CN102891000B - 防雷消谐无功功率补偿容性变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防雷消谐无功功率补偿容性变压器,包括铁芯;其改进之处是,该变压器每一相铁芯柱上每一个电压侧工作绕组采用单层金属箔或单匝导体加以绝缘绕制的,变压器第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组独立附加绕组的每一相铁芯柱上的每个绕组用互相绝缘的两层或三层金属箔加以绝缘迭一起并绕起来成为两个或三个同心线圈,即为箔式双迭绕组或箔式三迭绕组;附加绕组投入组数或线圈数采用手动投切或采用功率因数自动补偿装置根据负载功率因数变化情况实行自动投切;具有安全可靠和优越的节能效果,用于超高压特高压产品中,减少输变电设施中谐波污染和电能损耗。
Description
技术领域
本发明涉及电力升压降压用、配电用、整流用和电子设备隔离电源用的变压器,尤其涉及一种防雷消谐无功功率补偿容性变压器。
背景技术
目前,三相变压器绕组的接法无外乎Y(包括Y0)接,Δ接和Z(包括Z0)接三种方式。
对于高压电网中向用户供电的三相双卷配电变压器,当二次低压电网采用三相四线制(TN-S或TN-C-S)系统配电时,常用的接线方式有Y/Y0和Δ/Y0二种。其中Y/Y0接线方式的变压器相对制造成本较低。但零序阻抗较大。当二次侧发生单相接地短路时,短路电流较小,降低了短路保护装置的灵敏度。同时,当二次侧三相用电负荷不对称,产生较大零序电流或用电负荷中含有较大的零序谐波电流时,将会在磁路中产生较大的附加功率损耗,引起磁路发热,降低变压器的输出功率,并增加电能消耗。而且还会在一次侧感应出零序电势和零序谐波电势,污染一次电网。Δ/Y0接线方式的变压器,零序阻抗接近正序阻抗和负序阻抗,不会明显降低二次侧单相接地短路时短路保护装置的灵敏度,其零序基波和谐波电流在Δ接绕组中产生环流,仍会引起附加铜损,但比起Y/Y0接线方式零序附加铁损要小。上述两种接线方式的变压器防雷性能较差。尤其是Y/Y0接线方式。当雷电进行波(包括直击雷和感应雷)沿着低压线路通过Y0接变压器绕组而入地时,由于其频率和峰值均很高,通常在三相电路中又是同相位的,会在高压绕组中感应出极高的过电压,危及高压电气设备,并容易引起Y接绕组中性点击穿。Z形或Zo形接线方式,即把同一电压侧或不同电压侧的每个绕组分成二个独立绕制的线圈,每个线圈按一定顺序分别同另一相的线圈之一串联。当同相位的雷电进行波沿着低压线路通过Zo接线的变压器二次绕组入地时,每个铁心柱上两个线圈中通过的电流是反向的,因此由该电流产生的铁心柱中的合成磁通为零,就不会在一次绕组中感应出高电压,从而消除了雷害。同理,零序的基波和高次谐波电流通过Zo接线绕组时,也不会在一次Y接线绕组中感应出零序电势或在△接线绕组中产生环流。
对于二次为中性点不接地系统(IT)的配电变压器,以及其他各种用途的三相隔离变压器,和电子设备的电源变压器等,其绕组的接线方式则基本上都是采用△接或Y(Yo)接的不同组合方式。
单相变压器,除了铁心形式有“□”字形和壳式之分,绕组除了采用线绕、箔绕之分外,更没有什么特殊的结构形式,也谈不上什么防干扰、防雷击特殊措施。
可见,上述各种不同用途、不同绕组接法的变压器,都存在着一些不可克服的缺点。
其一,当三相变压器一次输入或二次输出为对称负荷,各相基波电流数值相同,且相位差为120°时,各相三次谐波及其三倍频率的3n(n为正整数)次谐波电流才成为同相位的数值相等的电流,才能称之为零序谐波电流。如果各相基波电流数值不等,或其相位差不是120°时(例如二相间用电设备产生的谐波电流)则各相的3n次谐波电流就不会是同相位、数值相等的了,就不能称之为零序谐波电流(同理,对谐波电势、电压也一样)。对于这种非对称的3n次谐波电流,仍然可以分成正序、负序、零序三种分量。无论变压器采用上述任何一种组合接线方式,只能对零序的高次谐波电流或电势起到一定的抑制作用。而对于正序或负序(包括三、五、七各次)的各种高次谐波则起不到抑制作用(不考虑变压器阻抗的抑制作用)。
其二,现有各种变压器,每相每侧绕组无论是线绕还是箔绕,是由一个线圈还是二个线圈组成,其每个线圈都是独立绕制,变压器均呈感性。其感性无功损耗远大于有功损耗。而电网中绝大多数负载亦均为感性负载。因而变压器的接入只能增加整个电力系统的无功消耗,降低电网的功率因数,增加由此而引起的有功损耗。单层箔式绕组,虽然每匝线圈之间存在匝间电容,由于匝间电压很低,所以其电容容量是很小的,通常忽略不计。所以电力部门均要求用电单位增加无功功率补偿装置,以改善其功率因数,由此而增加的电网投资是十分可观的。
也曾有人提出过,配电变压器的低压绕组采用箔式线圈,将线圈的金属箔同另一附加的金属箔之间加上绝缘层后进行并绕,形成一组很大的电容,通过改变两个并绕箔式线圈的抽头连接,来变换两层金属箔之间的电压,从而实现电容容量的调节。这种做法尽管可以使变压器由感性变成容性,靠它来部分补偿低压电网中的感性无功功率,然而却存在明显的不合理性,如:
(1)将附加的金属箔和绝缘层加入变压器的工作绕组中,将大大增加绕组和铁心的尺寸,用料和成本,并使变压器的各项参数,性能变坏,损耗加大。由附加电容所获得的无功功率补偿所获得的好处却被增加了变压器内部的铜损、铁损所抵消。
(2)配电变压器本身是一个电源设备,对可靠性要求很高。而电容器是可靠性不太高的附属设备,其对绝缘的要求,也较变压器为低。将其附加到变压器内部,徒然降低了变压器的可靠性。
(3)这样的变压器结构不能有效抑制高次谐波,对多数低频段的谐波反而会引起谐波放大。
本发明人在专利号为ZL02.146646.7的“防雷击防干扰容性变压器”发明专利中提出了将变压器同一电压侧的各相工作绕组采用两层金属箔以绝缘薄膜互相隔离开来后同心卷绕成箔式双迭绕组结构,连接成六角形、Z(Z0)形、延边六角形、延边Z(Z0)形、延边三角形和单相交叉连接等不同的接线方式,并根据不同的变压器结构型式和系统运行方式,在变压器的不同电压侧加以组合运用。几年来已在许多工程中投入运行,取得了防雷击、防谐波干扰无功补偿的明显效果。然而也发现了该发明专利技术还存在的一些欠缺。主要有:
(1)原副边工作绕组采用箔式容性绕组,当工作电压较低时,电容量有限,容抗较大。而变压器原副绕组之间感抗压降通常是有规定的,不能太大。从而使得变压器抗谐波干扰性能受到限制。在某些条件下,某些次的谐波电压或谐波电流不但得不到抑制,反而被放大。如果为了抑制谐波降低容抗,则需要增大电容量,其数量大大超过补偿无功功率之所需。并且还无法根据负载的变化实行无功补偿自动调节。不仅增加成本,还会造成无功功率过补偿,不利于节能。
(2)当变压器一侧电压为超高压或特高压时,容性绕组很难承受极高的电场强度。因而使得容性变压器的应用受到限制。
(3)低压隔离变压器采用接线方式,当二次侧负载不平衡时,会出现较高的零序电势,造成各相电势不对称。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点,而提供一种防雷消谐无功功率补偿容性变压器,采取一种新的结构型式和接线方式,使得变压器在正常负载电流下保持较小的阻抗压降和具有良好的防雷消谐功能的同时,只需具有较低的电容极间电压和较小的电容容量,就能根据负载变化的需要实现分级自动补偿无功功率,避免轻载时造成容性无功功率过补偿和电网电压过高,从而达到更加安全可靠和优越的节能效果;并且能应用到超高压特高压产品系列中,改善电力系统无功潮流的分布,进一步减少输变电设施中的谐波污染和电能损耗。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明防雷消谐无功功率补偿容性变压器,包括铁芯;其特征在于,该变压器的每一相铁芯柱上每一个电压侧的工作绕组是采用单层金属箔或单匝导体加以绝缘绕制的,而变压器的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组独立附加绕组的每一相铁芯柱上的每个绕组是用互相绝缘的两层或三层金属箔加以绝缘迭在一起并绕起来成为两个或三个同心线圈,即为箔式双迭绕组或箔式三迭绕组;该附加绕组投入的组数或者线圈数是采用手动投切或者采用功率因数自动补偿装置根据负载功率因数变化情况实行自动投切的。
