CN103811159A - 一种四分裂变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四分裂变压器，包括铁心，分别绕制在铁心上的低压绕组和高压绕组，其中，低压绕组包括第一低压绕组机构、第二低压绕组机构，第一低压绕组机构包括第一低压绕组和第二低压绕组，第二低压绕组机构包括第三低压绕组和第四低压绕组，高压绕组包括第一高压绕组和第二高压绕组，第一高压绕组与第二高压绕组并联后输出；在铁心的轴向上第一低压绕组机构与第二低压绕组机构相邻。该四分裂变压器的自身装配的集成度高，降低了铁心高度，提高四分裂变压器短路时的阻抗值，减少了横向漏磁，减少了环流，降低安装运输成本，提高了使用安全性。

Description

一种四分裂变压器

技术领域

本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种四分裂变压器，特别适用于光伏发电用的三相升压变压器中。

背景技术

现有的四分裂变压器，如图1所示，包括铁心19，绕制在铁心19上的低压绕组以及高压绕组22，其中，高压绕组22自身为一个独立的整体结构，并设于低压绕组的内侧；低压绕组分裂出四个绕组，分别为第五低压绕组23、第六低压绕组24、第七低压绕组25和第八低压绕组26。其中，第五低压绕组23、第六低压绕组24、第七低压绕组25、第八低压绕组26沿铁心l9的轴向排布，且它们在电气上相互独立。光伏电站使用四分裂变压器时，通常选用四台逆变器共用一台升压变压器的方式，可以大大节约变压器的投资，而且还能使变压器的安装空间节省一半。当高压绕组绕制在铁心19上，第五低压绕组23、第六低压绕组24、第七低压绕组25、第八低压绕组26分别绕制在高压绕组上且沿铁心19轴向排布时，这种结构虽然可以使得所有的低压绕组的抽头很容易出线，但是会使得在内侧的高压绕组的抽头很难出线。而且由于铁心19的高度过高，对于高压绕组的绝缘要求更高，这样更加增加了高压绕组的出线难度。同时，由于高压绕组22为一个整体，而低压绕组分为第五低压绕组23、第六低压绕组24、第七低压绕组25和第八低压绕组26，相邻两个绕组之间由于出线的需要而必须设置空挡。在绕组的空挡部位，第五低压绕组23、第六低压绕组24、第七低压绕组25和第八低压绕组26分别与高压绕组之间存在着不平衡安匝，不平衡安匝的存在增加了四分裂变压器的漏磁，造成四分裂变压器附加损耗的增加，严重时产生局部过热，影响四分裂变压器正常的运行和使用。同时，由于不平衡安匝的存在，四分裂变压器短路时产生不平衡短路力，对四分裂变压器的动稳定性带来极大威胁。由于四分裂变压器的高度过高，增加了四分裂变压器的运输难度；而且该四分裂变压器在使用过程中当四分裂变压器受到外力或者内力的作用时，由于重心不稳很容易发生倾倒，存在安全隐患。

由于第五低压绕组23、第六低压绕组24、第七低压绕组25、第八低压绕组26沿铁心19的轴向依次排列，它们各自对应高压绕组的不同位置，即上述四个低压绕组中每一个低压绕组在四分裂变压器漏磁场中的位置不同，各自相对于高压绕组的阻抗是不同的，在低压绕组带负载运行时会由此造成输出电压的不同。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种四分裂变压器，该四分裂变压器自身装配的集成度高、且有效降低了铁心的高度，提高了变压器整体稳定性，减少了漏磁，降低制造难度和成本。

解决本发明技术问题采用的技术方案是该四分裂变压器包括铁心，分别绕制在所述铁心上的低压绕组和高压绕组，其中，所述低压绕组包括第一低压绕组机构、第二低压绕组机构，所述第一低压绕组机构包括第一低压绕组和第二低压绕组，所述第二低压绕组机构包括第三低压绕组和第四低压绕组，所述第一低压绕组、所述第二低压绕组、所述第三低压绕组、所述第四低压绕组之间互相绝缘，且在电气上相互独立，所述高压绕组包括第一高压绕组和第二高压绕组，所述第一高压绕组与所述第二高压绕组并联后输出；在所述铁心的轴向上所述第一低压绕组机构与所述第二低压绕组机构相邻。

