主变二次容量应为Sn21=0.842 (设主变二次电压U21=l)。
[0194]补偿后主变二次容量下降值Λ Sn21=0.158 此时需要的补偿电容器的容量应为Se=0.3374
这样补偿后主变二次所需的电磁容量将为未补偿前的84.2%左右，由此同时主变一次的容量也相应的可降低。
[0195]因调压范围40%，正反调形式，故补偿前变压器容量为Sni Sni——变压器补偿前容量
Snii—主变压器补偿前容量为0.8 Sni
Sn12——串联变压器补偿前容量为0.2SN1
Sn1- Snu+ Sn12-0.8 Sni+0.2 Sni
补偿后变压器容量为
Sn2——变压器补偿后容量
Sn21——主变压器补偿后容量
Sn22——串联变压器补偿后容量
Sn2= Sn21+ Sn22= 0.8 SniX0.842+0.2 Sni=0.8736 Sni
由此可知:加上补偿后整套装置的容量提高12.5%左右即有功功率提高。
[0196]实例3:电炉变压器一台，调压范围40%，正反调压，Ydll联结组，串变调压变压器。主变低压电压=0.8串变低压电压O~0.2，主串变合成电压=0.8±(0~0.2)，21级调压，每级电压0.02，主变压器容量0.4~1，主变压器每级容差0.03。设变比为1，高低压电阻相等。设补偿后电炉中的工作电流依旧为Il=1，主变二次绕组的电流变为I21=0.842，空载损耗占负载损耗15%。
[0197]由实例I可知:变压器损耗Pk为
Pk= (0.842 Il) 2 X 0.8 X R+ (IL) 2 X 0.2 X R= ( (0.8 4 2 ) 2 X 0.8+0.2) X (Il)2XR=0.767 (Il) 2R
即变压器负载节能降耗23%左右。
[0198] 由于空载损耗占负载损耗15%。则功率因数调整前后变压器总损耗比为 (0.767 (Il) 2R+0.15 (Il) 2R)/1.15 (Il) 2R=0.797 (Il) 2R 即变压器总节能降耗20%左右。
【权利要求】
1.本发明是一种基于交流调压电子开关的瞬变阻抗变压器、属柔性交流变电技术，柔性交流变电技术与交直流输电技术结合而形成了柔性输变电技术，其中的柔性交流变电技术也可以用在直流输电的变电设备上； 基于波形连续和柔性调压观点的波形叠加原理特征是:一种在一个(或多个)恒定电压(或电压可调，但为行文方便也叫恒定电压，下文同)的正弦波的周波上叠加一个(或多个)同频率的、初相同步(相同)或相位差为H (错开半个周波)的、幅值决定于交流调压器相控程度或斩波程度、波形为缺了一部分的正弦波或正弦波被斩波成的多个脉冲段，或者波形和幅值由传统调压器调控正弦波电压所输出的波形和幅值、合成的电压波形是由两个叠加的波形所决定的，通过两个波形的叠加解决电压波形断续问题、电压调节问题和谐波过大问题，也可以说就是在一个正弦波恒定电压上叠加一个大小可连续无级调节或有级调节的、可正可负的电压，是使波形连续、谐波含量消减的合成电压技术，电压公式表述为U =υ!±υ2 (U为合成电压，U1为恒定电压，U2为叠加的可调节的电压)； 传统调压器包括接触调压器、感应调压器、磁性调压器、移圈调压器、净化调压器、饱和电抗器、自动调压器等等； 从电力电子技术的观点看基于波形连续和柔性调压观点的波形叠加原理特征是:即在一个恒定电压的正弦波的周波上叠加一个 同频率的、初相相同或相位差为H (错开半个周波)的、幅值决定于交流调压器相控程度或斩波程度、波形为缺了一部分的正弦波或正弦波被斩波成的多个脉冲段或正弦波，合成的电压波形是由两个叠加的波形所决定的； 基于波形连续和柔性调压观点的波形叠加原理是柔性交流变电技术、柔性输变电技术、柔性调压技术和瞬变阻抗技术的理论基础，高速无级调压技术与高速有级调压技术相结合、使交流调压器及半导体元件的应用突破了电压等级和容量的限制； 新型交流调压器的原理是:当交流调压器与波形叠加原理共同应用时叫新型交流调压器； 交流调压电子开关(也叫电子调压开关)的调压原理(简述)是:凡采用交流调压器以串并联的方式调控串变调压变压器(下文有叙)三次侧调压绕组电压，应用变压器基本调压电路的的特性，调压方法是线性调部分采用交流调压器高速逐级闭锁级匝数的技术即逐级切除或增加级匝数(有级调压)在调压电路中的作用或高速逐级相控级电压(无级调压)的办法调整三次侧绕组匝数的增减(电压的增减)，正反调采用正反调开关(下文有叙)去高速控制三次侧绕组极性的反正，粗细调是两段线性调的串联、两段线性调各自调节电压后，串联在一起)、以此控制串变一次绕组的电压和极性，而达到调整串变二次绕组电压和极性的目的，调压范围在0-100%之间的电子开关； 