CN105632728A - 一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器 - Google Patents
一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器 Download PDFInfo
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Abstract
串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器，调压开关包括内调压开关(11)和外调压开关(12)，每个内线圈的上下分别设有两个匝数和结构相同的第一内绕组(1-1)和第二内绕组(1-2)；每个外线圈的上下分别设有两个匝数和结构相同的第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)；每相的内线圈第一内绕组(1-1)和第二内绕组(1-2)能通过内调压开关(11)能进行串联和并联两种形式的变换；三相外线圈的第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)之间通过外调压开关(12)能进行串联、并联以及星形和三角形四种形式的变换；通过内调压开关(11)和外调压开关(12)变换不同的组合，输入和输出不同的电压和电流，其输出容量则能保持不变。由于本发明调压范围大，能满足不同试验条件的电气试验需要。
Description
技术领域
本发明属于变压器技术领域，涉及一种三相中间变压器，具体涉及一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器。
背景技术
各种输变电设备，包括变压器、电抗器、互感器等的电气试验所需三相试验电源的电压电流都有所不同，有的变化范围比较大，仅依靠发电机组或调压器不能满足试验要求。目前的试验用中间变压器的调压范围小，通常只有±5％。中间变压器调压范围小，有时不能满足试验要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器，其调压范围大，能满足特定试验条件的电气试验需要。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器，包括变压器油箱13、调压开关，油箱内设有变压器器身10，变压器器身置于充满变压器油14的变压器油箱13内，变压器器身包括铁芯4、内线圈1和外线圈2，铁芯4包括三相铁芯柱；所述每个铁芯柱周向由内向外均设置有相互对应的内线圈和外线圈，其特征是调压开关包括内调压开关11和外调压开关12，内线圈的内壁与铁芯柱外壁间设有绝缘层，每个内线圈的上下分别设有两个匝数和结构相同的第一内绕组1-1和第二内绕组1-2；每个外线圈的上下分别设有两个匝数和结构相同的第一外绕组2-1和第二外绕组2-2，外线圈设在内线圈的外部，外线圈的内壁和内线圈的外壁间设有绝缘层；每相的内线圈第一内绕组1-1和第二内绕组1-2能通过内调压开关11能进行串联和并联两种形式的变换；三相外线圈的第一外绕组2-1和第二外绕组2-2之间通过外调压开关12能进行串联、并联以及星形和三角形四种形式的变换；通过内调压开关11和外调压开关12变换不同的组合，输出不同的电压和电流，其输出容量则能保持不变。
本发明采用输入侧，即内线圈六个绕组，通过内调压开关11进行串联和并联两种形式的变换；同时采用输出侧，即外线圈六个绕组，通过外调压开关12进行串联和并联以及星形和三角形等四种形式的变换，每当输入一定的电压和电流时，可以输出四种不同组合的电压和电流，而输出容量则能保持不变。其调压范围大，能满足不同条件的电气试验需要。