前述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其中变压器是三相变压器或者单相变压器;该三相变压器采用三铁芯柱日字型铁芯,该三相变压器的每相工作绕组,包括原绕组和副绕组是同心绕制在同一相铁芯柱上,且三相变压器每相的第一组、第两组或第三组附加容性绕组是同该相的工作绕组在同一铁芯柱上呈上下布置;该单相变压器采用三铁芯柱日字型铁芯或者两铁芯柱口字型铁芯;其中采用三铁芯柱日字型铁芯的单相变压器的工作绕组包括原绕组和副绕组是同心绕制在铁芯中柱上,且单相变压器的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组附加容性绕组是均衡或不均衡、同心或上下绕制在铁芯的两个边柱上;采用两铁芯柱口字型铁芯的单相变压器的工作绕组包括原绕组和副绕组是同心绕制在其中一个边柱上,变压器的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组附加容性绕组是同芯或上下绕制在铁芯的另一个边柱上。
前述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其中三相变压器的负载侧的每相铁芯柱上均有两个单根线绕或单层箔绕线圈,将此六个线圈接成如下Z形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第三相绕组的第二线圈首端c2相连;第二相绕组的第一线圈首端b1同第一相绕组的第二线圈首端a2相连;第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连;将第一、第二、第三相三个绕组的第一线圈尾端x1、y1、z1相连作为中性点端子引出或不引出;将第一、第二、第三相三个绕组的第二线圈尾端x2、y2、z2作为相线端子;或者按另一方向,即第一相绕组的第一线圈首端a1接第二相绕组的第二线圈首端b2;第二相绕组的第一线圈首端b1接第三相绕组的第二线圈首端c2;第三相绕组的第一线圈首端c1接第一相绕组的第二线圈首端a2;也可将任意相的第一、第二两个线圈任意调换;还可将全部线圈的尾端换成首端,首端换成尾端仍按上述接法连接。
前述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其中三相变压器的电源侧的每相铁芯柱上均有两个单根线绕或单层箔绕线圈,将此六个线圈接成如下六角形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第二线圈首端c2相连;第三相绕组的第二线圈尾端z2同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连;第二相绕组的第一线圈首端b1第一相绕组的第二线圈首端a2相连;第一相绕组的第二线圈尾端x2同第三相绕组的和线线圈尾端z1相连;第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连;第二相绕组的第二线圈尾端y2同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;或者按另一方向,第一相绕组的第一线圈首端a1接第二相绕组的第二线圈首端b2;第二相绕组的第二线圈尾端y2接第三相绕组的第一线圈尾端z1;第三相绕组的第一线圈首端c1接第一相绕组的第二线圈首端a2;第一相绕组的第二线圈尾端x2接第二相绕组的第一线圈尾端y1;第二相绕组的第一线圈首端b1接第三相绕组的第二线圈首端c2;第三相绕组的第二线圈尾端z2接第一相绕组的第一线圈尾端x1;从任意三个不相邻的连接点引出相线端子,在各线圈的首端或尾端附近可引出数个抽头端子供调压用。
前述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其中三相变压器的每相铁芯柱上均有一组独立的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成Z形或者六角形接线方式;其中Z形接线方式为:第一相绕组的第一线圈首端a1同第三相绕组的第二线圈首端c2相连,第二相绕组的第一线圈首端b1同第一相绕组的第二线圈首端a2相连,第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连;将第一、第二、第三相三个绕组的第一线圈尾端x1、y1、z1相连作为中性点端子;将第一、第二、第三相三个绕组的第二线圈尾端x2、y2、z2作为相线端子;或者按另一方向,第一相绕组的第一线圈首端a1接第二相绕组的第二线圈首端b2,第二相绕组的第一线圈首端b1接第三相绕组的第二线圈首端c2,第三相绕组的第一线圈首端c1接第一相绕组的第二线圈首端a2;也可以将任意相的第一、第二两个线圈任意调换;或者也可以将全部线圈的尾端换成首端,首端换成尾端仍按上述接法连接,并可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量用;六角形接线方式为:第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第二线圈首端c2相连,第三相绕组的第二线圈尾端z2同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连,第二相绕组的第一线圈首端b1第一相绕组的第二线圈首端a2相连,第一相绕组的第二线圈尾端x2同第三相绕组的和线线圈尾端z1相连,第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连,第二相绕组的第二线圈尾端y2同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;或者按另一方向,第一相绕组的第一线圈首端a1接第二相绕组的第二线圈首端b2,第二相绕组的第二线圈尾端y2接第一相绕组的第一线圈尾端z1,第三相绕组的第一线圈首端c1接第一相绕组的第二线圈首端a2,第一相绕组的第二线圈尾端x2接第二相绕组的第一线圈尾端y1,第二相绕组的第一线圈首端b1接第三相绕组的第二线圈首端c2,第三相绕组的第二线圈尾端z2接第一相绕组的第一线圈尾端x1;从任意三个不相邻的连接点引出相线端子;也可以将任意相的第一、第二两个线圈任意调换;并可根据需要在各个线圈的连接点引出接线端子供测量用。
前述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其中三相变压器的每相铁芯柱上均有一组独立的附加箔式三迭绕组,将三个箔式三迭绕组的九个线圈接成三星形或者单延边六角形接线方式;其中,三星形接线方式为:第一相绕组的任一线圈首端同第二相绕组的任一线圈首端和第三相绕组的任一线圈首端相连,组成三个对称的星形绕组;再将三个星形绕组的任一不同相线圈的尾端用端子引出并连接起来,或经控制电器可以断开其中任意一组星形绕组,可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出绕组端子供测量和切换控制用;单延边六角形接线方式为:第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第二线圈首端c2相连,第三相绕组的第二线圈尾端z2同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连,第二相绕组的第一线圈首端b1第一相绕组的第二线圈首端a2相连,第一相绕组的第二线圈尾端x2同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连,第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连,第二相绕组的第二线圈尾端y2同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;然后将第一相绕组的第三线圈尾端x3同第二相绕组的第一线圈尾端y1和第三相绕组第二线圈尾端z2的连接点相连,将第二相绕组的第三线圈尾端y3同第一相绕组第二线圈尾端x2和第三相绕组第一线圈尾端z1的连接点相连,将第三相绕组的第三线圈尾端z3同第一相绕组第一线圈尾端x1和第二相绕组第二线圈尾端y2的连接点相连;也可以将每一相三个线圈的排序任意调换;从六角形任意三个不相邻的线圈首端连接点去连接另一相绕组第三线圈首端端子,或从六角形任意三个不相邻的线圈尾端连接点去连接另一相绕组第三线圈尾端端子;可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
