CN111799074A - 单相调容调压变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单相调容调压变压器，涉及配电的技术领域，包括变压器铁芯、调容低压线圈组、调容高压线圈组、调压线圈、调容开关和调压开关，调容开关能够控制调容低压线圈组中多个调容低压线圈的串并联关系，以及调容高压线圈组中多个调容高压线圈的串并联关系，调容线圈串并联的关系切换实现了单相调容调压变压器不同容量运行状态的转换，调压开关控制调压线圈接入高压回路的线圈匝数，进而实现单相调容调压变压器的电压档位切换。本发明提供的单相变压器具备调容调压功能，能够在满足负荷分散地区调容调压需求的同时，有效地减少变压器设备成本投入。

Description

单相调容调压变压器

技术领域

本发明涉及配电的技术领域，尤其是涉及一种单相调容调压变压器。

背景技术

三相变压器在配电领域有比较广泛的应用，但三相变压器存在低压供电半径过大，线损严重，低压电缆用量较多的缺点，对于负荷分散的地区(低压供电半径大)，若采用三相变压器，必将增加投资和运行成本，这种应用场景下，单相变压器比三相变压器更有价格优势，通过单相变压器将高压线路靠近低压负荷，可以有效减少低压电缆的用量，从而达到节省成本的目的。

但是为了降低变压器的空载损耗，提高供电可靠性，往往要求变压器能够根据负载的大小、电压的高低调整到适合的容量以及合适的电压档位运行，但现有市场中，仅供应三相调容调压变压器，单相变压器不具备调容调压功能，对于负荷分散且要求变压器具备调容调压功能的地区，只能采用三相调容调压变压器，投资成本较大。

综上所述，现有技术中对于负荷分散且要求变压器具备调容调压功能的地区，变压器设备投资成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单相调容调压变压器，以缓解现有技术中对于负荷分散且要求变压器具备调容调压功能的地区，变压器设备投资成本较高的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种单相调容调压变压器，包括：变压器铁芯、调容低压线圈组、调容高压线圈组、调压线圈、调容开关和调压开关，其中，所述变压器铁芯包括：第一铁芯柱和第二铁芯柱，所述调容低压线圈组包括多个调容低压线圈，所述调容高压线圈组包括多个调容高压线圈；所述变压器铁芯的侧表面从内至外依次缠绕调容低压线圈和调容高压线圈，所述调压线圈缠绕在目标铁芯柱上的调容高压线圈的侧表面，所述目标铁芯柱为第一铁芯柱或第二铁芯柱；所述调容开关分别与所述调容低压线圈组和所述调容高压线圈组连接，所述调压开关与所述调压线圈连接；所述调容开关，用于控制所述调容低压线圈组中多个调容低压线圈的串并联关系，以及所述调容高压线圈组中多个调容高压线圈的串并联关系；所述调压开关，用于控制所述调压线圈接入高压回路的线圈匝数；当所述调容开关控制所述高压回路中的多个调容高压线圈处于并联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于并联关系时，所述单相调容调压变压器处于第一容量的运行状态；当所述调容开关控制所述高压回路中的多个调容高压线圈处于串联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于串联关系时，所述单相调容调压变压器处于第二容量的运行状态，所述第一容量大于所述第二容量。

在可选的实施方式中，所述调容低压线圈组包括：第一调容低压线圈和第二调容低压线圈，所述调容高压线圈组包括：第一调容高压线圈和第二调容高压线圈；所述第一铁芯柱的侧表面从内至外依次缠绕所述第一调容低压线圈和所述第一调容高压线圈，所述第二铁芯柱的侧表面从内至外依次缠绕所述第二调容低压线圈和所述第二调容高压线圈。