本发明变压器额定容量为S；相数为三相；每相的第一内绕组1-1额定电压为U1-1，额定电流为I1-1，额定容量为S1-1＝U1-1*I1-1；每相的第二内绕组1-2额定电压为U1-2，额定电流为I1-2,额定容量为S1-2＝U1-2*I1-2，电源输入侧的额定容量S1＝3*(S1-1+S1-2),且U1-1＝U1-2，I1-1＝I1-2，S1-1＝S1-2。输入侧的接法为D,通过内调压开关11进行串并联变换，输入不同的电压和电流，而输出容量则能保持不变。当第一内绕组1-1和第二内绕组1-2并联时，电源输入侧的相电压U1＝U1-1＝U1-2，相电流I1＝I1-1+I1-2，额定容量S1＝3*(S1-1+S1-2)＝3*(U1-1*I1-1+U1-2*I1-2)＝3*U1-1*2*I1-1＝6*U1-1I1-1；当第一内绕组1-1和第二内绕组1-2串联时，电源输入侧的相电压U1＝U1-1+U1-2，相电流I1＝I1-1＝I1-2，额定容量S1＝3*(S1-1+S1-2)＝3*(U1-1*I1-1+U1-2*I1-2)＝3*2*U1-1*I1-1＝6*U1-1I1-1。每相的第一外绕组2-1额定电压为U2-1，额定电流为I2-1,额定容量为S2-1＝U2-1*I2-1，每相的第二外绕组2-2额定电压为U2-2，额定电流为I2-2,额定容量为S2-2＝U2-1*I2-2，电源输出侧的额定容量S2＝3*(S2-1+S2-2),且U2-1＝U2-2，I2-1＝I2-2，S2-1＝S2-2。输出侧通过外调压开关12进行串并联和星三角变换，输出不同的电压和电流，而输出容量则能保持不变。当输出侧D接，第一外绕组2-1和第二外绕组2-2并联时，电源输出侧的相电压U2＝U2-1＝U2-2，相电流I2＝I2-1+I2-2，额定容量S2＝3*(S2-1+S2-2)＝3*(U2-1*I2-1+U2-2*I2-2)＝3*U2-1*2*I2-1＝6*U2-1I2-1；当输出侧D接，第一外绕组2-1和第二外绕组2-2串联时，电源输出侧的相电压U2＝U2-1+U2-2，相电流I2＝I2-1＝I2-2，额定容量S2＝3*(S2-1+S2-2)＝3*(U2-1*I2-1+U2-2*I2-2)＝3*2*U2-1*I2-1＝6*U2-1I2-1。当输出侧Y接，第一外绕组2-1和第二外绕组2-2并联时，电源输出侧的相电压U2＝U2-1＝U2-2，相电流I2＝I2-1+I2-2，额定容量S2＝3*(S2-1+S2-2)＝3*(U2-1*I2-1+U2-2*I2-2)＝3*U2-1*2*I2-1＝6*U2-1I2-1；当输出侧Y接，第一外绕组2-1和第二外绕组2-2串联时，电源输出侧的相电压U2＝U2-1+U2-2，相电流I2＝I2-1＝I2-2，额定容量S2＝3*(S2-1+S2-2)＝3*(U2-1*I2-1+U2-2*I2-2)＝3*2*U2-1*I2-1＝6*U2-1I2-1。
具体实施时，内调压开关11包括电动操动机构一111、传动内筒一112和静触点外筒一113，电动操动机构一111能带动传动内筒一112转动，静触点外筒一113位于传动内筒一112外部，静触点外筒一113上分布有静触头一114，静触头一114设有三层，每层均匀分布有五个静触头一114；传动内筒一112外壁纵向设有三组动触头一115，每组动触头有两个动触头，随着传动内筒一112的转动，每组的两个动触头一115能把圆周方向相邻的四个静触头一114分成两组分别短接。
具体实施时，外调压开关12包括电动操动机构二121、传动内筒二122和静触点外筒二123，电动操动机构二121能带动传动内筒二122转动，静触点外筒二123位于传动内筒二122外部，静触点外筒二123上分布有静触头二124，静触头二124设有九层，每层均匀分布有五个静触头二124；传动内筒二122外壁纵向设有九个动触头二125，随着传动内筒二122的转动，每个动触头二125能把圆周方向相邻的两个静触头二124短接。
具体实施时，上述第一内绕组1-1、第二内绕组1-2构成的内线圈通过内调压开关11进行串并联变换，其并联连接和串联连接分别为：
并联连接：每相的第一内绕组1-1和第二内绕组1-2头与头，尾与尾相连接，形成第一内绕组1-1和第二内绕组1-2并联的结构；
串联连接：每相的第一内绕组1-1的尾与第二内绕组1-2的头相连接，形成第一内绕组1-1和第二内绕组1-2串联的结构；
串联连接的电压是并联连接的2倍，串联连接的电流是并联连接的1/2倍，输入容量不变。
具体实施时，上述第一外绕组2-1和第二外绕组2-2构成输出绕组的外线圈，通过外调压开关12变换串并联和星三角变换组合，其组合方式有四种组合方式，分别为：
第一分接：三相接成Y接，每相的第一外绕组2-1的尾与第二外绕组2-2的头相连接，形成第一外绕组2-1和第二外绕组2-2串联的结构；
第二分接：三相接成D接，每相的第一外绕组2-1的尾与第二外绕组2-2的头相连接，形成第一外绕组2-1和第二外绕组2-2串联的结构；