前述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其中三相变压器的每相铁芯柱上均有一组独立的带中间抽头的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成双延边六角形或者双延边三角形接线方式;其中,双延边六角形接线方式为:第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第二线圈首端c2相连,第三相绕组的第二线圈尾端z2同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连,第二相绕组的第一线圈首端b1第一相绕组的第二线圈首端a2相连,第一相绕组的第二线圈尾端x2同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连,第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连,第二相绕组的第二线圈尾端y2同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;a1a3为x1a1的延长边,a2a4为x2a2的延长边,b1b3为y1b1的延长边,b2b4为y2b2的延长边,c1c3为z1c1的延长边,c2c4为z2c2的延长边;也可以六个线圈的首端a1,a2,b1,b2,c1,c2换成中间抽头a1′,a2′,b1′,b2′,c1′,c2′,即a1′接c2′,z2′接y1′,b1′接a2′,x2′接z1′,c1′接b2′,则a1′a3,a2′a4,b1′b3,b2′b4,c1′c3,c2′c4分别为各个线圈的延长边;同理,也可将延长边往各线圈的尾端方向延长;还可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用;双延边三角形接线方式为:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连;第二相绕组的第一线圈首端b1同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连;第三相绕组的第一线圈首端c1同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;构成第一个正序连接的三角形;而第一相绕组的第二线圈首端a2同第三相绕组的第二线圈尾端z2相连;第三相绕组的第二线圈首端c2同第二相绕组的第二线圈尾端y2相连;第二相绕组的第二线圈首端b2同第一相绕组的第二线圈尾端x2相连;构成第二个负序连接的三角形;a1a1′为x1a1的延长边,a2a2′为x2a2的延长边,b1b1′为y1b1的延长边,b2b2′为y2b2的延长边,c1c1′为z1c1的延长边,c2c2′为z2c2′的延长边;在延长边上也可适当增加抽头供电容切换调控用;同理,也可将延长边往各线圈的尾端方向延长;还可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
前述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其中三相变压器的每相铁芯柱上均有一组独立的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成如下双三角形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连;第二相绕组的第一线圈首端b1同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连;第三相绕组的第一线圈首端c1同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;构成第一个正序连接的三角形。而第一相绕组的第二线圈首端a2同第三相绕组的第二线圈尾端z2相连;第三相绕组的第二线圈首端c2同第二相绕组的第二线圈尾端y2相连;第二相绕组的第二线圈首端b2同第一相绕组的第二线圈尾端x2相连;构成第二个负序连接的三角形;可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量用。
前述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其中单相变压器的原、副绕组是用单根绝缘金属导体或单层金属箔以绝缘层隔开后卷绕成线圈,再同芯套装在同一铁芯柱上;单相变压器的每一组附加容性绕组是采用箔式双迭绕组,其两个线圈是采用首尾串联;所采用的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组附加容性绕组可以是各自独立的,也可以是互相并联的,可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
前述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其中单相变压器的原、副绕组是用单根绝缘金属导体或单层金属箔以绝缘层隔开后卷绕成线圈,再同芯套装在同一铁芯柱上;单相变压器的每一组附加容性绕组是采用箔式双迭绕组,每两组箔式双迭绕组的四个线圈是采用互相交叉连接的;所采用的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组附加容性绕组可以是各自独立的,也可以是互相并联的,可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
本发明防雷消谐无功功率补偿容性变压器的有益效果是:
(1)变压器原副绕组间具有较低的阻抗压降,而附加绕组同原、副绕组之间具有较高的阻抗压降,可以大大减少为抑制谐波所投入的电容量,并能根据负载变化情况实行分组自动投切,避免轻载时无功功率过补偿,从而完全取代传统的无功功率自动补偿装置,减少工程投资。
(2)当同相位的零序基波电流或高次谐波电流流过六角形或Z0接法绕组时,在每一绕组的两个线圈中的电流方向是相反的。因此该电流在铁心中生成的合成磁势为零,不会在另一侧绕组中产生零序电势或零序环流;同时,每相绕组两个线圈的电势相位差为60度,三倍频率时的相位差则为180度,成反向而互相抵消,能有效地消除零序奇次谐波电流和电势。从而抑制住电网中最主要的干扰谐波成分。
(3)独立的附加容性绕组结构,每一匝线圈都存在电感和相间并联电容,形成了大容量分布式L-C级联滤波电路。当三相变压器连接成六角形、延边六角形、三角形、延边三角形接线方式时,如图2a从每一组容性绕组的电容电流路径起点依次算起,每一匝线圈的电容电流所流经的串联电感数量是不同的,因而其谐振频率也各不相同,于是就形成了一个宽带滤波电路。只要适当地设计调整好绕组匝数及其电感、电容参数匹配,就可以获得针对所想要抑制的各次谐波的谐振频带。当三相变压器连接成Z形接线方式时,或对于单相变压器来说,如图2b从每一组容性绕组的电容电流路径起点依次算起,每一匝线圈的并联电容电流所流经的串联电感数量是相同的。因而只能具有单一谐振频率。在设计变压器时可针对不同的负载谐波特性来选择附加绕组的数量和连接方式。同时,由于每匝线圈的电感基本相等,而每匝线圈的直径不同,使电容值有所不同,因而即使采用单相变压器首尾连接方式或三相变压器Z形接线方式的单谐振频率电路,其自身也形成了一个略具不同谐振频率的级联宽带谐振电路。从而既能避免高频电流从单一的有感滤波电容两端滑过的现象,还能防止铁磁谐振。
