T接线平衡变压器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于平衡变压器技术领域，涉及一种三相变两相平衡变压器。
【背景技术】
[0002] 我国的电力系统采用的是三相交流制，但某些特殊用户需要两相或单相供电电 源，这会造成三相系统的不对称运行和严重的负序问题。电气化铁路牵引供电系统就是 特殊的两相供电系统，目前解决牵引供电系统负序问题的方法是牵引变压器采用三相变 两相平衡接线方式。目前国内外平衡变压器接线方式主要有Scott接线、LeBlanc接线或 Woodbridge接线三种基本形式。
[0003] Scott接线变压器高压侧不能引出中性点接地运行，并且材料利用率和容量利用 率不高，低压侧也没有三角形回路，因此电压中含有三次谐波分量，造成严重的通信干扰。
[0004] LeBlanc接线变压器一次侧接成三角形，消除了三次谐波磁通的影响，但是高压侧 没有中性点，需要按全绝缘设计，增加了成本，用于电气化铁路AT供电时，由于低压侧两相 没有公共点，需要增加两台容量为主变压器容量一半的自耦变压器，整体投资增加。
[0005] Woodbridge接线变压器中性点可以直接接地，高压绕组可以按分级绝缘设计，在 低压侧有三角形回路，但是低压侧两相出现无公共点，需要两台自耦变压器，这也较大的增 加了设备投资。
[0006] 国产的平衡变压器主要是阻抗匹配平衡变压器，阻抗匹配平衡变压器高压侧中性 点可以直接接地，低压侧有三角形回路，两相出线有公共点可以引出接铁轨。但是阻抗匹配 平衡变压器的绕组阻抗匹配较困难，需要人为将a相（或c相）低压绕组进行拆分，以满足 等值阻抗的匹配关系，b相两延边低压绕组需做交叉布置，并要求耦合紧密，以降低两眼边 绕组的相互影响，故绕组结构复杂。若用于AT供电设计，则b相铁芯柱上将布置7个绕组， 即一个高压绕组，6个低压绕组。低压绕组中4个均要作交叉布置，使设计上难以实现。所 以阻抗匹配平衡变压器只能用于直供和BT供电方式。
[0007] 目前电气化铁路牵引供电系统的主流供电方式是AT供电方式，并且对于平衡变 压器要求两相或三相绕组对称，这给生产实施带来了困难。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提出一种接线简单，绕组对称性好的三相变两相平 衡变压器接线方法。该接线方式结构简单，材料利用率高，生产实施难度小，并且适用于电 气化铁路AT供电系统。
[0009] 本发明的技术方案如下：
[0010] -种T接线平衡变压器，包括一台T接线三相变两相变压器和一台变比为J/2的 升压自耦变压器，T接线三相变两相变压器二次侧两相中的一相连接升压自耦变压器。其 中T接线三相变两相变压器的接线方法是本发明的核心，T接线三相变两相变压器包括铁 芯、一次侧绕组和二次侧绕组。铁芯为三相柱式铁芯或者三相壳式铁芯。一次侧绕组采用 Y型接线，中性点N允许接地，一次侧绕组匝数均为I。
[0011] 二次侧绕组为三角形接法。A相绕组由ao和ob两个绕组组成，B相绕组为be绕 组，C相绕组为ca绕组。ao和ob绕组匝数均为0. 5W2, be和ca绕组匝数均为W2。A相的 两个绕组ao和ob以〇为公共连接点，连接成为ab绕组。ab、be和ca三个绕组分别以a、 b、c为公共连接点接成三角形，引出a、b、c、o四个电压输出端。其中a、b输出端输出电压 U ab，c、o输出端输出电压U。。。以上描述的接线方式构成T接线三相变两相变压器的接线方 法。输出相位相差90°的两相电压，并且输出电压有效值关系如下式所示：
[0012]
(1)
[0013] T接线三相变两相变压器输出的两相电压有效值大小不同，因此UOT需要经过一台 变比为4/2的升压自耦变压器将电压升至与U ab有效值大小相同。经过升压后的输出电压 作为Ua，Uab作为输出电压U e。
[0014] 根据不同的应用场合，自耦变压器可以进行合适的选择。一般应用场合下选用普 通的自耦变压器，普通的自耦变压器一二次侧有一个公共端，并且一二次侧有公共绕组部 分。为适用于电气化铁路AT供电系统的特点，本发明包括一种升压自耦变压器，其具体特 点及接线方式简述如下：
[0015] 自耦变压器一次侧绕组为de，二次侧绕组为fh。de绕组匝数为々W。，fh绕组匝数 为2W。。其中fe为一二次侧公共绕组，匝数为W。。自耦变压器e端为fh绕组的中点，与T 接线三相变两相变压器的〇端相连，自耦变压器d端与T接线三相变两相变压器c端相连。
[0016] T接线三相变两相变压器输出电压Uab作为U e，自耦变压器输出电压Ufh作为Ua。 T接线平衡变压器输出电压U a、Ue分别为电气化铁路AT供电方式中的牵引供电网两侧供 电，T接线三相变两相变压器〇端与自耦变压器e端可以连接钢轨和接地网。
[0017] T接线三相变两相变压器二次侧绕组需满足简单的阻抗关系，阻抗关系如下式所 示：
[0018]
(2)
[0019] 有益效果：