第三分接：三相接成Y接，每相的第一外绕组2-1和第二外绕组2-2头与头连接，尾与尾相连接，形成第一外绕组2-1和第二外绕组2-2并联的结构；
第四分接：三相接成D接，每相的第一外绕组2-1和第二外绕组2-2头与头连接，尾与尾相连接，形成第一外绕组2-1和第二外绕组2-2并联的结构。
如果以第四分接的电压和电流为基准，第三分接的电压是第四分接电压的√3倍，第三分接的电流是第四分接电流的1/√3倍，第二分接的电压是第四分接电压的2倍，第二分接的电流是第四分接电流的1/2倍，第一分接的电压是第四分接电压的2√3倍，第一分接的电流是第四分接电流的1/2√3倍。
本发明的有益效果是：由于本发明输入和输出绕组分别能够通过调压开关进行串并联变换和串并联及星三角同时变换，两者组合后可以输出不同的电压和电流，输出容量则能保持不变，其调压范围大，能满足不同试验条件的电气试验需要。
附图说明
下面结合附图和实施例对发明进一步说明。
图1是本发明实施例的输入侧接线原理图；
图2是本发明实施例的输出侧接线原理图；
图3是本发明实施例的外形结构示意图；
图4是本发明实施例的铁芯示意图；
图5是本发明实施例的输入侧调压开关结构示意图；
图6是本发明实施例的输入侧调压开关截面结构示意图；
图7是本发明实施例输入侧调压开关处于第一分接的线圈接线原理图；
图8是本发明实施例输入侧调压开关处于第二分接的线圈接线原理图；
图9是本发明实施例的输出侧调压开关结构示意图；
图10是本发明实施例的输出侧调压开关截面结构示意图；
图11是本发明实施例输出侧调压开关处于第一分接的线圈接线原理图；
图12是本发明实施例输出侧调压开关处于第二分接的线圈接线原理图；
图13是本发明实施例输出侧调压开关处于第三分接的线圈接线原理图；
图14是本发明实施例输出侧调压开关处于第四分接的线圈接线原理图。
具体实施方式
本实施例变压器技术参数为：
额定容量1250kV.A；
输入端额定电压400、800V；
输出端额定电压600、1039、1200、2078V；
额定频率50Hz；
相数三相；
连接方式输入侧D接，输出侧D接或Y接；
冷却方式ONAN；
调压方式无载电动调压；
如图1-图14所示，一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器，包括变压器油箱13、内调压开关11和外调压开关12，油箱内设有变压器器身10，变压器器身置于充满变压器油14的变压器油箱内。变压器器身包括铁芯4、内线圈1和外线圈2，铁芯包括铁芯柱4-1、铁芯柱4-2、铁芯柱4-3，分别组成ABC三相；所述每个铁芯柱周向由内向外均设置有相互对应的内线圈和外线圈，每个内线圈设有两个匝数和结构相同的第一内绕组1-1和第二内绕组1-2，如图1所示，abc三相第一内绕组1-1和第二内绕组1-2的头尾分别为a1、x1、a2、x2、b1、y1、b2、y2、c1、z1、c2、z2。第一内绕组1-1和第二内绕组1-2分别轴向套装在三个铁芯柱上，第一内绕组1-1和第二内绕组1-2的内壁与铁芯柱外壁间设有绝缘层；每个外线圈设有两个匝数和结构相同的第一外绕组2-1和第二外绕组2-2，如图2所示，ABC三相第一外绕组2-1和第二外绕组2-2的头尾分别为A1、X1、A2、X2、B1、Y1、B2、Y2、C1、Z1、C2、Z2。外线圈设在内线圈的外部，外线圈的内壁和内线圈的外壁间设有绝缘层。三相3个内线圈共6个绕组通过内调压开关11进行串联和并联两种形式的变换。三相3个外线圈共6个绕组通过外调压开关12进行串联和并联以及星形和三角形等四种形式的变换。通过内外线圈串并联及星三角变换，每当输入一定的电压和电流时，可以输出不同组合的电压和电流，输出容量则能保持不变。
如图5和图6所示，内调压开关11包括电动操动机构一111、传动内筒一112和静触点外筒一113，电动操动机构一111能带动传动内筒一112转动，静触点外筒一113位于传动内筒一112外部，静触点外筒一113上分布有静触头一114，静触头一114设有三层，其每层的编号分别为一、二、三；每层均匀分布有五个静触头一114，其每个静触头的编号分别1、2、3、4、5；传动内筒一112外壁纵向设有三组动触头一115，每组动触头有两个动触头，其每个动触头的编号分别Ⅰ、Ⅱ；随着传动内筒一112的转动，每组的两个动触头一115能把圆周方向相邻的四个静触头一114分成两组分别短接。内调压开关11与每相第一内绕组1-1、第二内绕组1-2的连接方式见表1的“调压开关各层以及每层各静触头的编号表”。