串变调压变压器的调压原理(简述)是，在低压大电流系统应用且采用两台变压器组成，一台为主变(二次电压恒定)，另一台为串变(二次电压可调)，需要利用设置在主变压器上的单独调压绕组给串变一次侧供电，主变和串变的二次绕组串联在一起、传统上一般采用八字型线圈结构、主变二次绕组电压恒定、串变二次绕组电压可调、致使串联在一起的两个二次绕组电压发生改变、从而改变主、串变二次绕组的合成电压，主变包括一次绕组、二次绕组、三次绕组(或叫调压绕组或叫三次侧绕组)，串变包括一次绕组(也可以叫三次侧绕组或叫调压绕组)、二次绕组； 本发明总体构成特征之一:交流调压电子开关、串变调压变压器组成，叫瞬变阻抗变压器，具有高速调节变压器电抗的技术此即瞬变阻抗技术； 本发明总体构成特征之二:由交流调压电子开关和变压器(开关联结在变压器的一次侧或二次侧)组成，此时叫高速调压变压器，但其容量，电压等级受半导体器件的电压、电流水平限制； 本发明总体构成特征之三:交流调压电子开关、串变调压变压器组成，当瞬变阻抗变压器取消主变的二次绕组，由串变的二次绕组一端与电网联结，一端与电网或负荷联结此时叫串变调压自耦变压器； 本发明总体构成特征之四:当瞬变阻抗变压器主变一次绕组与一高压电网联结、由瞬变阻抗变压器的二次绕组与另一电网联结此时叫瞬变阻抗变压器型的电网联结技术，变压器具有高速调压和调节电抗的功能；由此派生出分裂式瞬变阻抗电力变压器型的电网联结技术、瞬变阻抗升压自耦电力变压器型的电网联结技术、分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器型的电网联结技术、高速调压降压自耦电力变压器型的电网联结技术、分裂式高速调压降压自耦电力变压器型的电网联结技术等等，瞬变阻抗变压器型的电网联结技术同时也可以应用于直流电网； 本发明总体构成特征之五:由交流调压电子开关、串变调压变压器和无功补偿装置组成，在串变调压变压器主变二次侧(恒压端)端口或三次侧或三次侧开断时的基本绕组上串并无功补偿装置，叫无功补偿型瞬变阻抗变压器； 本发明总体构成特征之六:由串变调压变压器(可带传统变压器开关)和无功补偿装置组成，可在串变调压变压器主变二次侧(恒压端)端口或三次侧或三次侧开断时的基本绕组上串并无功补偿装置 ，叫无功补偿型串变调压变压器。
2.由权利I所述本发明柔性输变电技术特征为:电力电子技术与交流变电技术与交直流输电技术的有机结合，通过电力电子技术对变电设备的高速调控功能，对高压特高压输电电网进行安全、高效、同步控制； 由权利I所述本发明柔性交流变电技术特征为:电力电子技术与交流变电技术的有机结合，利用交流电力控制电路高速控制功能，对变电设备的容量、电压、电抗等各项技术指标进行闻速控制； 由权利I所述本发明柔性调压技术特征为:为电力电子技术与交流变电技术的有机结合，通过电力电子元件对正弦波波形相控或通断的高速控制能力，再经波形迭加原理对变压器电压高速无级调控、高速有级调控或即可无级调压也可有级调压并可使有级调压和无级调压之间进行高速任意转换的技术，以达到无级调压时输出电压波形接近正弦波，有级调压时可对变压器二次输出电压高速智能化调控，也可分开为柔性有级调压技术、柔性无级调压技术。
3.由权利I所述的新型交流调压器的特征: 调压电源的原理和结构特征是由交流调压器控制的电磁感应型装置，一般可以采用双绕组变压器(或其他变压器形式)，交流调压器控制一次侧绕组电压去调节二次绕组电压，二次绕组输出电压和电压波形就是调压电源输出电压和波形，二次电压由交流调压器相控程度决定，当交流调压器开通时输出电压最大，当其关断时输出电压为零； 恒压电源的原理和结构特征是正弦波的电压恒定的电源或电压可调(在交流调压器相控时，其电压往上调尚可，往下调会增大谐波，因此一般每次只输出一个恒定电压)的正弦波的交流电源叫恒压电源； 新型交流调压器的原理特征是当交流调压器与波形叠加原理共同应用时叫新型交流调压器，调压原理为在一个由交流调压器控制的调压电源变压器的二次绕组上串联一个恒压电源，两电源按波形叠加原理输出一个电压波形连续的同频率的周期波，即在交流调压器控制的调压电源输出的断续波形的周波上、按波形叠加原理再叠加一个正弦波周波、解决其电压波形断续和谐波大的难题； 新型交流调压器的使用特征是可在任意电压等级、任意容量下使用、即可无级调压(交流调压器相控时)也可有级调压(交流调压器开通或关断时)、但必须在一台及以上调压电源上联结另一台及以上恒压电源的串联电路中使用，调压范围可在0-100%之间，当调压电源或恒压电源带正反调开关(后文有叙)时新型交流调压器其合成电压输出公式表述为'U=U1IU2 (V总输出电压，G恒压电源总电压，?调压电源总电压)。