(4)能更有效地隔离同相位的雷电进行波。
(5)能使变压器的零序电抗为零,从而提高电网单相短路时短路保护的灵敏度,并消除零序基波和谐波电流造成的附加损耗,明显的提高节能效果。
(6)独立附加绕组与原副绕组不发生电气连接,可以采用较低的电容极间电压,用于超高压、特高压变压器中,提高了容性变压器的应用范围和可靠性。
(7)变压器集防雷、消谐、无功补偿诸多功能于一体,具有减少电网污染和极为明显的节能效果。并可大大降低工程总投资。
附图说明:
图1a是本发明箔式双迭容性绕组结构示意图;
图1b是本发明箔式三迭容性绕组结构示意图;
图2a是本发明箔式双迭绕组宽谐振频带电路示意图;
图2b是本发明箔式双迭绕组单谐振频率电路示意图;
图3是本发明三相容性变压器绕组布置示意图;
图4是本发明单相三柱铁芯变压器绕组布置示意图;
图5是本发明单相口字形铁芯变压器绕组布置示意图;
图6a是本发明三相Z形绕组连接方式示意图;
图6b是图6a接线方式的电势向量图;
图7a是本发明三相六角形绕组连接方式示意图;
图7b是图7a接线方式的电势向量图;
图8a是本发明三相三星形绕组连接方式示意图;
图8b是图8a连接方式的电势向量图;
图9a是本发明三相单延边六角形绕组连接方式示意图;
图9b是图9a连接方式的电势向量图;
图10a是本发明三相双延边六角形绕组连接方式示意图;
图10b是图10a连接方式的电势向量图;
图11a是本发明三相双三角形绕组连接方式示意图;
图11b是图11a连接方式的电势向量图;
图12a是本发明三相延边双三角形绕组连接方式示意图;
图12b是图12a连接方式的电势向量图;
图13是本发明单相独立附加绕组首尾连接方式示意图;
图14是本发明单相独立附加绕组交叉连接方式示意图。
图中主要标号说明:1内绝缘筒、2金属箔层、3引出线接线端子、4绝缘层、5加强绝缘层、6外绝缘层、7三相变压器原绕组、8三相变压器副绕组、9单相变压器原绕组、10单相变压器副绕组、1F变压器第一组附加绕组、2F变压器第二组附加绕组、3F变压器第三组附加绕组、4F变压器第四组附加绕组、5F变压器第五组附加绕组、6F变压器第六组附加绕组、C箔式绕组每组电容、C0箔式双迭绕组每匝电容、L0绕组每匝电感、IC箔式绕组每组电容电流、IC0箔式双迭绕组每匝电容电流、a1第一相绕组的第一线圈首端、a2第一相绕组的第二线圈首端、b1第二相绕组的第一线圈首端、b2第二相绕组的第二线圈首端、c1第三相绕组的第一线圈首端、c2第三相绕组的第二线圈首端、x1第一相绕组的第一线圈尾端、x2第一相绕组的第二线圈尾端、y1第二相绕组的第一线圈尾端、y2第二相绕组的第二线圈尾端、z1第三相绕组的第一线圈尾端、z2第三相绕组的第二线圈尾端、单相变压器附加绕组线圈首端f1.f3.f5.f7.f9.f11.f13.f15.f17.f19.f21.f23、单相变压器附加绕组线圈尾端f2.f4.f6.f8.f10.f12.f14.f16.f18.f20.f22.f24。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详述
首先对本发明容性绕组的结构进行说明。
图1a所是本发明箔式双迭容性绕组的结构。本发明是将一层绝缘层4、一层金属箔2,又一层绝缘层4、又一层金属箔2互相隔离迭合起来,卷绕在内绝缘筒1上(此内绝缘筒1也可由首层绝缘层4本身形成)。卷绕完毕再在绕组外层金属箔2表面包上外绝缘层6。(也可以将金属箔2放在最里层,卷绕后将外层的绝缘层4加厚自然形成绕组的外绝缘层6,再适当包覆加强绝缘层5)。每个线圈两端分别引出接线端子3。还可根据需要引出不同数量的中间抽头的接线端子3。绕组的绝缘层4可以采用有机或无机材料的纸或膜,也可以在金属箔2表面涂覆绝缘层或用化学处理形成绝缘层4。以下简称这种结构的绕组为箔式双迭绕组。在这两个线圈之间就存在电容C。然后根据不同的使用要求按不同的接线方式连接起来:
图1b所是本发明箔式三迭容性绕组的结构。本发明是将一层绝缘层4、一层金属箔2,又一层绝缘层4、又一层金属箔2,再一层绝缘层4,再一层金属箔2互相隔离迭合起来,卷绕在内绝缘筒1上(此内绝缘筒1也可由首层绝缘层4本身形成)。卷绕完毕再在绕组外层金属箔2表面包上外绝缘层6。(也可以将金属箔2放在最里层,卷绕后将外层的绝缘层4加厚自然形成绕组的外绝缘层6,再适当包覆加强绝缘材料5)。每个线圈两端分别引出接线端子3。还可根据需要引出不同数量的中间抽头的接线端子3。绕组的绝缘层4可以采用有机或无机材料的纸或膜,也可以在金属箔2表面涂覆绝缘层或用化学处理形成绝缘层4。以下简称这种结构的绕组为箔式三迭绕组。在这三个线圈相互之间就存在电容C。然后根据不同的使用要求按不同的接线方式连接起来:
其次对变压器的铁芯型式和绕组布置进行说明。
图3所示的三相容性变压器采用三铁芯柱日字型铁芯11。变压器的每相工作绕组,包括原绕组8和副绕组7是同心绕制在同一相铁芯柱上的。变压器每相的第一组1F或第两组2F或第三组3F附加容性绕组是同该相的工作绕组在同一铁芯柱上呈上下布置的。
图4所示的单相容性变压器采用三铁芯柱日字型铁芯11。变压器的工作绕组包括原绕组10和副绕组9是同心绕制在铁芯中柱上的。变压器的第两组2F、或第三组3F、或第四组4F、或第五组5F、或第六组6F附加容性绕组是均衡或不均衡、同心或上下地绕制在铁芯的两个边柱上的。
图5所示的单相容性变压器采用两铁芯柱口字形铁芯12。变压器的工作绕组包括原绕组10和副绕组9是同心绕制在其中一个边柱上的。变压器的一组、或两组、或三组、或四组、或五组、或六组附加容性绕组是同心或上下绕制在铁芯的另一个边柱上的。
采用图4或图5的绕组布置方式,将原副绕组和附加容性绕组分别套装在不同的铁芯柱上是为了提高附加绕组与原副绕组之间的感抗,以便在满足抑制谐波干扰要求的前提下,减少电容量,避免无功功率过补偿,并降低变压器成本。
再对三相容性变压器的原、副绕组接线方式进行说明。
除了传统的Δ/Y0,Y/Y0,Δ/Z0,Y/Z0,Δ/Δ,Y/Y等接线方式外,本发明还设计了专用于配电变压器的新的/Z0接线方式实施例。
图6a所示,接在三相四线制或三相五线制系统中负载侧的变压器每相铁心柱上均有两个单根线绕或单层箔绕线圈,将此六个线圈接成如下Z形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第三相绕组的第二线圈首端c2相连;第二相绕组的第一线圈首端b1同第一相绕组的第二线圈首端a2相连;第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连;将第一、第二、第三三个绕组的第一线圈尾端x1、y1、z1相连作为中性点端子引出。将第一、第二、第三三个绕组的第二线圈尾端x2、y2、z2作为相线端子。或者按另一方向,a1接b2、b1接c2、c1接a2。而x1、y1、z1和x2、y2、z2也可以互相调换其连接方式和引出方式。
图7a所示,接在三相电源系统中电源侧的变压器每相铁芯柱上均有两个单根线绕或单层箔绕线圈,将此六个线圈接成如下接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端A1同第二相绕组的第二线圈首端C2相连;第三相绕组的第二线圈尾端Z2同第二相绕组的第一线圈尾端Y1相连;第二相绕组的第一线圈首端B1第一相绕组的第二线圈首端A2相连;第一相绕组的第二线圈尾端X2同第三相绕组的和线线圈尾端Z1相连;第三相绕组的第一线圈首端C1同第二相绕组的第二线圈首端B2相连;第二相绕组的第二线圈尾端Y2同第一相绕组的第一线圈尾端X1相连。或者按另一方向,A1接B2,Y2接Z1,C1接A2,X2接Y1,B1接C2,Z2接X1。从任意三个不相邻的连接点引出相线端子。在各线圈的首端或尾端可以引出一定数量的抽头端子供调压用。