表1内调压开关11各层以及每层各静触头的编号表
三相第一内绕组1-1、第二内绕组1-2构成输绕组，通过内调压开关11进行串并联变换，形成两种输入方式，其变压器各分接容量、电压、电流和开关动作情况如表2的“变压器各分接容量、电压、电流和开关动作情况”所示。
表2变压器各分接容量、电压、电流和开关动作情况
第1分接(并联连接)：如图7所示，每相的第一内绕组1-1和第二内绕组1-2头与头，尾与尾相连接，即a1-a2,x1-c1,b1-b2,y1-a1,c1-c2,z1-b1，形成第一内绕组1-1和第二内绕组1-2并联的结构，输入电压400V。
第2分接(串联连接)：如图8所示，每相的第一内绕组1-1的尾与第二内绕组1-2的头相连接，即a2-x1,c1-x2,b2-y1,a1-y2,c2-z1,b1-z2，形成第一内绕组1-1和第二内绕组1-2串联的结构，输入电压800V。
如图9和图10所示，外调压开关12包括电动操动机构二121、传动内筒二122和静触点外筒二123，电动操动机构二121能带动传动内筒二122转动，静触点外筒二123位于传动内筒二122外部，静触点外筒二123上分布有静触头二124，静触头二124设有九层，其每层的编号分别为一、二、三、四、五、六、七、八、九；每层均匀分布有五个静触头二124，其每个静触头的编号分别为1、2、3、4、5；传动内筒二122外壁纵向设有九个动触头二125，随着传动内筒二122的转动，每个动触头二125能把圆周方向相邻的两个静触头二124短接。外调压开关12与每相第一外绕组2-1、第二外绕组2-2的连接方式见表1的“调压开关各层以及每层各静触头的编号表”,“□”表示空档,“0”表示Y接时的中性点。
表1外调压开关12各层以及每层各静触头的编号表
三相第一外绕组2-1、第二外绕组2-2构成输出绕组，通过外调压开关12进行串并联和星三角变换，形成四种输出方式，其变压器各分接容量、电压、电流和开关动作情况如表2的“变压器各分接容量、电压、电流和开关动作情况”所示。
表2变压器各分接容量、电压、电流和开关动作情况
第一分接：如图11所示，每相的第一外绕组2-1的尾与第二外绕组2-2的头端相连接，三相的第二外绕组2-2的尾端相连接，形成一个串联的星形连接的结构，其输出电压为2078V。
第二分接：如图12所示，每相的第一外绕组2-1的尾与第二外绕组2-2的头端相连接，A相第一外绕组2-1的头端与B相第二外绕组2-2的尾端相连接，B相第一外绕组2-1的头端与C相第二外绕组2-2的尾端相连接，C相第一外绕组2-1的头端与A相第二外绕组2-2的尾端相连接，形成一个串联的三角形连接的结构，其输出电压为1200V。
第三分接：如图13所示，每相的第一外绕组2-1与第二外绕组2-2的头与头，尾与尾端相连接，三相的第二外绕组2-2的尾端相连接，形成一个并联的星形连接的结构，其输出电压为1039V。
第四分接：如图14所示，每相的第一外绕组2-1与第二外绕组2-2的头与头、尾与尾端相连接，A相的头端与B相的尾端相连接，B相的头端与C相的尾端相连接，C相的头端与A相的尾端相连接，形成一个并联的三角形连接的结构，其输出电压为600V。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。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，均应认为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器，包括变压器油箱(13)、油箱内设有变压器器身(10)，变压器器身置于充满变压器油(14)的变压器油箱(13)内，变压器器身包括铁芯(4)、内线圈(1)和外线圈(2)，铁芯(4)包括三相铁芯柱；所述每个铁芯柱周向由内向外均设置有相互对应的内线圈和外线圈，其特征是调压开关包括内调压开关(11)和外调压开关(12)，内线圈的内壁与铁芯柱外壁间设有绝缘层，每个内线圈的上下分别设有两个匝数和结构相同的第一内绕组(1-1)和第二内绕组(1-2)；每个外线圈的上下分别设有两个匝数和结构相同的第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)，外线圈设在内线圈的外部，外线圈的内壁和内线圈的外壁间设有绝缘层；每相的内线圈第一内绕组(1-1)和第二内绕组(1-2)能通过内调压开关(11)进行串联和并联两种形式的变换；三相外线圈的第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)之间通过外调压开关(12)能进行串联、并联以及星形和三角形四种形式的变换；通过内调压开关(11)和外调压开关(12)变换不同的组合，输入和输出不同的电压和电流，其输出容量则能保持不变。