4.由权利I所述交流调压电子开关的特征之一是:由恒压电源、调压电源、交流调压器、测控装置组成，遵循本专利定义的波形叠加原理的串联调压电路，基本调压原理有三种； 其一线性调原理是在串联调压电路中全部恒压电源电压按调压范围的下限取值、全部调压电源输出最大电压与调压范围相等即可，调压时采用交流调压器逐一闭锁调压电源也就是把调压电源逐一切除出串联调压电路的方法或把切除出去的调压电源再加入到串联调压电路的调压原理，调压范围就是所需电压的上限值减去所需电压的下限值； 其二正反调原理即在线性调的串联电路中，恒压电源电压按调压范围的下限加上调压范围的一半取值、调 压电源所输出最大电压为调压范围的一半、调压电源或恒压电源两端安装正反调开关、通过调整恒压电源与调压电源极性、两电源电压或加或减、最终输出的合成电压即会符合电压调整范围的需要； 其三为粗细调原理是一个串联电路中恒压电源串联几个粗调用调压电源再串联几个细调用调压电源，所有细调用调压电源电压可以等于一个粗调用调压电源电压，恒压电源电压按调压范围的下限取值、所有粗调用调压电源电压加上所有细调用调压电源电压可以等于调压范围，当输出最小电压时高速切除粗调和细调调压电源即可，当输出最大电压时全部电源串联在一起即可、当输出中间档位时，串联调压电路由恒压电源串联可以高速逐级切除或增加粗调调压电源的电路、再串联可以高速逐级切除或增加细调调压电源的电路组成； 这是三种最普通的基本调压电路，由此可以派生出多种调压电路，如在粗细调电路中粗调调压电源上安装正反调开关变成粗调正反调粗细调，如在粗细调电路中细调调压电源上安装正反调开关变成细调正反调粗细调，派生方法很多，此不多述，以上按单相表述，而且只论述了三种调压方法与交流调压器组合形式较简单的一种，实际中恒压电源可以有一个以上，调压电源可以有一个以上，粗调调压电源可以有一级至多级，细调调压电源可以有两级以上，所有细调调压电源也不必一定需要等于一个粗调调压电源，调压的位置也有多种选择，如中部调压、端部调压、中性点调压、甚至可以在串联的恒压电源或调压电源上抽头形成自耦调压的形式等等，如调压方法和调压位置组合、结构多种多样，还有依调压特性增减交流调压器，交流调压器逐级切除或增加调压电源的方法，无论如何、但只要其调压原理与本发明的交流调压电子开关原理相同，使用方法相似，相数的组合原理与变压器有载开关的组合原理相同即属于本发明的交流调压电子开关范畴； 交流调压电子开关的特征之二是:在变压器上应用交流调压电子开关，遵循本专利定义的波形叠加原理，把恒压电源当做基本线圈，把所有调压电源当做调压线圈，每一个调压电源可看做级电压(级匝数)，使其具有高速调压功能或具有高速调压功能和瞬变调阻抗技术解决突发短路等及其他突发情况的开关即是本专利所定义的交流调压变压器电子开关，也叫交流调压电子开关； 交流调压电子开关，即可无级调压(交流调压器相控时)也可有级调压(交流调压器逐级开通或关断时)；由传统调压器等无级调压的装置作用于串变调压变压器的三次侧绕组或交流调压电子开关与传统变压器开关组合也在交流调压电子开关范畴之内； 正反调原理的交流调压电子开关电压合成用电压公式表述为V =输出电压，G恒压电源电压，％调压电源输出电压)，线性调原理的交流调压电子开关电压合成用电压公式表述为U 二 U1 jT U2或U 二 U1-U2 ("输出电压，G恒压电源电压,?调压电源输出电压)； 交流调压电子开关的特征之三是:交流调压电子开关的交流调压器闭锁级匝数技术就是采用交流调压器把不需要的级匝数高速逐级切除出调压绕组电路或把切除出去的级匝数重新加入到调压绕组电路的方法，这种方法有多种、下面介绍较简单的一种、即把一调压线圈所有级匝数的出头引出、除首端A外、其他每一引出端(包括尾端)均与一交流调压器联结、再把所有交流调压器的另一端短路为X、当需那级电压时、开通那个交流调压器即可、其他交流调压器全部关断，如有需要A端也可以与一交流调压器联结、交流调压器的另一端与X端短路；切除方法很多，无法全叙，但交流调压器无论采用何种串并联的方法把调压绕组不需要的级匝数高速逐级切除出调压绕组回路的方法或把切除出去的级匝数重新加入到调压绕组电路的方法都是本专利定义的交流调压电子开关的交流调压器闭锁级匝数技术； 交流调压电子开关的特征之四是:正反调开关通过交流调压器串并联调整绕组极性的方法有多种，下面介绍较简单的一种，即调压绕组的两端各联结一个交流调压器，两个交流调压器另一端短路为K端，K端再与另一线圈的首端或尾端联结，正向调压时开通一个、关断一个，反向调压时开通、关断的交流调压器相反；交流调压器无论采用何种串并联的方法把调压绕组(或对其供电的绕组)的极性调转过来的正反调开关都是本专利定义的正反调开关; 交流调压电子开关的特征之五是:是由一组半导体器件串并联组成(原理上串并联的方法可以有许许多多种、但不论是那一种、只要是由半导体器件构成的)、符合交流调压电子开关的调压原理、遵循本专利定义的波形叠加原理，而且串并联在权利2所定义的串变调压变压器的三次侧绕组上，可以高速调压的即是本专利所定义的交流调压电子开关；交流调压电子开关的特征之六是:是由一组半导体器件串并联组成(在原理上串并联的方法可以有许许多多种、但不论是那一种、只要是由半导体器件构成的)、符合交流调压电子开关的调压原理、作用于任意一种高压变压器的一次或二次侧绕组，也是本专利所定义的交流调压电子开关，但其谐波大，在高电压、大中容量设备上使用易发生事故，且在用相同交流调压器数量的情况下开关电压等级低，容量小，一般情况下很少采用； 