专利名称:三相变二相和三相平衡变压器的制作方法
本发明是将对称三相工业电力系统变换为二相电力系统，二相为幅值相等，相位差为90°电角度的二相电力系统。(或将二相电力系统变换为对称三相电力系统)具有第三电压抽头的平衡变压器。
本发明是变压器接线方式和线圈配置的发明。
本发明的任务，是将三相电力系统变换成二相电力系统。同时取得另一组三相对称电力系统。或将上述二相电力系统变换为三相电力系统。
本发明的要点在于平衡变压器的次边线圈由a2，a3，b2，b3，b4，c2，c3线圈组成。二相引出端D、E与接地端O′间的EO′、DO′二向量是幅值相等，相位差为90°电角度，次边线圈的电压向量图似底脚水平延伸的A字形，线圈连接中含有a2、b2、c2组成的O′FG正三角形。原边线圈A1，B1，C1是星(Y)接或三角形接，由A，B，C端接入三相工业电力系统。可用通用的等截面三柱式铁芯。如图1。
各线圈的匝数有如下关系a2＝b2＝c2a3＝c3，可以为零。
b 3 = b 4 =3- 12·( c 2 + c 3 )]]>X＝c2/(c2+c3)b2，B1间的阻抗(漏抗)与a2，A1间的阻抗(漏抗)比是R。
R =6 X3 -3- 2]]>当确实次边三相抽头电压的X值，为某一实际采用值时，R值有确定的唯一值与X值对应。
X＝a2/(a2+a3)确定的次边三相电力系统电压可以根据需要确定。a3＝c3＝0时，X＝1，次边三相电压是最大值。R＞0。
R根据X的值确定。b2与B1间，a2与A1间的阻抗(漏抗)依线圈之间和相对于铁芯的距离而变化，改变b2与B1间，a2与A1间的距离或它们相对于铁芯的距离，实现b2、B1间的阻抗(漏抗)与a2、A1间的阻抗(漏抗)比等于R。c2，C1线圈的各种尺寸、位置与a2，A1相同。
上述关系的线圈按图1连接的变压器，当D、E两引出端有相同的负荷电流时，三相电力系统的电流是平衡的，即幅值相等，相位差120°电角度，无零序电流，无负序电流。
由O′、F、G端引出对称三相系统。
或将本平衡变压器的O′、D、E端接入二相电力系统(幅值相等、相位差90°电角度)，由A、B、C端得到三相电力系统，实现二相至三相系统的变换。
次边具有两组a3，a2，b3，b2，b4，c3，c2线圈时，可以连接成两O′相连(接地)的对顶双A接线。
三角形线圈仍具有原有功能。
或者两D点、两E点相连接成对口双A接线，如图2。
线圈在铁芯上的布置有多种方案，既可以原边线圈靠近铁芯，又可以次边线圈靠近铁芯，根据容量、电压等级、调压开关要求而异。
线圈b4，b3可分别分二段(组)或多段(组)交叉布置，以求满足b3与B1间，b4与B1间等阻抗(漏抗)的要求。段(组)数目和位置，由绝缘要求、动稳定，热稳定确定。
两组次边线圈的对顶双A接线平衡变压器，一组b3，b4线圈与另一组b3，b4线圈可分别分二段(组)或多段(组)交叉布置，以求满足四只线圈与B1线圈间的阻抗(漏抗)相等。段(组)数目和位置，由绝缘要求，动稳定，热稳定确定。
线圈的布置方案之一如图3。
本发明尤其适用于做电气化铁道吸流变压器供电方式或直接供电方式的牵引变电所的主变压器。本平衡变压器的原边接于工业电力系统(例110Kv或以上)，中性点O可以接地，次边二相分别向上、下行牵引网供电，O′端接钢轨并接地，另一组三相系统向本变电所自用电、地区负荷、铁路信号、通信设备供电，同时对牵引负荷和地区负荷的无功功率进行补偿。
原边、次边、三角形引出端的三种电压值，分别由电力系统、牵引网和地区负荷等的电压确定。
用本平衡变压器的二相侧做原边，接入二相电力系统(幅值相等，相位差90°电角度)，例如斯科特变压器的次边，在本变压器的三相侧(A，B，C端)得到三相对称系统。可用于变电所自用电，或地区负荷。
中国目前用于电气化铁道牵引供电系统的Y/△-11接线电力变压器，在二相牵引负荷电流相等时(相位差为60°电角度)，原边负序电流占正序电流的50%，由于负荷电流太大，给电力系统的运行带来不利影响。
采用本平衡变压器，当二相牵引负荷电流相等时，原边无负序电流，无零序电流。
当一相电流为另一相电流的50%时，本平衡变压器原边的负序电流比Y/△-11接线变压器原边的负序电流减少24.4%。也就是说在相同的牵引负荷条件下，可以减少电力系统的容量，以节约能源。
本平衡变压器在满足牵引负荷用电的同时，还可以利用次边三角形引出端的三相电力系统向铁路通信、信号设备、地区负荷、本变电所自用电供电。这样可节省现行的铁路信号自动闭塞配电所、地区变、配电所，以及相应的电源设备、线路、场地、运营费用。还可以节省至少1台本变电所自用电变压器。