2.根据权利要求1所述的一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器，其特征是内调压开关(11)包括电动操动机构一(111)、传动内筒一(112)和静触点外筒一(113)，电动操动机构一(111)能带动传动内筒一(112)转动，静触点外筒一(113)位于传动内筒一112外部，静触点外筒一(113)上分布有静触头一(114)，静触头一(114)设有三层，每层均匀分布有五个静触头一(114)；传动内筒一(112)外壁纵向设有三组动触头一(115)，每组动触头有两个动触头，随着传动内筒一(112)的转动，每组的两个动触头一(115)能把圆周方向相邻的四个静触头一(114)分成两组分别短接。
3.根据权利要求1所述的一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器，其特征是外调压开关(12)包括电动操动机构二(121)、传动内筒二(122)和静触点外筒二(123)，电动操动机构二(121)能带动传动内筒二(122)转动，静触点外筒二(123)位于传动内筒二(122)外部，静触点外筒二(123)上分布有静触头二(124)，静触头二(124)设有九层，每层均匀分布有五个静触头二(124)；传动内筒二(122)外壁纵向设有九个动触头二(125)，随着传动内筒二(122)的转动，每个动触头二(125)能把圆周方向相邻的两个静触头二(124)短接。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器，其特征是上述第一内绕组(1-1)、第二内绕组(1-2)构成的内线圈通过内调压开关(11)进行串并联变换，其并联连接和串联连接分别为：
并联连接：每相的第一内绕组(1-1)和第二内绕组(1-2)头与头，尾与尾相连接，形成第一内绕组(1-1)和第二内绕组(1-2)并联的结构；
串联连接：每相的第一内绕组(1-1)的尾与第二内绕组(1-2)的头相连接，形成第一内绕组(1-1)和第二内绕组(1-2)串联的结构。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种串并联和星三角变换相结合的试验用三相中间变压器，其特征是上述第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)构成输出绕组的外线圈，通过外调压开关(12)变换串并联和星三角变换组合，其组合方式有四种组合方式，分别为：
第一分接：三相接成Y接，每相的第一外绕组(2-1)的尾与第二外绕组(2-2)的头相连接，形成第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)串联的结构；
第二分接：三相接成D接，每相的第一外绕组(2-1)的尾与第二外绕组(2-2)的头相连接，形成第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)串联的结构；
第三分接：三相接成Y接，每相的第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)头与头连接，尾与尾相连接，形成第一外绕组(2-1)和第二外绕组2-2并联的结构；
第四分接：三相接成D接，每相的第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)头与头连接，尾与尾相连接，形成第一外绕组(2-1)和第二外绕组(2-2)并联的结构。
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