交流调压电子开关的特征之七是:当交流调压电子开关(或新型交流调压器)应用于电抗器中叫交流调压电抗器电子开关、简称交流调压电子开关，当然它也可以应用到其他需要调压的电路或在某一电路中需要置换(含义为切除或增加)某一元件或设备在电路中的存在的置换开关也叫交流调压电子开关； 交流调压电子开关的特征之八是:交流调压电子开关中的半导体元件可以用其他开关元件如接触器、断路器类开关元件代替，且遵循波形叠加原理和交流调压电子开关原理或应用瞬变阻抗技术，这也属于本专利定义的交流调压电子开关； 凡符合新型交流调压器和交流调压电子开关八种特征且符合权利I的交流调压电子开关表述的任意条件即是交流调压电子开关； 上述开关与测控装置组合，测控装置包括输入信号、测量部分、逻辑部分、执行部分、输出信号、整定值等环节组成，检测出系统的电流、电压等各项指标，按编定的程序控制新型交流调压器或交流调压电子开关自动控制，也可以不要测控装置，手工操作。
5.由权利I所述的串变调压变压器的特征为: 传统串变调压变压器适用于10000KVA以上的电炉变压器，整流变压器也偶有见之，它是传统的电炉变压器形式，但因其成本高及冶炼技术的发展现已很少采用； 现在因串变调压变压器应用交流调压电子开关，串变调压变压器的使用范围和功能大大扩展，依此情况本发明提出了一种新的变压器形式叫拓展型串变调压变压器(简称仍叫串变调压变压器)，它是对传统串变调压变压器的补充和完善，以适应不同的需求； 拓展型串变调压变压器一般由两种变压器组成、一种为主变压器(简称主变、分裂型或串联型可以有多台主变)、一种为串联变压器(简称串变、分裂型或串联型可以有多台串变)、两种变压器无论需要或不需要利用设置在主变压器上的调压绕组给串联变压器一次侧供电，只要是同相的二次绕组串联在一起、主变二次绕组电压恒定(或可调)、串变二次绕组电压可调、致使串联在一起的两个二次绕组电压发生改变、从而改变主、串变二次绕组的合成电压，由此合成电压共同带负载的调压形式，且其使用范围拓展到所有变压器领域，此叫拓展型串变调压变压器，统称串变调压变压器，二次绕组结构可以采用任意变压器绕组结构； 串变调压变压器的主变二次线圈取消时，由串变的二次线圈一端直接接入电网(或电源)，一端接入另一电网(或负载、或电源)的串变调压变压器叫串变调压自耦变压器，它是以电网(或电源)为主变的二次绕组，也统称串变调压变压器； 串变调压变压器的主变一次绕组、二次线圈取消时、由交流调压器控制电源向串变的一次绕组供电、由串变的二次线圈一端直接接入另外的电源、一端接入另一负载的串变调压变压器，它是以电源为主变的串变调压变压器； 串变调压变压器两同相二次绕组串联后形成串变调压变压器单相二次绕组(两同相二次绕组可以可采用8字型线圈结构、两绕组也可采用任意变压器线圈结构后再首尾联结，此时叫串变调压变压器二次绕组或二次侧)、当需三相时串联调压变压器二次绕组可设计成任意联结组别(包括延边三角形)； 串变的一次绕组和二次绕组采用自耦变压器的形式叫串变自耦串变调压变压器、但在本文中也叫串变调压变压器，主变的一次绕组和二次绕组采用自耦变压器的形式叫主变自耦串变调压变压器、但在本文中也叫串变调压变压器，主变以自耦变压器形式(或调压器形式)向串变供电的叫自耦供电串变调压变压器、但在本文中也叫串变调压变压器，他们也可混合使用； 主变或串变无论绕组分裂多少、台数分裂多少都属于分裂型，串联型也是无论绕组串联多少、台数串联多少都属于串联型，也可以串联型、分裂型混合使用； 凡在变压器二次侧连接成串变调压变压器的调压原理形式或者由两个及以上大小变化的或固定或可调的电压合成一个电压、无论由几台变压器在二次侧串联(包括与电网、电源串联)，即属于本专利定义的串变调压变压器形式； 采用了瞬变调阻抗的技术抑制短路或其他突发情况或采用高速调压功能的传统串变调压变压器也为本专利定义的串变调压变压器； 主变由一次绕组、二次绕组、三次侧绕组或叫调压绕组组成，也可由一次绕组，三次侧绕组或叫调压绕组组成，串变由一次绕组(有时也可以叫三次侧绕组)、二次绕组成，或者是各个绕组分裂或是台数分裂，但是只要是给串变的一次绕组供电的绕组、无论其在主变上、还是在任意一台或几台变压器上的绕组均可以叫三次侧绕组； 串变调压变压器二次电压合成用电压公式表述为V =输出电压，G主变压器二次电压，&为串联变压器二次电压)，调压范围在0-100%之间； 交流调压电子开关具有即可高速无级调压也可高速有级调压的功能，当在无级调压系统中应用时串变调压变压器叫调压器； 串变调压变压器的特征还可以是其他变压器形式，如五柱铁心旁柱调压变压器、前置(自耦)调压变压器的变压器等等也可产生相同功能，此也在本专利定义的串变调压变压器范围内。