采用本平衡变压器，在牵引供电系统中还可以实现牵引负荷无功功率的低压补偿或动态补偿。这种低压补偿能比现行的牵引网电压侧补偿，节省电容器容量的10%左右。
具有两组次边线圈a2，a3，b2，b3，b4，c2，c3的对顶双A(O′，O″接地)接线的平衡变压器，尤其适宜做自耦变压器供电方式的牵引变电所的主变压器，从而可以节省日本现行的斯科特(SCOTT)接线变压器所必须的牵引变电所内的两台自耦变压器。并能降低开关设备的电压等级。次边三相系统仍具有原有的功能。原边O可以接地。
或采用两台具有一组次边线圈的平衡变压器，外部连接成对顶双A(O′，O″接地)接线，做自耦变压器供电方式的牵引变电所的主变压器，也能节省两台牵引变电所内的自耦变压器，次边三相系统仍具有原有功能。当牵引变电所由吸流变压器供电方式或直接供电方式向自耦变压器供电方式过渡时，这将是最佳方案之一。
图1为线圈连接及电压向量图，图1-1为原边线图接线图，图1-2为原边线圈电压向量图，图1-3为次边线圈接线图，图1-4为次边线圈电压向量图。
图中(A1)，(B1)，(C1)是原边线圈，(A)，(B)，(C)为原边端子及向量。(a2)，(a3)，(b2)，(b3)，(b4)，(c2)，(c3)为次边线圈及向量，(O′)，(E)，(D)为二相侧引出端子。(G)，(F)，(O′)为次边三相系统引出端子。
图2为二组次边线圈的三相变二相和三相平衡变压器电压向量图。图2-1为原边电压向量图，(A)，(B)，(C)为原边电压向量。图2-2为双A对顶连接次边电压向量图，图中(D)，(D′)为二相系统中的一相引出端子，(E)，(E′)为另一相引出端子，(F)，(G)，(O′)与(F′)，(G′)，(O″)分别为次边两组三相系统引出端子。图2-3为双A对口连接电压向量图，图中(D)，(E)二相系统中的一相引出端子，(O′)，(O″)为另一相引出端子。
图3为线圈布置方案之一。图3-1为B相线圈布置图，图中( (b3)/2 )为次边b3线圈的二分之一，( (b4)/2 )为次边b4线圈的二分之一，(b2)为次边b2线圈，(B1)为原边B1线圈。图3-2为A相(C相与A相同)线圈布置图，图中(a2)为次边a2线圈，(a3)为次边a3线圈，(A1)为原边A1线圈。(T)为铁芯及轭。
权利要求
1.公知的斯科特(SCOTT)接线变压器是三相变二相的平衡变压器，原边为T形接线，次边为L形接线。本发明的特征是，三相变二相和三相平衡变压器的次边线圈由图1的a2、a3、b2、b3、b4、c2、c3线圈组成，二相引出端D、E与接地点O′间的EO′，DO′二向量幅值相等，相位差为90°电角度，次边线圈的电压向量图似底脚水平延伸的A字形，线圈连接中含有a2，b2，c2线圈组成的O1FG正三角形。原边线图A1，B1，C1是星接(Y)或三角形接，由A、B、C端接入三相工业电力系统，可用通用的等截面三柱式铁芯。
2.根据权项1所述，其特征是X＝ (a2)/(a2+a3) 或 (c2)/(c2+c3) 确定的次边三相电力系统电压可以根据需要确定。a3＝c3＝0时，X＝1。
3.根据权项1所述，其特征是线圈b2，B1间的阻抗(漏抗)与a2，A1间的阻抗(漏抗)比是R，依据X的值确定。R＞0。由改变b2与B1间，a2与A1间的距离或它们相对于铁芯的距离实现。c2，C1线圈的各种尺寸、位置与a2，A1相同。
4.根据权项1、2、3所述，其特征是用两组次边线圈接成双A接线。
5.根据权项1、2、3所述，其特征是可以用两台三相变二相和三相平衡变压器接成双A接线。
6.根据权项1、2、3、4、5所述，其特征是可以在次边三角形引出端(O′，F，G)进行无功功率补偿或供电给其他负荷。
7.根据权项1、2、3所述，其特征是线圈在铁芯上的布置有多种方案，线圈b3、b4可分别分两段(组)或多段(组)交叉布置。以求满足b3与B1间，b4与B1间等阻抗(漏抗)的要求。
8.根据权项1，2、3、4所述，其特征是一组b3，b4线圈，与另一组b3、b4线圈可分别分二段(组)或多段(组)交叉布置，以求满足四只线圈与B1线圈间的阻抗(漏抗)相等。
专利摘要
本发明是变换三相系统为二相系统，具有第三电压抽头的平衡变压器。次边电压向量图似底脚水平延伸的A字形，原边星形连接或三角形连接。第三电压由A字形中含有的三角形顶点引出，可供其他负荷及无功补偿。由线圈的匝数和连接确定向量的相位和电压值，由线圈间或与铁芯的相互位置确定需要阻抗(漏抗)。
文档编号H02M5/02GK86100684SQ86100684
公开日1987年8月5日 申请日期1986年1月25日
发明者郭宝库 申请人:郭宝库导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan