CN105719799A - 一种分裂变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分裂变压器，包括铁心和绕组，所述绕组包括高压绕组、低压绕组和调压绕组，所述铁心采用四柱式结构，包括两个心柱和两个旁柱，两个心柱上绕组的绕制方向相反，且绕组在心柱上的绕制顺序由内向外依次为低压绕组、高压绕组和调压绕组，两个心柱上的高压绕组首尾并联连接，两个心柱上的低压绕组之间相互独立。该分裂变压器的器身结构与普通发电机主变压器的结构相同，而比采用幅向分裂方式的结构简单，能够有效降低变压器的运输费用，且分裂支路既能单支运行，又能双支运行，抗短路能力好。

Description

一种分裂变压器

技术领域

本发明属于变压器制造技术领域，具体涉及一种分裂变压器。

背景技术

现有的分裂变压器主要有幅向分裂和轴向分裂两种形式。

图1为现有技术中采用幅向分裂的变压器绕组的结构示意图。如图1所示，在该绕组结构中，绕组在铁心上的绕制顺序由内向外依次为：第一低压绕组11-调压绕组14-高压绕组13-第二低压绕组12，其中高压绕组13位于第二低压绕组12的内侧，故高压绕组13需采用端部出线方式。当采用该类型绕组结构的变压器为超高压变压器时，由于其高压绕组13一般只能采用端部出线方式，因此存在端部绝缘处理复杂，局部放电量不好控制等问题，且端部距离需放置较大，从而使硅钢片材料的用材增加，空载损耗相应增加，此外，幅向分裂时两个半穿越运行的阻抗不完全相同，变压器在满负荷运行状态下低压容量不能对半分配，导致一个低压绕组过载运行，另一个欠载运行，因此不能保证两个低压侧同时满负荷供电或受电。

图2为现有技术中采用轴向分裂的变压器绕组的结构示意图。如图2所示，在该绕组结构中，绕组在铁心上的绕制顺序由内向外依次为：第一低压绕组21-第二低压绕组22-高压绕组23-调压绕组24，其中第一低压绕组21和第二低压绕组22位于同一同心圆上，两者的轴向高度不同；高压绕组23上下并联，首端中部出线，采用该分裂形式的变压器在半穿越运行时，只有1个低压绕组(即第一低压绕组21和第二低压绕组22中的一个)参与运行，而高压绕组上下部分大约分别为10％和90％低压容量运行，其抗短路能力相当差。

发明内容

本发明所解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种既能使得分裂支路单支运行，又能使分裂支路双支运行且抗短路能力好的分裂变压器。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该分裂变压器包括铁心和绕组，所述绕组包括高压绕组、低压绕组和调压绕组，其中，所述铁心采用四柱式结构，包括两个心柱和两个旁柱，两个心柱上绕组的绕制方向相反，且绕组在心柱上的绕制顺序由内向外依次为低压绕组、高压绕组和调压绕组，两个心柱上的高压绕组首尾并联连接，两个心柱上的低压绕组之间相互独立。

优选的是，对于所述两个心柱，每个心柱的容量为该分裂变压器额定容量的一半。

优选的是，所述两个心柱上，绕组的结构以及绕组的尺寸均相同。

优选的是，每个心柱上的高压绕组的上下两部分并联后引出，再将两个心柱上高压绕组首端并联连接后由高压套管引出；每个心柱上的低压绕组各自通过低压套管离相引出。

优选的是，两个心柱上的高压绕组首端并联连接连线处的引线采用T型连接方式，以使得两个心柱上的高压绕组首端并联后由一点引出。

进一步优选的是，每个心柱上还设有油道，所述油道采用十字花油道，以将心柱分隔为两部分。

优选的是，所述两个心柱的截面积相等，所述两个旁柱的截面积也相等，且旁柱的截面积为心柱的截面积的0.5倍。

优选的是，所述两个心柱的磁通方向相反。

优选该变压器为单相分裂变压器。

本发明分裂变压器的有益效果如下：

1、采用本发明分裂方式的变压器的器身结构与普通发电机主变压器的低-高结构相同，比采用幅向分裂方式的结构简单，节省了硅钢片和其他配件，且能够有效降低变压器的运输费用；

2、由于高压绕组设于低压绕组的外侧，因此高压绕组不需要采用端部出线方式，而可采用中部出线方式；

3、该分裂变压器的结构使得两个半穿越阻抗完全相同，并大大提高了分裂阻抗，且使得短路阻抗增加；

4、降低了空载损耗。

附图说明

图1为现有技术中幅向分裂的变压器绕组的排列方式的结构示意图；

图2为现有技术中幅向分裂的变压器绕组的排列方式的结构示意图；

图3为本发明实施例中分裂变压器的绕组排列方式的结构示意图；

图4为本发明实施例中分裂变压器的心柱上设置的十字花油道的结构示意图；

图5为本发明实施例中分裂变压器的绕组出线连接示意图。

图6为本发明实施例中分裂变压器的绕组的接线原理图。

图中：1-低压绕组；2-高压绕组；3-调压绕组；4-心柱；5-第一油路；6-第二油路；11-第一低压绕组；12-第二低压绕组；13-高压绕组；14-调压绕组；21-第一低压绕组；22-第二低压绕组；23-高压绕组；24-调压绕组。

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。

本发明分裂变压器包括铁心和绕组，所述绕组包括高压绕组、低压绕组和调压绕组，其中铁心采用四柱式结构(当变压器为单相变压器时，所述铁心采用单相四柱式结构)，该四柱式结构的铁心包括两个心柱和两个旁柱，两个心柱上绕组的绕制方向相反，两个心柱的磁通方向相反，以保证输出所得到的电压和容量；且绕组在心柱上的绕制顺序为：在心柱上由内向外依次绕制低压绕组、高压绕组和调压绕组，两个心柱上的高压绕组首尾并联连接(即高压绕组两柱首尾并联)，两个心柱上的低压绕组之间相互独立(即低压绕组两柱相互独立)。

本发明分裂变压器是一种双分裂变压器，其具体采用低压侧两路输入，高压侧一路输出的形式。

优选的，对于该分裂变压器的两个心柱，每个心柱的容量为该分裂变压器额定容量的一半。

优选的，所述两个心柱上，绕组的结构以及绕组的尺寸均完全相同，也就是说，对于两个心柱的绕组，无论是绕组在心柱上的绕制顺序、绕组中高压绕组、低压绕组和调压绕组制作时的选材、匝数和其他各项制作参数、以及尺寸大小(如线圈半径)均相同。

优选的，两个心柱上的高压绕组首端并联连接后再由高压套管引出，每个心柱上，低压绕组各自通过低压套管离相引出，并分别与一组发电机连接，两个低压绕组之间相互独立互不影响，即使某一组发电机出现故障，则另一组发电机还可继续工作，即继续通过该变压器升压输出电能。

优选的，两个心柱上的高压绕组首端的并联连线处的引线采用T型连接方式，以使得两个心柱上的高压绕组并联后由一点引出。

优选的，每个心柱上可设有十字花油道，从而可将心柱的磁路强制分成两部分；两个心柱的截面积相等，两个旁柱的截面积也相等，且每个旁柱的截面积为心柱的截面积的0.5倍。

该分裂变压器的两个分支的半穿越阻抗完全相同，当将该分裂变压器应用于水电站用超高压大型变压器中时，其原边低压绕组侧可接入两台发电机，副边高压绕组侧由一路引出，因此既可使两个发电机同时运行，也可使单个发电机单独运行，其运行方式灵活。其中，一个半穿越阻抗的高压-低压(即一个心柱上的高压绕组对低压绕组)和另一个半穿越阻抗的高压-低压(即另一个心柱上的高压绕组对低压绕组)完全一致，即绕组的安匝、幅向尺寸，电抗高度都相同，故阻抗完全相同。当两台发电机同时通过该分裂变压器向电力系统送电时，该分裂变压器的分裂阻抗有效地增大了两台发电机之间的阻抗，从而可达到减少短路电流的目的。

实施例：

本实施例中的分裂变压器是一种单相分裂变压器，具体可以是一种单相两柱并联式双分裂变压器。本实施例中，该分裂变压器应用于受运输限制的水电站的超高压大型变压器中，本实施例中，具体可运用于400kV或500kV及以上电压等级的变压器中。它与两台发电机一起构成一种两机一变式分裂变压器，即其原边低压侧可接入两个发电机，副边高压侧只由一路引出，以将发电机的电压升高后再接入电网中。本实施例中，该分裂变压器的容量具体为147MVA。

如图3所示，本实施例中的分裂变压器包括铁心和绕组，所述绕组包括高压绕组2、低压绕组1和调压绕组3，所述铁心采用单相四柱式结构，包括两个心柱4(即A柱和X柱)和两个旁柱，并使得每个心柱的容量为该分裂变压器额定容量的一半(具体可以通过将两个心柱设计成完全一致来实现，比如两个心柱的匝数，导线截面，心柱面积等都相同)，两个心柱上的绕组的绕制绕向相反，且两个心柱的磁通方向相反，以保证输出所得到的电压和容量。具体地，本实施例中，A柱心柱的磁通和X柱磁通方向相反，因此A柱和X柱的绕组绕向相反。

在每个心柱上，绕组的排列方式按由内向外的顺序依次为低压绕组(LV1+LV2)-高压绕组(HV)-调压绕组(TV)，其中，高压绕组两柱首尾并联，每个心柱上的高压绕组的上下两部分并联后引出，再将两个心柱上高压绕组首端并联连接后由高压套管引出。其中，每个心柱上的高压绕组采用中部出线的方式。具体来说，对于每个心柱来说，高压绕组分为上部分线圈和下部分线圈，其中上部分线圈和下部分线圈的绕制方向相反，且两个心柱上的两高压绕组的绕制方向也相反(即其中一个心柱的上部分线圈与另一个心柱的下部分线圈绕制方向相同，比如在图6中，A柱的上部分线圈为左绕，其下部分线圈为右绕；而X柱的上部分线圈为右绕，其下部分线圈为左绕)，上部分线圈和下部分线圈并联连接，且上部分线圈和下部分线圈各自的首端位于高压绕组的中部，上部分线圈和下部分线圈各自的尾端分别位于高压绕组的两端部，两个心柱上的高压绕组首尾并联连接；低压绕组两柱相互独立，即两个心柱上的低压绕组之间相互独立。由于两个心柱的运行相对独立，每个心柱都可单独作为一个单相变压器来看待。

优选的，本实施例的每个心柱4上低压绕组的结构均采用U形结构。具体来说，该低压绕组沿幅向方向分为两层，即内层低压绕组LV1和外层低压绕组LV2，其中，外层低压绕组LV2绕制在内层低压绕组LV1的外侧，且内层低压绕组LV1和外层低压绕组LV2的绕向相反，内层低压绕组LV1的下端部和外层低压绕组LV2的下端部串联连接(具体可将绕组的下部通过导线弯折而从内层低压绕组过渡到外层低压绕组，无需焊接)，以便于使内层低压绕组LV1和外层低压绕组LV2的出线部位都处于绕组的上端部，即使两者的引出端都在该绕组的上端部。

其中，两个心柱上的两个低压绕组的绕制方向相反，即其中一个心柱的内层低压绕组的绕制方向与另一个心柱的外层低压绕组的绕制方向相同。比如本实施例子的图6中，A柱的内层低压绕组为左绕，其外层低压绕组为右绕；X柱的内层低压绕组为右绕，其外层低压绕组为左绕。

本实施例中，调压绕组TV的结构与现有技术中其他轴向分裂变压器中所采用的调压绕组的结构相同，这里不进行详细叙述。

优选的，本实施例分裂变压器的两个心柱上，绕组的结构以及绕组的尺寸均相同，即绕组线圈半径、线圈的结构形式均相同。

优选的，两柱高压绕组并联连接后由1个高压套管引出，两柱低压绕组则分别通过4个低压套管离相引出，即每个心柱上，内层低压绕组和外层低压绕组分别通过相应的低压套管离相引出。

优选的，本实施例中，两个心柱4的截面积相等，所述两个旁柱的截面积也相等，且选取旁柱的截面积和铁轭(即处于心柱和旁柱之间的铁轭)的截面积均为心柱截面积的0.5倍。

进一步优选的是，如图4所示，每个心柱4上还设有油道，油道采用十字花油道，所述十字花油道包括第一油路5和第二油路6，第一油路5和第二油路6互相垂直设置，且通过第二油路6而将心柱分隔为左右对称的两部分。对于被分拆成左右相同的两部分的单个心柱而言，其中半个心柱与其相邻的旁柱构成一个磁回路，而另半个心柱与其相邻的另一心柱中的半个心柱构成一个磁回路。由于心柱的中部被间隙分割，空气磁阻大，磁通只能在各自的部分流通，当旁柱和铁轭的截面积均为心柱截面积的0.5倍时，就可保证旁柱和铁轭的磁密与心柱磁密相同。若心柱不采用十字花油道，由于磁通流通的路程不同，则其磁阻也不同，而旁柱的磁路程短，其磁通流通多，磁密就会相应增大，另外，在单路运行时，该现象更明显。