从图6b、图7b的电势向量图中可以看出,采用这种接线方式,当负载电流中含有零序基波电流或零序谐波电流时,在Z0接线方式的同一相铁芯的两个线圈中流过的零序电流大小相等方向相反,使合成的零序磁通为零。在原绕组中感应不出零序电流和零序电势。同样,当电网中含有零序奇次谐波电势时,在六角形接线方式的同一相两个串联线圈中也恰好大小相等方向相反,互相抵消,不会感应到二次侧。因此,不但大大提高了抗干扰水平,还大大减少了零序电流和高次谐波所引起的附加铜损和铁损。
再对三相容性变压器的附加容性绕组进行说明。
实施例之一,图6a所示为Z形接线方式。在变压器每相铁芯柱上有一组独立的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成如下Z形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第三相绕组的第二线圈首端c2相连;第二相绕组的第一线圈首端b1同第一相绕组的第二线圈首端a2相连;第三相绕组的第一线圈首c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连;将第一、第二、第三三个绕组的第一线圈尾端x1、y1、z1相连作为中性点端子。将第一、第二、第三三个绕组的第二线圈尾端x2、y2、z2作为相线端子。或者按另一方向,a1接b2、b1接c2、c1接a2。也可以将任意相的第一、第二两个线圈任意调换;或者也可以将全部线圈的尾端换成首端,首端换成尾端仍按上述接法连接。
可根据需要引出接线端子供测量用。
从图6b电势向量图中可以看出,当接通电源后,在线圈a1x1和a2x2、b1y1和b2y2、c1z1和c2z2之间,即电容C的两个极板间就存在较高的电压,其值为中性点至相绕组引出端之间的相电压UX1X2,Uy1y2,UZ1Z2。只要合理设计铁心尺寸以及线圈匝数、金属箔的宽度厚度和绝缘厚度,就可以获得足够大的电容容量,使该附加绕组成为一个容性元件,用来补偿无功功率。并且由分布电容和电感所形成的单谐振频率滤波电路,可以有效地抑制某些高次谐波。
实施例之二,图7a所示为六角形接线方式。在变压器每相铁芯柱上有一组独立的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成如下六角形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第二线圈首端c2相连;第三相绕组的第二线圈尾端z2同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连;第二相绕组的第一线圈首端b1第一相绕组的第二线圈首端a2相连;第一相绕组的第二线圈尾端x2同第三相绕组的和线线圈尾端z1相连;第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连;第二相绕组的第二线圈尾端y2同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;或者按另一方向,第一相绕组的第一线圈首端a1接第二相绕组的第二线圈首端b2;第二相绕组的第二线圈尾端y2接第三相绕组的第一线圈尾端z1;第三相绕组的第一线圈首端c1接第一相绕组的第二线圈首端a2;第一相绕组的第二线圈尾端x2接第二相绕组的第一线圈尾端y1;第二相绕组的第一线圈首端b1接第三相绕组的第二线圈首端c2;第三相绕组的第二线圈尾端z2接第一相绕组的第一线圈尾端x1;从任意三个不相邻的连接点引出相线端子,在各线圈的首端或尾端附近可引出数个抽头端子供调压用。
从图7b电势向量图中可以看出,当接通电源后,在线圈a1x1与a2x2、b1y1与b2y2、c1z1与c2z2之间,即电容的两极板之间的电压为绕组的线电压UL1L2。众所周知,电网线电压为相电压的倍。而电容容量是与其极板之间所加电压的平方成正比。假设六角形接法和Z形接法两个绕组的电容C相等的话,前者比后者的电容容量要大3倍。只要合理设计铁心尺寸以及线圈匝数、金属箔的宽度厚度和绝缘厚度,就可以获得足够大的电容容量,使该附加绕组成为一个容性元件,用来补偿无功功率。并且由分布电容和电感所形成的宽谐振频带滤波电路,可以在很宽的范围内有效地抑制各次高次谐波。还可有效地避免铁磁谐振。
实施例之三,图8a所示为三相三星形绕组接线方式。在三相变压器的每相铁芯柱上均有一组独立的附加箔式三迭绕组,将三个箔式三迭绕组的九个线圈接成三星形或者单延边六角形接线方式;其中,三星形接线方式为:第一相绕组的任一线圈首端(a1、a2或a3)同第二相绕组的任一线圈首端(b3、b2或b1)和第三相绕组的任一线圈首端(c2、c1或c3)相连,组成三个对称的星形绕组;再将三个星形绕组的任一不同相线圈的尾端(如x1,y1,,z1)用端子引出并连接起来,或经控制电器可以断开其中任意一组星形绕组,可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出绕组端子供测量和切换控制用。单延边六角形接线方式为:第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第二线圈首端c2相连,第三相绕组的第二线圈尾端z2同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连,第二相绕组的第一线圈首端b1第一相绕组的第二线圈首端a2相连,第一相绕组的第二线圈尾端x2同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连,第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连,第二相绕组的第二线圈尾端y2同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;然后将第一相绕组的第三线圈尾端x3同第二相绕组的第一线圈尾端y1和第三相绕组第二线圈尾端z2的连接点相连,将第二相绕组的第三线圈尾端y3同第一相绕组第二线圈尾端x2和第三相绕组第一线圈尾端z1的连接点相连,将第三相绕组的第三线圈尾端z3同第一相绕组第一线圈尾端x1和第二相绕组第二线圈尾端y2的连接点相连;也可以将每一相三个线圈的排序任意调换;(如a1接b2,y2接z1,c1接a2,x2接y1,b1接c2,z2接x1。)从六角形任意三个不相邻的线圈首端连接点去连接另一相绕组第三线圈首端端子,或从六角形任意三个不相邻的线圈尾端连接点去连接另一相绕组第三线圈尾端端子;可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
从图8b电势向量图中可以看出,当接通电源后,在每个三迭绕组的三个线圈铝箔相互之间,均存在电容C。电容C的两个极板间的电压值等于各个线圈额定电压Ua1x1的倍。该三相附加绕组的总的并联电容容量为(XC为该电网频率下每组电容的容抗)。不难看出,只要合理设计铁心尺寸以及线圈匝数、金属箔的宽度厚度和绝缘厚度;就可以获得足够大的电容容量,使该附加绕组成为一个容性元件,用来补偿无功功率。并且由分布电容和电感所形成的单谐振频率和宽谐振频带相结合的滤波电路,可以在很宽的范围内有重点、有效地抑制各次高次谐波。还可有效地避免铁磁谐振。