6.由权利I所述本发明瞬变阻抗技术特征:也就是瞬变调阻抗技术，利用交流调压电子开关的高速调压功能、当二次侧发生突发短路或其他极端情况需要时、交流调压电子开关高速调节变压器二次电压升降、以此调控变压器电抗压降或高或低的技术、以保持二次系统在任意突发情况下的稳定；本发明瞬变阻抗技术主要是采用交流调压电子开关控制串变调压变压器二次电压高速升降、甚或让其两个同相二次绕组极性相对、变成两个极性对向串联的电感线圈、瞬间让变压器二次侧绕组变成一个电抗线圈、通过调节串变二次绕组的电压、高速调节瞬变阻抗变压器电抗压降趋向预定的水平，原理上可以让变压器的电抗压降趋近100%、控制变压器就可以令系统在遇到突发情况时电抗电压趋向预定的水平、也可以让电压趋零而非零(有级调压到零电压的上一档位时，可以采用无级调压，让电压趋零而不等于零)、让短路电流受控、而非断流、保持二次系统在任意突发情况下的稳定，让普通变压器甚或低阻抗变压器瞬间变成一个电抗值可调的电抗器，这对保护许多电力设备的安全是非常重要的，如高压电网、电炉冶炼； 高速调节的时间标准为:按国际标准规定的在突发短路和其他突发情况发生时该电压等级和容量的变压器和其他电力设备应该能承受的最短时间之内即是。
7.由权利I所述本发明瞬变阻抗变压器技术特征为:一般由交流调压电子开关、串变调压变压器(也可以有变压器开关)组成，在高压特高压电网中或低压大电流系统中或其他需要瞬时调高电抗值的阻性、阻感性、阻容性负载系统中应用时，利用本发明的瞬变阻抗技术可高速调节变压器电抗压降趋向预定或合理水平，变压器可高速转变成高阻抗变压器即在正常情况下变压器在阻抗、损耗等各方面数据看只是一台普通变压器甚或低阻抗变压器，当发生突发短路或其他极端情况时，这台普通变压器瞬间变成高阻抗变压器或超高阻抗变压器，保证系统短路电流维持在额定电流或任意水平上，当突发情况消除，又可以瞬间恢复成一台普通变压器，此变压器叫瞬变阻抗变压器，它还有一个最大的优势是在高压特高压电网中用三次开断来代替原有技术的一次侧开断，从而可以实现用价格低廉的、寿命高的低压断路器代替高压断路器，按应用领域的不同，简略可分为瞬变阻抗电力变压器、瞬变阻抗特种变压器、瞬变阻抗调压器、瞬变阻抗电源变压器等等； 所述瞬变阻抗电力变压器的技术特征为:交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入第二电网或其他电力负荷，瞬变阻抗电力变压器分别派生出分裂式瞬变阻抗电力变压器、瞬变阻抗升压自耦电力变压器、分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器，高速调压降压自耦电力变压器、分裂式高速调压降压自耦电力变压器等等； 所述分裂式瞬变阻抗电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，第一种分裂式瞬变阻抗电力变压器把串变调压变压器的主串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，第二种分裂式瞬变阻抗电力变压器把串变分成两台，分别叫二次绕组(一)，和二次绕组(二)，当需要对第一电网、第二电网(电力负荷)、第三电网(电力负荷)联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，二次绕组(一)接入第二电网(电力负荷)，二次绕组(二)接入第三电网(电力负荷)，如第二电网(电力负荷)与第三电网(电力负荷)需分别调压时，可以采用第二种分裂式方案、把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向两台串变的一次绕组供电，调节不同的开关可以分别对第二电网(电力负荷)和第三电网(电力负荷)分别调压，此时的瞬变阻抗变压器叫分裂式瞬变阻抗电力变压器，由于串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，当把串变分成两台时，由于可以分别对两个二次绕组采用瞬变阻抗技术，则一个电网(电力负荷)发生事故时，对另一个电网(另一电力负荷)影响甚小； 所述瞬变阻抗升压自耦电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，取消主变压器的二次绕组，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，当需联接第一电网(电压较低)和第二电网进行升压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入第一个电网，用串变调压变压器的二次绕组联结在第一电网和第二电网之间，对第二电网(电力负荷)进行电压调整； 