[0020] 本发明的T接线平衡变压器一次侧中性点可以接地，二次侧接成三角形有利于三 次谐波流通，并且具有结构简洁，接线简单，容量利用率和铜材料利用率高等优点。T接线三 相变两相变压器绕组少，三相绕组总匝数相等，不需要对绕组进行特殊布置，设计和制造难 度低。本发明特别适合用作电气化铁路AT供电方式中的牵引变电所主变压器。
【附图说明】
[0021] 图1为T接线平衡变压器绕组接线原理图
[0022] 图2为T接线三相变两相变压器电压相量图
[0023] 图3为T接线三相变两相变压器采用三相柱式铁芯结构实施示意图
【具体实施方式】
[0024] 以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
[0025] 实施例：
[0026] 如图1所示，T接线平衡变压器由T接线三相变两相变压器和升压自耦变压器 (AT)组成，T接线三相变两相变压器一次侧绕组由三相绕组AN、BN和CN组成，采用星形接 线；二次侧绕组由A相绕组ao和ob，B相绕组bc，C相绕组ca组成。其中ao和ob以〇为 公共连接点连接成ab绕组，并且ab、be、ca连接成闭合的三角形，构成三次谐波电流的通 路。一次侧A、B和C构成三相系统，其中性点N允许接地；二次侧a、b和c、〇构成两相系 统。一次侧三相绕组的匝数均为A，二次侧绕组be和ca的匝数均为W 2, ao和ob的匝数均 为 0? 5W2〇
[0027] 图2中，各边长既代表绕组的匝数，也代表绕组空载电压的大小。由图2中可见， ab 与 co 垂直，且t/c"=(>/5/2) [/油。
[0028] 如图1所示，二次侧c、〇电压输出端连接一台升压自耦变压器。自耦变压器一次 侧绕组为de，二次侧绕组为fh。de绕组匝数为W W。，fh绕组匝数为2W。。其中fe为一二次 侧公共绕组，匝数为W。。自耦变压器e端为fh绕组的中点，与T接线三相变两相变压器的〇 端相连；自耦变压器d端与T接线三相变两相变压器c端相连。自耦变压器二次侧f、h输 出与U ab大小相同、相位相差90°的电压Ufh。T接线平衡变压器输出两相电压1]。=Uab，U e =Ufh〇
[0029] 图3是T接线三相变两相变压器采用三相柱式铁芯结构的实施例。本实施例中， 采用三相柱式铁芯，B相和C相的两个绕组布置在铁芯两边的芯柱上，A相的3个绕组布置 在中间的芯柱上；一次侧绕组AN、BN、CN在芯柱外侧。二次侧绕组ao、ob靠近芯柱，并关于 绕组AN作上下布置，绕组be和ca靠近芯柱。
[0030] 对于图3所示的三相柱式结构变压器，为满足式（2)所示的阻抗关系，可以对绕组 尺寸及相互位置进行适当调整。具体实施步骤如下：
[0031] (1)根据绝缘要求确定二次侧绕组ao、ob、be和ca与芯柱之间的距离。
[0032](2)调整绕组之间的径向或轴向距离（必要时可改变线圈轴向高度或辐向厚度）， 使各绕组的等值阻抗满足式（2)。调整时保持图3的特征不变。
【主权项】
1. 一种T接线平衡变压器，包括一台T接线三相变两相变压器和一台升压自耦变压器， 其中T接线三相变两相变压器包括铁芯，一次侧绕组和二次侧绕组，其特征在于T接线三相 变两相变压器一次侧绕组采用Y型接线，其中性点允许接地，一次侧绕组匝数均为W1 ; 二次侧绕组中，A相绕组由ao和ob两个绕组组成，B相绕组为be绕组，C相绕组为ca绕组； be和ca绕组的匝数均为W2,ao和ob绕组的匝数均为0. 5W2 ; ao和ob绕组以〇点为公共点连接成ab绕组，ab、be和ca绕组分别以a、b、c为公共 连接点接成三角形； 二次侧ab输出端输出电压Uab,co输出端输出电压U。。，且相位相差90° ; 二次侧C0输出端连接一台升压自耦变压器，升压自耦变压器变比为4/2,-次侧绕组 为de，二次侧绕组为fh，de绕组匝数为VIWo,fh绕组匝数为2W。，fe为一二次侧公共绕组， 匝数为W。，自耦变压器一次侧e端为fh绕组的中点，e端与T接线三相变两相变压器的〇端 相连，d端与T接线三相变两相变压器c端相连。2. 根据权利要求1所述的T接线平衡变压器，其特征在于，所述的T接线三相变两相变 压器铁芯为三相柱式铁芯或者三相壳式铁芯。3. 根据权利要求1所述的T接线平衡变压器，其特征在于，所述的T接线三相变两相变 压器〇端与升压自耦变压器e端可以连接钢轨和接地网。
【专利摘要】本发明提供了一种T接线平衡变压器，该变压器包括一台T接线变压器和一台升压自耦变压器，其特征在于T接线变压器一次侧绕组采用Y型接线，其中性点允许接地，一次侧绕组匝数均为W1；二次侧绕组中A相绕组由ao、ob两个绕组组成，B、C相绕组分别为bc、ca绕组；bc和ca绕组匝数均为W2，ao和ob绕组匝数均为0.5W2，ao和ob绕组以o为公共连接点连接成ab绕组，ab、bc和ca绕组接成三角形。c和o连接一台变比为的升压自耦变压器，构成T接线平衡变压器。输出电压Uab、Ufh有效值相等，且相位相差90°。T接线平衡变压器绕组结构简单，容量利用率和材料利用率高，制造难度低。
【IPC分类】H01F27/28
【公开号】CN105225805
【申请号】CN201410310551
【发明人】赵飞
【申请人】赵飞
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年7月2日