实施例之四,图9a所示为三相单延边六角形绕组接线方式。在变压器的每相铁心柱上均有一组独立的附加箔式三迭绕组,将三个箔式三迭绕组的九个线圈接成如下实施例之一的单延边六角形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第二线圈首端c2相连,第三相绕组的第二线圈尾端z2同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连,第二相绕组的第一线圈首端b1第一相绕组的第二线圈首端a2相连,第一相绕组的第二线圈尾端x2同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连,第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连,第二相绕组的第二线圈尾端y2同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;然后将第一相绕组的第三线圈尾端x3同第二相绕组的第一线圈尾端y1和第三相绕组第二线圈尾端z2的连接点相连,将第二相绕组的第三线圈尾端y3同第一相绕组第二线圈尾端x2和第三相绕组第一线圈尾端z1的连接点相连,将第三相绕组的第三线圈尾端z3同第一相绕组第一线圈尾端x1和第二相绕组第二线圈尾端y2的连接点相连;也可以将每一相三个线圈的排序任意调换;(如a1接b2,y2接z1,c1接a2,x2接y1,b1接c2,z2接x1。)从六角形任意三个不相邻的线圈首端连接点去连接另一相绕组第三线圈首端端子,或从六角形任意三个不相邻的线圈尾端连接点去连接另一相绕组第三线圈尾端端子;可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
从图9b电势向量图中可以看出,当接通电源后,在每个三迭绕组的三个线圈铝箔相互之间,均存在电容C。电容C的两个极板间的电压值等于各个线圈额定相电压Ua1x1的倍。该三相附加绕组的总的并联电容容量为(XC为该电网频率下每组电容的容抗)。不难看出,只要合理设计铁心尺寸以及线圈匝数、金属箔的宽度厚度和绝缘厚度;就可以获得足够大的电容容量,使该附加绕组成为一个容性元件,用来补偿无功功率。并且由分布电容和电感所形成的单谐振频率和宽谐振频带相结合的滤波电路,可以在很宽的范围内有重点、有效地抑制各次高次谐波。还可有效地避免铁磁谐振。
实施例之五,图10a所示为三相双延边六角形绕组接线方式。在变压器的每相铁心柱上均有一组独立的带中间抽头的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成如下实施例之一的双延边六角形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第二线圈首端c2相连,第三相绕组的第二线圈尾端z2同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连,第二相绕组的第一线圈首端b1第一相绕组的第二线圈首端a2相连,第一相绕组的第二线圈尾端x2同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连,第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连,第二相绕组的第二线圈尾端y2同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;a1a3为x1a1的延长边,a2a4为x2a2的延长边,b1b3为y1b1的延长边,b2b4为y2b2的延长边,c1c3为z1c1的延长边,c2c4为z2c2的延长边;也可以六个线圈的首端a1,a2,b1,b2,c1,c2换成中间抽头a1′,a2′,b1′,b2′,c1′,c2′,即a1′接c2′,z2′接y1′,b1′接a2′,x2′接z1′,c1′接b2′,则a1′a3,a2′a4,b1′b3,b2′b4,c1′c3,c2′c4分别为各个线圈的延长边;同理,也可将延长边往各线圈的尾端方向延长;还可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
双延边三角形接线方式为:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连;第二相绕组的第一线圈首端b1同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连;第三相绕组的第一线圈首端c1同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;构成第一个正序连接的三角形。而第一相绕组的第二线圈首端a2同第三相绕组的第二线圈尾端z2相连;第三相绕组的第二线圈首端c2同第二相绕组的第二线圈尾端y2相连;第二相绕组的第二线圈首端b2同第一相绕组的第二线圈尾端x2相连;构成第二个负序连接的三角形。a1a1′为x1a1的延长边,a2a2′为x2a2的延长边,b1b1′为y1b1的延长边,b2b2′为y2b2的延长边,c1c1′为z1c1的延长边,c2c2′为z2c2′的延长边;在延长边上也可适当增加抽头供电容切换调控用;同理,也可将延长边往各线圈的尾端方向延长;还可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
从图10a和10b电势向量图中可以看出,本实施例由分布电容和电感所形成的滤波电路具有宽带特性。适当选择和切换抽头位置,可改变双迭容性绕组的极间电压。从而改变附加绕组的电容量和谐振频带宽度,避免铁磁谐振,并实现无功功率自动补偿。
实施例之六,图11a所示为双三角形绕组接线方式。在变压器的每相铁心柱上均有一组独立的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成如下双三角形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连;第二相绕组的第一线圈首端b1同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连;第三相绕组的第一线圈首端c1同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;构成第一个正序连接的三角形。而第一相绕组的第二线圈首端a2同第三相绕组的第二线圈尾端z2相连;第三相绕组的第二线圈首端c2同第二相绕组的第二线圈尾端y2相连;第二相绕组的第二线圈首端b2同第一相绕组的第二线圈尾端x2相连;构成第二个负序连接的三角形;可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量用。
从图11b所示的电势向量图中可以分析出,每组箔式双迭绕组两层铝箔之间存在电容C。该电容极间电压为每个线圈额定相电压的0.577倍。当需要电容量较大而电容极间电压较低时,采用本实施例的方案极为有利。由分布电容和电感所形成的滤波电路具有宽带特性,可以有效地抑制各次高次谐波。但这种接线方式电容量不可调,无法实现无功功率自动补偿。
实施例之七,图12a所示为双延边三角形绕组接线方式。在变压器的每相铁心柱上均有一组独立的带中间抽头的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成如下双延边三角形接线方式:第一相绕组的第一线圈首端a1同第二相绕组的第二线圈首端c2相连,第三相绕组的第二线圈尾端z2同第二相绕组的第一线圈尾端y1相连,第二相绕组的第一线圈首端b1第一相绕组的第二线圈首端a2相连,第一相绕组的第二线圈尾端x2同第三相绕组的第一线圈尾端z1相连,第三相绕组的第一线圈首端c1同第二相绕组的第二线圈首端b2相连,第二相绕组的第二线圈尾端y2同第一相绕组的第一线圈尾端x1相连;a1a3为x1a1的延长边,a2a4为x2a2的延长边,b1b3为y1b1的延长边,b2b4为y2b2的延长边,c1c3为z1c1的延长边,c2c4为z2c2的延长边;也可以六个线圈的首端a1,a2,b1,b2,c1,c2换成中间抽头a1′,a2′,b1′,b2′,c1′,c2′,即a1′接c2′,z2′接y1′,b1′接a2′,x2′接z1′,c1′接b2′,则a1′a3,a2′a4,b1′b3,b2′b4,c1′c3,c2′c4分别为各个线圈的延长边;同理,也可将延长边往各线圈的尾端方向延长;还可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