所述分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，取消主变压器的二次绕组，把串变的二次绕组分裂成两个二次绕组或把串变分成两台，此时可分别把串变的二次绕组叫二次绕组(一)，和二次绕组(二)，当需要对第一电网(电压较低)、第二电网、第三电网联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，把二次绕组(一)串在第一电网与第二电网之间，把二次绕组(二)串在第一电网与第三电网之间；如第二电网与第三电网需分别调压时，可以采用第二种分裂式方案、把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向两台串变的一次绕组供电，调节不同的开关 可以分别对第二电网和第三电网分别调压，此时的瞬变阻抗变压器叫分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器，由于串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，当把串变分成两台时，由于可以分别对两个二次绕组采用瞬变阻抗技术，则一个电网发生事故时，对另一个电网影响甚小，此方案是把电压较低的电网当做主变二次绕组；所述高速调压降压自耦电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，取消主变压器的二次绕组，交流调压电子开关联接在串联调压变压器的三次侧，当需联接第一电网(电压较高)和第二电网(电力负荷)进行降电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入第一个电网，用串变的二次绕组把第一电网和第二电网(电力负荷)串联在一起，以第一个电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对第二电网(电力负荷)进行电压调整； 所述分裂式高速调压降压自耦电力变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，把串变调压变压器的主变二次绕组取消，把串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组或把串变分成两台，分别叫二次绕组(一)，和二次绕组(二)，当需要对第一电网(电压较高)、第二电网(电力负荷)、第三电网(电力负荷)联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，二次绕组(一)串入第二电网(电力负荷)和第一电网间，二次绕组(二)串入第三电网(电力负荷)和第一电网间，如第二电网(电力负荷)与第三电网(电力负荷)间，需分别调压时，可以把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向串变的一次绕组供电，调节不同的开关可以分别对第二电网(电力负荷)和第三电网(电力负荷)分别调压，此时的变压器叫分裂式高速调压降压自耦电力变压器；所述瞬变阻抗特种变压器的特征为:一般由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入电网或电源，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入电力负荷，瞬变阻抗特种变压器派生出高速调压自耦特种变压器，又分别派生出瞬变阻抗变流变压器、高速调压自耦变流变压器、瞬变阻抗电炉变压器、高速调压自耦电炉变压器、瞬变阻抗牵引变压器、瞬变阻抗稳压调容牵引变 压器等等一系列的特种变压器； 所述高速调压自耦特种变压器的特征为:一般由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，取消主变压器的二次绕组，当需联接电网对电力负荷进行升降电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，用串变的二次绕组把电网和电力负荷相联在一起，以电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对电力负荷进行电压升降； 所述瞬变阻抗变流变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入电网或电源，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入电力负荷，当采用分裂绕组的多脉波变流变压器此不论述； 所述高速调压自耦变流变压器的特征为:一般交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，取消主变压器的二次绕组，当需联接电网对电力负荷进行升降电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，用串变的二次绕组把电网和电力负荷相联在一起，以电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对电力负荷进行电压升降，当采用分裂绕组的多脉波变流变压器此不论述； 