由于本实施例的高压绕组采用两柱并联的形式，而两个心柱上的两个高压绕组首端引出点为一点，因此需将两个高压绕组先并联后再引出，优选的，两个心柱上的高压绕组首端连线处的引线采用T型连接方式，以使得两个心柱上的高压绕组并联后由一点引出。具体地，如图5所示，A柱和X柱两柱高压绕组的首端并联连接后由H点处引出，从而形成所述T型连接方式。

如图5、6所示，本实施例中，两柱低压绕组(即A柱和X柱)的出线端a1、x1和a2、x2各自分别引出。因此，该分裂变压器的两个半穿越阻抗完全相同，故可实现单机运行，也可实现双机运行，即可实现单个发电机单独运行，也可实现两个发电机同时运行，其运行方式灵活，且分裂短路阻抗大大增加。

对于现有的水电站用变压器，如果采用三相一体式变压器，则其运输重量超出道路的运输能力，而采用常规的单相变压器的话，运输能力又有相对的过剩，而通过采用本发明上述实施例中的两机一变式分裂变压器，由于该变压器的重量和尺寸介于常规的单相变压器和三相一体式变压器之间，因此采用该结构的分裂变压器，恰好与目前的道路的运输能力相当，从而可大大降低运输费用，因为大型变压器的运输费用占变压器的总费用比例较大。具体而言，采用本实施例中分裂变压器比采用单相普通变压器形式，其运输数量减少了一半，从而能有效地降低变压器运输费用，减少了费用成本。

本实施例中分裂变压器的绕组排列方式和器身结构与普通的单相变压器相同，并且比采用幅向分裂方式的变压器结构简单，同时大大提高了其分裂阻抗，能够保证产品的安全运行；减小了变压器占地面积和高压断路器的数量。具体来说，本实施例分裂变压器的组数为采用普通单相变压器的组数的一半，大大的减低了变压器的占地面积，减小了厂房土建的工程，同时高压侧断路器数量也减半，在很大程度上降低了电站的建设费用；降低了空载损耗。另外，采用该分裂变压器比采用普通的单相变压器减少了一半的旁柱，节省了硅钢片，降低了空载损耗，减少了运行成本；并且，本实施例中分裂变压器中的组配件数量如开关、高压套管、温度计、压力释放阀、油位计、端子箱、风冷控制柜是普通的单相变压器数量的一半。

从以上几点可以看出，本发明分裂变压器具有运行可靠、性能参数优越，价格更便宜的特点。

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 (9)

1.一种分裂变压器，包括铁心和绕组，所述绕组包括高压绕组、低压绕组和调压绕组，其特征在于，所述铁心采用四柱式结构，包括两个心柱和两个旁柱，两个心柱上绕组的绕制方向相反，且绕组在心柱上的绕制顺序由内向外依次为低压绕组、高压绕组和调压绕组，两个心柱上的高压绕组首尾并联连接，两个心柱上的低压绕组之间相互独立。

2.根据权利要求1所述的分裂变压器，其特征在于，对于所述两个心柱，每个心柱的容量为该分裂变压器额定容量的一半。

3.根据权利要求2所述的分裂变压器，其特征在于，所述两个心柱上，绕组的结构以及绕组的尺寸均相同。

4.根据权利要求1所述的分裂变压器，其特征在于，每个心柱上的高压绕组的上下两部分并联后引出，再将两个心柱上高压绕组首端并联连接后由高压套管引出；每个心柱上的低压绕组各自通过低压套管离相引出。

5.根据权利要求4所述的分裂变压器，其特征在于，两个心柱上的高压绕组首端并联连线处的引线采用T型连接方式。

6.根据权利要求1-5任一项所述的分裂变压器，其特征在于，每个心柱上还设有油道，所述油道采用十字花油道，以将心柱分隔为两部分。

7.根据权利要求6所述的分裂变压器，其特征在于，所述两个心柱的截面积相等，所述两个旁柱的截面积也相等，且旁柱的截面积为心柱的截面积的0.5倍。

8.根据权利要求1-5任一项所述的分裂变压器，其特征在于，所述两个心柱的磁通方向相反。

9.根据权利要求1-5任一项所述的分裂变压器，其特征在于，该变压器为单相分裂变压器。