从图12b所示的电势向量图中可以分析出,每组箔式双迭绕组两层铝箔之间存在电容C。该电容极间电压为三角形每边线圈额定相电压的0.577倍。当需要电容量较大而电容极间电压较低时,采用本实施例的方案较双三角形接线方式更为有利。无论是双三角形部分的箔式双迭绕组还是其延长边部分的箔式双迭绕组,由分布电容和电感所形成的滤波电路均具有宽带特性,可以有效地抑制各次高次谐波。并且这种接线方式可通过切换抽头或延长边来改变电容量,实现无功功率自动补偿。
下而对单相容性变压器的接线方式加以说明。
图13所示,单相变压器的原、副绕组是用单根绝缘金属导体或单层金属箔以绝缘层隔开后卷绕成线圈,再同心套装在同一铁芯柱上。单相变压器的每一组附加容性绕组是采用箔式双迭绕组,其两个线圈是采用首尾串联的。各组附加容性绕组可以是各自独立的,也可以是互相并联的。附加容性绕组的组数及其电容量根据谐波成分及其含量无功功率补偿要求来确定。可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
单相变压器的附加容性绕组的分布电容和电感所形成的滤波电路具有单谐振频率特性。
图14所示,单相变压器的原、副绕组是用单根绝缘金属导体或单层金属箔以绝缘层隔开后卷绕成线圈,再同心套装在同一铁芯柱上的。单相变压器的每一组附加容性绕组是采用箔式双迭绕组,每两组箔式双迭绕组的四个线圈是采用互相交叉连接的。即f2同f5相连,f6同f3相连,f4同f7相连,f10同f13相连,f14同f11相连,f12同f15相连,f18同f21相连,f22同f19相连,f20同f23相连。附加容性绕组的组数及其电容量根据谐波成分及其含量和无功功率补偿要求来确定。各组附加容性绕组可以是各自独立的,也可以是互相并联的。可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用。
本单相变压器的附加容性绕组的分布电容和电感所形成的滤波电路也具有单谐振频率特性。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种防雷消谐无功功率补偿容性变压器,包括铁芯;其特征在于,该变压器的每一相铁芯柱上每一个电压侧的工作绕组是采用单层金属箔或单匝导体加以绝缘绕制的,而变压器的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组独立附加绕组的每一相铁芯柱上的每个绕组是用互相绝缘的两层或三层金属箔加以绝缘迭在一起并绕起来成为两个或三个同心线圈,即为箔式双迭绕组或箔式三迭绕组;该附加绕组投入的组数或者线圈数是采用手动投切或者采用功率因数自动补偿装置根据负载功率因数变化情况实行自动投切的。
2.根据权利要求1所述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其特征在于,所述变压器是三相变压器或者单相变压器;该三相变压器采用三铁芯柱日字型铁芯,该三相变压器的每相工作绕组,包括原绕组和副绕组是同心绕制在同一相铁芯柱上,且三相变压器每相的第一组、第两组或第三组附加容性绕组是同该相的工作绕组在同一铁芯柱上呈上下布置;该单相变压器采用三铁芯柱日字型铁芯或者两铁芯柱口字型铁芯;其中采用三铁芯柱日字型铁芯的单相变压器的工作绕组包括原绕组和副绕组是同心绕制在铁芯中柱上,且单相变压器的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组附加容性绕组是均衡或不均衡、同心或上下绕制在铁芯的两个边柱上;采用两铁芯柱口字型铁芯的单相变压器的工作绕组包括原绕组和副绕组是同心绕制在其中一个边柱上,变压器的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组附加容性绕组是同芯或上下绕制在铁芯的另一个边柱上。
3.根据权利要求2所述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其特征在于,所述三相变压器的负载侧的每相铁芯柱上均有两个单根线绕或单层箔绕线圈,将此六个线圈接成如下Z形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端(a1)同第三相绕组的第二线圈首端(c2)相连;第二相绕组的第一线圈首端(b1)同第一相绕组的第二线圈首端(a2)相连;第三相绕组的第一线圈首端(b2)相连;将第一、第二、第三相三个绕组的第一线圈尾端(x1、y1、z1)相连作为中性点端子引出或不引出;将第一、第二、第三相三个绕组的第二线圈尾端(x2、y2、z2)作为相线端子;或者按另一方向,即第一相绕组的第一线圈首端(a1)接第二相绕组的第二线圈首端(b2);第二相绕组的第一线圈首端(b1)接第三相绕组的第二线圈首端(c2);第三相绕组的第一线圈首端(c1)接第一相绕组的第二线圈首端(a2);或者将任意相的第一、第二两个线圈任意调换;或者将全部线圈的尾端换成首端,首端换成尾端仍按上述接法连接。
4.根据权利要求2所述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其特征在于,所述三相变压器的电源侧的每相铁芯柱上均有两个单根线绕或单层箔绕线圈,将此六个线圈接成如下六角形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端(a1)同第二相绕组的第二线圈首端(c2)相连;第三相绕组的第二线圈尾端(z2)同第二相绕组的第一线圈尾端(y1)相连;第二相绕组的第一线圈首端(b1)同第一相绕组的第二线圈首端(a2)相连;第一相绕组的第二线圈尾端(x2)同第三相绕组的和线线圈尾端(z1)相连;第三相绕组的第一线圈首端(c1)同第二相绕组的第二线圈首端(y2)同第一相绕组的第一线圈尾端(x1)相连;或者按另一方向,第一相绕组的第一线圈首端(a1)接第二相绕组的第二线圈首端(b2);第二相绕组的第二线圈尾端(y2)接第三相绕组的第一线圈尾端(z1);第三相绕组的第一线圈首端(c1)接第一相绕组的第二线圈首端(a2);第一相绕组的第二线圈尾端(x2)接第二相绕组的第一线圈尾端(y1);第二相绕组的第一线圈首端(b1)接第三相绕组的第二线圈首端(c2);第三相绕组的第二线圈尾端(z2)接第一相绕组的第一线圈尾端(x1);从任意三个不相邻的连接点引出相线端子,在各线圈的首端或尾端附近引出调压抽头端子;或者从任意三个不相邻的连接点引出相线端子,在各线圈的首端或尾端附近不引出调压抽头端子。
5.根据权利要求2所述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其特征在于,所述三相变压器的每相铁芯柱上均有一组独立的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成Z形或者六角形接线方式;其中Z形接线方式为:第一相绕组的第一线圈首端(a1)同第三相绕组的第二线圈首端(c2)相连,第二相绕组的第一线圈首端(b1)同第一相绕组的第二线圈首端(a2)相连,第三相绕组的第一线圈首端(c1)同第二相绕组的第二线圈首端(b2)相连;将第一、第二、第三相三个绕组的第一线圈尾端(x1、y1、z1)相连作为中性点端子;将第一、第二、第三相三个绕组的第二线圈尾端(x2、y2、z2)作为相线端子;或者按另一方向,第一相绕组的第一线圈首端(a1)接第二相绕组的第二线圈首端(b2),第二相绕组的第一线圈首端(b1)接第三相绕组的第二线圈首端(c2),第三相绕组的第一线圈首端(c1)接第一相绕组的第二线圈首端(a2);或者将任意相的第一、第二两个线圈任意调换;或者将全部线圈的尾端换成首端,首端换成尾端仍按上述接法连接,并在各个线圈的连接点或首端、尾端引出供测量用接线端子,或者在各个线圈的连接点或首端、尾端不引出供测量用接线端子;六角形接线方式为:第一相绕组的第一线圈首端(a1)同第三相绕组的第二线圈首端(c2)相连,第三相绕组的第二线圈尾端(z2)同第二相绕组的第一线圈尾端(y1)相连,第二相绕组的第一线圈首端(b1)同第一相绕组的第二线圈首端(a2)相连,第一相绕组的第二线圈尾端(x2)同第三相绕组的第一线圈尾端(z1)相连,第三相绕组的第一线圈首端(c1)同第二相绕组的第二线圈首端(b2)相连,第二相绕组的第二线圈尾端(y2)同第一相绕组的第一线圈尾端(x1)相连;或者按另一方向,第一相绕组的第一线圈首端(a1)接第二相绕组的第二线圈首端(b2),第二相绕组的第二线圈尾端(y2)接第一相绕组的第一线圈尾端(z1),第三相绕组的第一线圈首端(c1)接第一相绕组的第二线圈首端(a2),第一相绕组的第二线圈尾端(x2)接第二相绕组的第一线圈尾端(y1),第二相绕组的第一线圈首端(b1)接第三相绕组的第二线圈首端(c2),第三相绕组的第二线圈尾端(z2)接第一相绕组的第一线圈尾端(x1);从任意三个不相邻的连接点引出相线端子;或者将任意相的第一、第二两个线圈任意调换;并在各个线圈的连接点引出供测量用接线端子,或者在各个线圈的连接点不引出供测量用接线端子。