优选的是，在所述铁心的幅向上，所述第一低压绕组机构中的所述第一低压绕组与所述第二低压绕组交叠绕制，所述第二低压绕组机构中的所述第三低压绕组与所述第四低压绕组交叠绕制；且

在所述铁心的轴向上所述第一高压绕组与所述第二高压绕组相邻；在所述铁心的幅向上，所述第一低压绕组机构与所述第一高压绕组相邻，所述第二低压绕组机构与所述第二高压绕组相邻。

优选的是，所述第一低压绕组与所述第二低压绕组采用叠绕的方式绕制成所述第一低压绕组机构；所述第三低压绕组与所述第四低压绕组采用叠绕的方式绕制成所述第二低压绕组机构。

优选的是，所述第一低压绕组包括互相连接的第一绕组和第四绕组，所述第二低压绕组包括互相连接的第二绕组和第三绕组，其中，在所述铁心的幅向上，所述第二绕组位于所述第一绕组的外侧，所述第四绕组位于所述第三绕组的外侧；在所述铁心的轴向上，所述第三绕组与所述第一绕组相邻，所述第四绕组与所述第二绕组相邻；

所述第三低压绕组包括互相连接的第五绕组和第八绕组，所述第四低压绕组包括互相连接的第六绕组和第七绕组，其中，在所述铁心的幅向上，所述第六绕组位于所述第五绕组的外侧，所述第八绕组位于所述第七绕组的外侧；在所述铁心的轴向上，所述第七绕组与所述第五绕组相邻，所述第八绕组与所述第六绕组相邻。

优选的是，所述第一绕组与所述第三绕组的线圈匝数可相同也可不同，所述第二绕组的线圈匝数与所述第四绕组的线圈匝数可相同也可不同；

所述第五绕组与所述第七绕组的线圈匝数相同，所述第六绕组的线圈匝数与所述第八绕组的线圈匝数相同。

优选的是，所述第一绕组与所述第二绕组的线圈匝数相同：

所述第五绕组与所述第六绕组的线圈匝数相同。

优选的是，所述第一低压绕组机构的容量与第一高压绕组的容量相同，所述第二低压绕组机构的容量与第二高压绕组的容量相同。

优选的是，所述第一低压绕组机构与所述第二低压绕组机构的线圈匝数相同。

优选的是，所述第一高压绕组与所述第二高压绕组的匝数相同。

优选的是，在铁心的幅向上，所述高压绕组绕制在所述低压绕组的外侧。其中，所述第一高压绕组位于所述第一低压绕组机构的外侧，所述第二高压绕组位于所述第二低压绕组机构的外侧。

优选的是，所述四分裂变压器为三相升压变压器。

本发明的四分裂变压器的自身装配的集成度提高，降低了铁心高度，增加了幅向宽度，从而提高了重心稳定性，不会产生安全隐患；减少了不平衡安匝，减少了漏磁，减少了环流，降低了四分裂变压器的安装运输成本，提高了四分裂变压器的使用安全性。该四分裂变压器还具有结构简单，便于实现，经济性合理等优点。

附图说明

图1是现有技术的四分裂变压器的接线原理图；

图2是本发明实施例㈠勺四分裂变压器的接线原理图；

图3是本发明实施例2的四分裂变压器的接线原理图。

图中：1一第一低压绕组机构；2一第二低压绕组机构；3一第一低压绕组；4一第二低压绕组；5．第三低压绕组；6．第四低压绕组；7一第一高压绕组；8一第二高压绕组；9、1 8、1 9一铁心；1 O一第一绕组；11．第二绕组；1 2．第三绕组；1 3一第四绕组；1 4一第五绕组；1 5．第六绕组；1 6．第七绕组；1 7．第八绕组；20．第三高压绕组；2 1．第四高压绕组；22一高压绕组；23一第五低压绕组；24一第六低压绕组；25一第七低压绕组；26一第八低压绕组。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

一种四分裂变压器，包括铁心、分别绕制在所述铁心上的低压绕组和高压绕组，所述低压绕组包括第一低压绕组机构和第二低压绕组机构，所述第一低压绕组机构包括第一低压绕组和第二低压绕组，所述第二低压绕组机构包括第三低压绕组和第四低压绕组，其中，所述高压绕组包括第一高压绕组和第二高压绕组，所述第一高压绕组与所述第二高压绕组并联后输出；在所述铁心的轴向上所述第一低压绕组机构与所述第二低压绕组机构相邻。

实施例1

如图2所示，本实施例中的四分裂变压器包括铁心9、绕制在所述铁心9上的低压绕组和高压绕组，其中，所述高压绕组绕制在低压绕组的外侧。所述低压绕组包括第一低压绕组机构1和第二低压绕组机构2，所述第一低压绕组机构1包括第一低压绕组3和第二低压绕组4，所述第二低压绕组机构2包括第三低压绕组5和第四低压绕组6，所述第一低压绕组3、所述第二低压绕组4、所述第三低压绕组5、所述第四低压绕组6之间互相绝缘，且在电气上相互独立。所述高压绕组包括第一高压绕组7和第二高压绕组8，所述第一高压绕组7和第二高压绕组沿铁心9的轴向排列，即在铁心9的轴向上第一高压绕组7与第二高压绕组8相邻，且第一高压绕组7与第二高压绕组8并联后输出；在铁心9的轴向上第一低压绕组机构1与第二低压绕组机构2相邻。并且，在铁心9的幅向上，第一高压绕组7位于第一低压绕组机构1的外侧，第二高压绕组8位于第二低压绕组机构2的外侧。由于第一低压绕组机构1和第一高压绕组7之间的电抗高度与第二低压绕组机构2和第二高压绕组8之间的电抗高度相等，所以高压绕组与低压绕组之间存在着安匝平衡。

该四分裂变压器自身装配的集成度高、有效降低了铁心9的高度，提高了四分裂变压器整体稳定性，降低制造难度和成本。

由于该四分裂变压器的高压绕组采用上述这种结构，当所有的低压绕组并联运行，且高压绕组运行时，那么在高压绕组和低压绕组之间的阻抗为穿越阻抗。对于本发明而言，当四路低压绕组中的一路低压绕组开路，其他的低压绕组运行，在此运行方式下，那么在高压绕组和低压绕组之间会产生四分之三穿越阻抗；当其中两路低压绕组开路，其他的低压绕组运行，在此运行方式下，那么在高压绕组和低压绕组之间会产生半穿越阻抗；当其中三路低压绕组开路，其他的低压绕组运行，在此运行方式下，那么在高压绕组和低压绕组之间会产生四分之一穿越阻抗。四分裂变压器的这种结构大大提高了四分裂变压器的抗短路能力。

该四分裂变压器具有以下优点：

a.能有效地限制低压侧短路电流，因而可选用轻型开关设备，节省投资。正常运行时，四分裂变压器的穿越阻抗和普通变压器的阻抗值相同，当低压侧一端短路时，由于分裂阻抗较大，短路电流较小。

b.在应用分裂变压器对四段母线供电时，当一段母线发生短路时，除能有效地限制短路电流外，还能使其它段母线上电压保持一定水平，不致影响用户的运行。

本实施例中，优选的是，在铁心9的幅向上第一低压绕组机构1中的第一低压绕组3与第二低压绕组4交叠绕制，第二低压绕组机构2中的第三低压绕组5与第四低压绕组6交叠绕制。采用这种结构，可以大大提高第一低压绕组机构1的集成度，从而可以使得四分裂变压器的高度降低以及体积变小。

第一低压绕组3与第二低压绕组4相对于第一高压绕组7，不论在幅向上还是轴向上的位置几乎完全相同，即相对于第一高压绕组7的漏磁场的位置是相同的，各自相对于高压绕组的阻抗是相同的，这样在四分裂变压器负载运行时，两个并联的高压绕组之间不会产生环流。

第三低压绕组5与第四低压绕组6相对于第二高压绕组8，不论在幅向上还是轴向上的位置几乎完全相同，即相对于第二高压绕组8的漏磁场的位置是相同的，各自相对于高压绕组的阻抗是相同的，这样在四分裂变压器负载运行时，两个并联的高压绕组之间不会产生环流。

在所述铁心9的幅向上所述第一低压绕组机构1与所述第一高压绕组7相邻，所述第二低压绕组机构2与所述第二高压绕组8相邻，采用这种结构可以大大提高第二低压绕组机构2的集成度，从而可以使得四分裂变压器的高度降低以及体积变小。

优选的是，第一低压绕组3与第二低压绕组4采用叠绕的方式绕制成第一低压绕组机构1；第三低压绕组5与第四低压绕组6采用叠绕的方式绕制成第二低压绕组机构2。第一低压绕组3与第二低压绕组4在铁心9上绕制采用叠绕的方式，开始绕制时同时取第一低压绕组3的出线端抽头a1和第二低压绕组4的出线端抽头a2并列叠加排布，采取同步同方向绕制成第一低压绕组机构1，绕制完成时第一低压绕组3的另外一个出线端抽头为抽头x1，第二低压绕组4的另外一个出线端抽头为抽头x2。同理，第三低压绕组5与第四低压绕组6在铁心9上绕制采用叠绕的方式，开始绕制时同时取第三低压绕组5的出线端抽头a3和第四低压绕组6的出线端抽头a4并列叠加排布，采取同步同方向绕制成第二低压绕组机构2，绕制完成时第三低压绕组5的另外一个出线端抽头为抽头x3，第四低压绕组6的另外一个出线端抽头为抽头x4。对于三相四分裂变压器的另外两相即b相和c相的绕制与上述方法相同。这种绕制方式大大提高了四分裂变压器的集成度。同时，由于第一低压绕组机构1与第一高压绕组7相交链、第二低压绕组机构2与第二高压绕组8相交链，使得高压绕组与低压绕组之间的安匝得以平衡分布，从而降低自身损耗，提高了四分裂变压器自身的稳定性。

优选的是，第一低压绕组机构1的容量与第一高压绕组7的容量相同，第二低压绕组机构2的容量与第二高压绕组8的容量相同。

优选的是，第一低压绕组机构1与第二低压绕组机构2的线圈匝数相同。当然，第一低压绕组机构1与第二低压绕组机构2的线圈匝数也可以不相同。

优选的是，所述第一高压绕组7与所述第二高压绕组8的匝数相同。当然，所述第一高压绕组7与所述第二高压绕组8的匝数也可以不相同。

所述四分裂变压器特别适用于光伏发电用的三相升压变压器中。

本发明的四分裂变压器的自身装配的集成度得到了提高，降低了铁心9的高度，提高了幅向宽度，从而提高了重心稳定性，降低了四分裂变压器的安装运输成本，同时，由于它的安匝平衡性好，最大程度的降低了不平衡安匝和由此产生的漏磁，提高了四分裂变压器的使用安全性。且该四分裂变压器结构简单，便于实现，经济性合理。

实施例2

如图3所示，本实施例提供一种四分裂变压器，包括铁心18，绕组在铁心18上的低压绕组和高压绕组，其中，所述高压绕组绕制在低压绕组的外侧。所述低压绕组包括第一低压绕组机构1、第二低压绕组机构2，所述第一低压绕组机构1包括第一低压绕组3和第二低压绕组4，所述第二低压绕组机构2包括第三低压绕组5和第四低压绕组6，所述第一低压绕组3、所述第二低压绕组4、所述第三低压绕组5、所述第四低压绕组6之间互相绝缘，且在电气上相互独立。所述高压绕组包括第三高压绕组20和第四高压绕组21，所述第三高压绕组20与所述第四高压绕组21沿铁心18的轴向排列，且两者并联后输出；在铁心18的轴向上第一低压绕组机构1与第二低压绕组机构2相邻。

优选的是，在所述铁心18的幅向上第一低压绕组机构1中的第一低压绕组3与第二低压绕组4交叠绕制，第二低压绕组机构2中的第三低压绕组5与第四低压绕组6交叠绕制；且在铁心18的轴向上第三高压绕组20与第四高压绕组2l相邻；在铁心l8的幅向上，第一低压绕组机构1与第三高压绕组20相邻，第二低压绕组机构2与第四高压绕组21相邻。

优选的是，第一低压绕组3包括互相连接的第一绕组10和第四绕组13，第二低压绕组4包括互相连接的第二绕组11和第三绕组12，其中，在铁心18的幅向上第二绕组11位于第一绕组10的外侧，第四绕组13位于第三绕组12的外侧；在铁心18的轴向上第三绕组12与第一绕组10相邻，第四绕组13与第二绕组1l相邻；第一低压绕组3与第二低压绕组4之间互相绝缘。通过上述结构，将两路低压绕组巧妙的设计形成为“Ｘ”的交叉结构，使得第一低压绕组3与第二低压绕组4沿着铁心幅向交叉排布，降低了铁心和低压绕组的高度。

所述第三低压绕组5包括互相连接的第五绕组14和第八绕组l7，所述第四低压绕组6包括互相连接的第六绕组15和第七绕组16，其中，在铁心l8的幅向上第六绕组15位于第五绕组14的外侧，第八绕组17位于第七绕组16的外侧；在所述铁心１8的轴向上第七绕组16与第五绕组14相邻，第八绕组17与第六绕组15相邻；第三低压绕组5与第四低压绕组6之间互相绝缘。通过上述结构，将两路低压绕组巧妙的设计形成为“Ｘ"的交叉结构，使得第三低压绕组5与第四低压绕组6沿着铁心幅向交叉排布，降低了铁心和低压绕组的高度。这样第一低压绕组3与第二低压绕组4之间无横向漏磁，第三低压绕组5与第四低压绕组6之间无横向漏磁，从而降低自身损耗，提高了四分裂变压器自身的稳定性。

优选的是，所述高压绕组绕制在所述低压绕组的外侧。具体地，第一高压绕组7绕制在第一低压绕组3与第二低压绕组4构成的交叉结构的绕组的外侧，第二高压绕组8绕制在第三低压绕组5与第四低压绕组6构成的交叉结构的绕组的外侧，由于高压绕组无需分裂，所以降低了高压绕组的高度，增加了高压绕组整体填充系数，从而节约了原材料。

优选的是，所述第一绕组10与所述第三绕组12的线圈匝数相同，所述第二绕组11的线圈匝数与所述第四绕组13的线圈匝数相同；所述第五绕组14与所述第七绕组16的线圈匝数相同，所述第六绕组15的线圈匝数与所述第八绕组17的线圈匝数相同。当然，所述第一绕组10与所述第三绕组l2的线圈匝数可相同也可不同，所述第二绕组11的线圈匝数与所述第四绕组13的线圈匝数可相同也可不同；所述第五绕组14与所述第七绕组16的线圈匝数可相同也可不同，所述第六绕组15的线圈匝数与所述第八绕组17的线圈匝数可相同也可不同。

优选的是，所述第一绕组10与所述第二绕组11的线圈匝数相同；所述第五绕组14与所述第六绕组15的线圈匝数相同。提高了四分裂变压器的绕组平衡度，从而提高了四分裂变压器的安匝平衡。当然，所述第一绕组10与所述第二绕组11的线圈匝数也可以不相同；所述第五绕组14与所述第六绕组15的线圈匝数也可以不相同。

优选的是，所述第一低压绕组机构1的容量与第三高压绕组20的容量相同，所述第二低压绕组机构2的容量与第四高压绕组21的容量相同。

优选的是，所述第一低压绕组机构1与所述第二低压绕组机构2的线圈匝数相同。当然，所述第一低压绕组机构l与所述第二低压绕组机构2的线圈匝数也可以不相同。

优选的是，所述第一高压绕组7与所述第二高压绕组8的匝数相同，容量相等，同时高压绕组与相对应的低压绕组之间的容量相等、电抗高度相等。这样整个四分裂变压器的绕组平衡度最高，整个变压器的安匝平衡最高。这样，当第一低压绕组3、第二低压绕组4、第三低压绕组5、第四低压绕组6分别带负载运行时，各自的输出电压相同，降低了两个并联的高压绕组之间的环流，减少了环流损耗。当然，所述第一高压绕组7与所述第二高压绕组8的匝数也可以不相同，容量不相等。

所述四分裂变压器适用于三相升压变压器中，该三相升压变压器可以为在光伏发电中使用的三相升压变压器。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种四分裂变压器，包括铁心、分别绕制在所述铁心上的低压绕组和高压绕组，其中，所述低压绕组包括第一低压绕组机构和第二低压绕组机构，所述第一低压绕组机构包括第一低压绕组和第二低压绕组，所述第二低压绕组机构包括第三低压绕组和第四低压绕组，其特征在于，所述高压绕组包括第一高压绕组和第二高压绕组，所述第一高压绕组与所述第二高压绕组并联后输出；在所述铁心的轴向上所述第一低压绕组机构与所述第二低压绕组机构相邻。

2.根据权利要求1所述的四分裂变压器，其特征在于，在所述铁心的幅向上，所述第一低压绕组机构中的所述第一低压绕组与所述第二低压绕组交叠绕制，所述第二低压绕组机构中的所述第三低压绕组与所述第四低压绕组交叠绕制；且

在所述铁心的轴向上所述第一高压绕组与所述第二高压绕组相邻；在所述铁心的幅向上所述第一低压绕组机构与所述第一高压绕组相邻，所述第二低压绕组机构与所述第二高压绕组相邻。

3.根据权利要求1或2所述的四分裂变压器，其特征在于，所述第一低压绕组与所述第二低压绕组采用叠绕的方式绕制成所述第一低压绕组机构；所述第三低压绕组与所述第四低压绕组采用叠绕的方式绕制成所述第二低压绕组机构。

4.根据权利要求1或2所述的四分裂变压器，其特征在于，所述第一低压绕组包括互相连接的第一绕组和第四绕组，所述第二低压绕组包括互相连接的第二绕组和第三绕组，其中，在所述铁心的幅向上，所述第二绕组位于所述第一绕组的外侧，所述第四绕组位于所述第三绕组的外侧；在所述铁心的轴向上，所述第三绕组与所述第一绕组相邻，所述第四绕组与所述第二绕组相邻；

所述第三低压绕组包括互相连接的第五绕组和第八绕组，所述第四低压绕组包括互相连接的第六绕组和第七绕组，其中，在所述铁心的幅向上，所述第六绕组位于所述第五绕组的外侧，所述第八绕组位于所述第七绕组的外侧；在所述铁心的轴向上，所述第七绕组与所述第五绕组相邻，所述第八绕组与所述第六绕组相邻。

5.根据权利要求4所述的四分裂变压器，其特征在于，

所述第一绕组与所述第三绕组的线圈匝数相同，所述第二绕组的线圈匝数与所述第四绕组的线圈匝数相同；

所述第五绕组与所述第七绕组的线圈匝数相同，所述第六绕组的线圈匝数与所述第八绕组的线圈匝数相同。

6.根据权利要求5所述的四分裂变压器，其特征在于，

所述第一绕组与所述第二绕组的线圈匝数相同；

所述第五绕组与所述第六绕组的线圈匝数相同。

7.根据权利要求1所述的四分裂变压器，其特征在于，所述第一低压绕组机构的容量与第一高压绕组的容量相同，所述第二低压绕组机构的容量与第二高压绕组的容量相同。

8.根据权利要求7所述的四分裂变压器，其特征在于，所述第一低压绕组机构与所述第二低压绕组机构的线圈匝数相同。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的四分裂变压器，其特征在于，在铁心的幅向上，所述高压绕组位于所述低压绕组的外部。

10.根据权利要求1～8任意一项所述的四分裂变压器，其特征在于，所述四分裂变压器为三相升压变压器。

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