所述瞬变阻抗电炉变压器的技术特征为:交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入电网或电源，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入电力负荷； 所述高速调压自耦电炉变压器的特征为:一般交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，取消主变压器的二次绕组，当需联接电网对电力负荷进行升降电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，用串变的二次绕组把电网和电力负荷相联在一起，以电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对电力负荷进行电压升降； 所述瞬变阻抗牵引变压器的技术特征为:交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧高速有载有级调压，以YN，dll联结组别为例，串变调压变压器的主变一次绕组接入高压电网，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组联结成dll结构，按牵引变结构接入铁路牵引线路； 当牵引变压器的联结组别为其他结构如YN，dll, d5联结组别，两台单相变压器联结的V, VO结构，李布兰克联结的变 压器，伍德桥联结的变压器结构，变形伍德桥联结的变压器结构，变形YN，dll联结的变压器，变形YN，dll, d5联结的变压器等结构时也按此方式改变即可； 所述瞬变阻抗调压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关在三次侧高速有载无级有级调压，串变调压变压器的主变一次绕组接入电网，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入阻性、阻感性、阻容性负载，瞬变阻抗调压器派生出高速调压自耦调压器；交流调压电子开关具有即可高速无级调压也可高速有级调压的功能，当在无级调压系统中应用时变压器叫调压器； 所述高速调压自耦调压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，取消主变压器的二次绕组，用交流调压电子开关在三次侧高速有载无级有级调压，用串变的二次绕组把电网与负载相联在一起，以电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对阻性、阻感性、阻容性电力负荷进行电压升降；所述瞬变阻抗电源变压器的技术特征为:由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，交流调压电子开关在三次侧高速有载有级调压，串变调压变压器的主变一次绕组接入电网，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入阻性、阻感性、阻容性负载，瞬变阻抗电源变压器派生出高速调压自耦电源变压器； 所述高速调压自耦电源变压器的技术特征为:由交流调压电子开关(可以有变压器有载开关)、串变调压变压器组成，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，取消主变压器的二次绕组，用交流调压电子开关在三次侧高速有载无级有级调压，用串变的二次绕组把电网与电力负荷相联在一起，以电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对阻性、阻感性、阻容性负载进行电压升降； 所述高速调压电源变压器、高速调压调压器的技术特征为:由交流调压电子开关(可以有变压器有载开关)、串变调压变压器组成，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入电网，取消主变压器的二次绕组，用交流调压电子开关在三次侧高速有载无级有级调压，用串变的二次绕组向电力负荷供电，对阻性、阻感性、阻容性负载进行电压升降。