6.根据权利要求2所述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其特征在于,所述三相变压器的每相铁芯柱上均有一组独立的附加箔式三迭绕组,将三个箔式三迭绕组的九个线圈接成三星形或者单延边六角形接线方式;其中,三星形接线方式为:第一相绕组的任一线圈首端同第二相绕组的任一线圈首端和第三相绕组的任一线圈首端相连,组成三个对称的星形绕组;再将三个星形绕组的任一不同相线圈的尾端用端子引出并连接起来,或经控制电器可以断开其中任意一组星形绕组,可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出绕组端子供测量和切换控制用;单延边六角形接线方式为:第一相绕组的第一线圈首端(a1)同第二相绕组的第二线圈首端(c2)相连,第三相绕组的第二线圈尾端(z2)同第二相绕组的第一线圈尾端(y1)相连,第二相绕组的第一线圈首端(b1)同第一相绕组的第二线圈首端(a2)相连,第一相绕组的第二线圈尾端(x2)同第三相绕组的第一线圈尾端(z1)相连,第三相绕组的第一线圈首端(c1)同第二相绕组的第二线圈首端(b2)相连,第二相绕组的第二线圈尾端(y2)同第一相绕组的第一线圈尾端(x1)相连;然后将第一相绕组的第三线圈尾端(x3),同第二相绕组的第一线圈尾端(y1)和第三相绕组第二线圈尾端(z2)的连接点相连,将第三相绕组的第三线圈尾端(z3)同第一相绕组第一线圈尾端(x1)任意调换;从六角形任意三个不相邻的线圈首端连接点去连接另一相绕组第三线圈首端端子,或从六角形任意三个不相邻的线圈尾端连接点去连接另一相绕组第三线圈尾端端子;并在各个线圈的连接点或首端、尾端引出供测量和切换控制用接线端子,或者在各个线圈的连接点或首端、尾端不引出供测量和切换控制用接线端子。
7.根据权利要求2所述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其特征在于,所述三相变压器的每相铁芯柱上均有一组独立的带中间抽头的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成双延边六角形或者双延边三角形接线方式;其中,双延边六角形接线方式为:第一相绕组的第一线圈首端(a1)同第二相绕组的第二线圈首端(c2)相连,第三相绕组的第二线圈尾端(z2)同第二相绕组的第一线圈尾端(y1)相连,第二相绕组的第一线圈首端(b1)同第一相绕组的第二线圈首端(a2)三相绕组的第一线圈首端(c1)同第二相绕组的第二线圈首端(b2)相连,第二相绕组的第二线圈尾端(y2)同第一相绕组的第一线圈尾端(x1)相连;(a1a3)为(x1a1)的延长边,(a2a4)为(x2a2)的延长边,(b1b3)为(y1b1)的延长边,(b2b4)为(y2b2)的延长边,(c1c3)为(z1c1)的延长边,(c2c4)为(z2c2)的延长边;也可以六个线圈的首端(a1,a2,b1,b2,c1,c2)换成中间抽头(a1′,a2′,b1′,b2′,c1′,c2′),即(a1′)接(c2′),(z2′)接(y1′),(b1′)接(a2′),(x2′)接(z1′),(c1′)接(b2′),则(a1′a3,a2′a4,b1′b3,b2′b4,c1′c3,c2′c4)分别为各个线圈的延长边;同理,也可将延长边往各线圈的尾端方向延长;还可根据需要在各个线圈的连接点或首端、尾端引出接线端子供测量和切换控制用;双延边三角形接线方式为:即第一相绕组的第一线圈首端(a1)同第二相绕组的第一线圈尾端(y1)相连;第二相绕组的第一线圈首端(b1)同第三相绕组的第一线圈尾端(z1)相连;第三相绕组的第一线圈首端(c1)同第一相绕组的第一线圈尾端(x1)相连;构成第一个正序连接的三角形;而第一相绕组的第二线圈首端(a2)同第三相绕组的第二线圈尾端(z2)相连;第三相绕组的第二线圈首端(c2)同第二相绕组的第二线圈尾端(y2)相连;第二相绕组的第二线圈首端(b2)同第一相绕组的第二线圈尾端(x2)相连;构成第二个负序连接的三角形;(a1a1′)为(x1a1)的延长边,(a2a2′)为(x2a2)的延长边,(b1b1′)为(y1b1)的延长边,(b2b2′)为(y2b2)的延长边,(c1c1′)为(z1c1)的延长边,(c2c2′)为(z2c2′)的延长边;或者在延长边上增加抽头供电容切换调控用;同理,或者将延长边往各线圈的尾端方向延长;并在各个线圈的连接点或首端、尾端引出供测量和切换控制用接线端子,或者在各个线圈的连接点或首端、尾端不引出供测量和切换控制用接线端子。
8.根据权利要求2所述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其特征在于,所述三相变压器的每相铁芯柱上均有一组独立的附加箔式双迭绕组,将三个箔式双迭绕组的六个线圈接成如下双三角形接线方式:即第一相绕组的第一线圈首端(a1)同第二相绕组的第一线圈尾端(y1)相连;第二相绕组的第一线圈首端(b1)同第三相绕组的第一线圈尾端(z1)相连;第三相绕组的第一线圈首端(c1)同第一相绕组的第一线圈尾端(x1)相连;构成第一个正序连接的三角形;而第一相绕组的第二线圈首端(a2)同第三相绕组的第二线圈尾端(z2)相连;第三相绕组的第二线圈首端(c2)同第二相绕组的第二线圈尾端(y2)相连;第二相绕组的第二线圈首端(b2)同第一相绕组的第二线圈尾端(x2)相连;构成第二个负序连接的三角形;并在各个线圈的连接点或首端、尾端引出供测量用接线端子,或者在各个线圈的连接点或首端、尾端不引出供测量用接线端子。
9.根据权利要求2所述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其特征在于,所述单相变压器的原、副绕组是用单根绝缘金属导体或单层金属箔以绝缘层隔开后卷绕成线圈,再同芯套装在同一铁芯柱上;单相变压器的每一组附加容性绕组是采用箔式双迭绕组,其两个线圈是采用首尾串联;所采用的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组附加容性绕组是各自独立的,或者是互相并联的,并在各个线圈的连接点或首端、尾端引出供测量和切换控制用接线端子,或者在各个线圈的连接点或首端、尾端不引出供测量用接线端子。
10.根据权利要求2所述的防雷消谐无功功率补偿容性变压器,其特征在于,所述单相变压器的原、副绕组是用单根绝缘金属导体或单层金属箔以绝缘层隔开后卷绕成线圈,再同芯套装在同一铁芯柱上;单相变压器的每一组附加容性绕组是采用箔式双迭绕组,每两组箔式双迭绕组的四个线圈是采用互相交叉连接的;所采用的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组附加容性绕组是各自独立的,或者是互相并联的,并在各个线圈的连接点或首端、尾端引出供测量和切换控制用接线端子,或者在各个线圈的连接点或首端、尾端不引出供测量用接线端子。
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