8.由权利I所述瞬变阻抗变压器型的电网联结方式的技术特征为:交流调压电子开关、串变调压变压器组成的瞬变阻抗变压器与电网联结技术、交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，串变调压变压器主变和串变组成的二次绕组接入第二电网；瞬变阻抗电力变压器型的电网联结方式派生出分裂式瞬变阻抗电力变压器的电网联结方式，瞬变阻抗自耦升压变压器型的电网联结方式，瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式等等； 所述分裂式瞬变阻抗电力变压器型的电网联结方式的技术特征为:把串变调压变压器的主串变的二次绕组分裂成两个二次绕组(第一种分裂式瞬变阻抗电力变压器)或把串变分成两台(第二种分裂式瞬变阻抗电力变压器)，分别叫二次绕组(一)，和二次绕组(二)，当需要对第一电网、第二电网、第三电网联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，二次绕组(一)接入第二电网，二次绕组(二)接入第三电网；如第二电网与第三电网需分别调压时，可以把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向串变的一次绕组供电，调节不同的开关可以分别对第二电网和第三电网分别调压，此时的瞬变阻抗变压器叫分裂式瞬变阻抗电力变压器，由于串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，当把串变分成两台时，由于可以分别对两个二次绕组采用瞬变阻抗技术，则一个电网发生事故时，对另一个电网影响甚小； 所述瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式的技术特征为:用在升压电网系统，由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，取消主变压器的二次绕组，交流调压电子开关联结在串联调压变压器的三次侧，当需联接第一电网(电压较低)和第二电网进行升电压时，以串变调压变压器的主变一次侧绕组接入第一个电网，用串变的二次绕组把第一电网和第二电网相联在一起，以第一个电网为串联调压变压器的主变二次绕组，对第二电网进行电压调整； 所述分裂式瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式的技术特征为:用在升压电网系统，由交流调压电子开关、串变调压变压器组成，把串变调压变压器的主变二次绕组取消，把串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组或把串变分成两台，分别叫二次绕组(一)，和二次绕组(二)，当需要对第一电网(电压较低)、第二电网、第三电网联结时，串变调压变压器的主变一次绕组接入第一电网，二次绕组(一)串入第二电网和第一电网间，二次绕组(二)串入第三电网和第一电网间，如第二电网与第三电网需分别调压时，可以把串变分成两台，再把调压绕组分裂成两个，此时需要用两个交流调压电子开关，分别联接在串变调压变压器两个调压绕组上，由主变的两个调压绕组分别向串变的一次绕组供电，调节不同的开关可以分别对第二电网和第三电网分别调压，此时的瞬变阻抗变压器叫分裂式瞬变阻抗升压自耦电力变压器，由于调压绕组和串变调压变压器的串变的二次绕组分裂成两个二次绕组，当把串变分成两台时，由于可以分别对两个二次绕组采用瞬变阻抗技术，则一个电网发生事故时，对另一个电网影响甚小； 所述高速调压降压自耦变压器型 的电网联结方式的技术特征为:结构与瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式相同，但用在电网降压联结系统； 所述分裂式高速调压降压自耦变压器型的电网联结方式的特征:结构与分裂式瞬变阻抗升压自耦变压器型的电网联结方式相同，但用在电网降压联结系统。
9.由权利I所述在在串变调压变压器主变压器二次出线的端口处串并无功补偿装置的特征为:当本发明在需要稳压系统、调压系统、高压电网系统应用时，在需要串并无功补偿装置进行无功补偿时，无功补偿装置可以串并在串变调压变压器主变压器二次出线的端口处； 由权利I所述在在串变调压变压器主变三次侧或三次侧开断时的基本绕组上串并无功补偿装置的特征为:当本发明在需要稳压系统、调压系统、高压电网系统应用时，在需要串并无功补偿装置进行无功补偿时，无功补偿装置可以串并在串变调压变压器主变三次侧或三次侧开断时的基本绕组上； 无功补偿装置的特征为可以由电容器(或并联电抗器)组成单相、三相结构，采用机械或晶闸管控制投切功能，也可以是静止无功补偿装置(SVC)，包括晶闸管控制电抗器(TCR)和晶闸管投切电容器(TSC)、以及两者的混合装置(TCR+TSC)、或者晶闸管控制电抗器(TCR)与固定电容器(FC)或机械投切电容器(MSC)混合使用的装置(TCR+MSC)等，无功补偿的其他方式此不全 部列出。
【文档编号】H02J3/18GK103762599SQ201410034576
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月25日 优先权日:2014年1月25日
【发明者】孙崇山 申请人:孙崇山