在可选的实施方式中，所述调压线圈缠绕在所述第二铁芯柱上的调容高压线圈的侧表面，所述调容开关包括联动的第一开关，第二开关，第三开关，第四开关，第五开关和第六开关；单相调容调压变压器的第一高压进线端分别与所述第一调容高压线圈的第一端和所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第一端和所述第二调容高压线圈的第一端连接，所述第一调容高压线圈的第二端分别与所述第二开关的第二端和所述第三开关的第一端连接，所述第三开关的第二端分别与所述第二调容高压线圈的第二端和所述调压线圈的中部连接，所述调压线圈预设多个抽头，且所述多个抽头分别与所述调压开关的多个定触头连接，所述调压开关的动触头与单相调容调压变压器的第二高压进线端连接；单相调容调压变压器的第一低压出线端分别与所述第一调容低压线圈的第一端和所述第四开关的第一端连接，所述第四开关的第二端分别与所述第五开关的第一端和所述第二调容低压线圈的第一端连接，所述第一调容低压线圈的第二端分别与所述第五开关的第二端和所述第六开关的第一端连接，所述第六开关的第二端分别与所述第二调容低压线圈的第二端和单相调容调压变压器的第二低压出线端连接；当所述第二开关和所述第五开关断开，且所述第一开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关闭合时，所述单相调容调压变压器处于所述第一容量的运行状态；当所述第二开关和所述第五开关闭合，且所述第一开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关断开时，所述单相调容调压变压器处于所述第二容量的运行状态。

在可选的实施方式中，所述单相调容调压变压器还包括：高压过渡电阻、低压过渡电阻和状态转换开关，所述状态转换开关包括联动的第七开关，第八开关，第九开关，第十开关，第十一开关和第十二开关；所述高压过渡电阻的第一端与所述第一调容高压线圈的第二端连接，所述高压过渡电阻的第二端与所述第七开关的第一端连接，所述第七开关的第二端分别与所述第八开关的第一端和所述单相调容调压变压器的第二高压进线端连接，所述第八开关的第二端与所述调压开关的动触头连接；所述第九开关的第一端与所述第二调容高压线圈的第二端连接，所述第九开关的第二端分别与所述第三开关的第二端和所述调压线圈的中部连接；所述低压过渡电阻的第一端与所述第一调容低压线圈的第二端连接，所述低压过渡电阻的第二端与所述第十开关的第一端连接，所述第十开关的第二端分别与所述第十一开关的第一端、所述第十二开关的第一端和所述单相调容调压变压器的第二低压出线端连接，所述第十一开关的第二端与所述第六开关的第二端连接，所述第十二开关的第二端与所述第二调容低压线圈的第二端连接；当所述第七开关和所述第十开关闭合，且所述第八开关、所述第九开关、所述第十一开关和所述第十二开关断开时，所述单相调容调压变压器处于调容调压转换状态。

在可选的实施方式中，所述第一调容高压线圈的第一端为所述第一调容高压线圈的出线端，所述第一调容低压线圈的第一端为所述第一调容低压线圈的出线端。

在可选的实施方式中，所述第一调容高压线圈与所述第二调容高压线圈规格相同，所述第一调容低压线圈与所述第二调容低压线圈规格相同。

在可选的实施方式中，所述第一调容高压线圈采用的电磁线截面积为目标常规单相变压器的高压线圈采用的电磁线截面积的一半，所述第一调容高压线圈的匝数为所述目标常规单相变压器的高压线圈的额定总匝数，其中，所述目标常规单相变压器的容量等于所述第一容量；所述第一调容低压线圈采用的电磁线截面积为所述目标常规单相变压器的低压线圈采用的电磁线截面积的一半，所述第一调容低压线圈的匝数为目标常规单相变压器的低压线圈的额定总匝数。

在可选的实施方式中，所述调压线圈采用的电磁线截面积等于所述目标常规单相变压器的调压线圈采用的电磁线截面积，所述调压线圈的匝数与所述目标常规单相变压器的高压线圈的额定总匝数的比值等于所述单相调容调压变压器的预设调压范围的总幅度。

在可选的实施方式中，所述调容开关包括：油浸式开关；所述调压开关包括：油浸式开关。

在可选的实施方式中，所述状态转换开关包括：真空管。

本发明提供的单相调容调压变压器，包括：变压器铁芯、调容低压线圈组、调容高压线圈组、调压线圈、调容开关和调压开关，其中，变压器铁芯包括：第一铁芯柱和第二铁芯柱，调容低压线圈组包括多个调容低压线圈，调容高压线圈组包括多个调容高压线圈；变压器铁芯的侧表面从内至外依次缠绕调容低压线圈和调容高压线圈，调压线圈缠绕在目标铁芯柱上的调容高压线圈的侧表面，目标铁芯柱为第一铁芯柱或第二铁芯柱；调容开关分别与调容低压线圈组和调容高压线圈组连接，调压开关与调压线圈连接；调容开关，用于控制调容低压线圈组中多个调容低压线圈的串并联关系，以及调容高压线圈组中多个调容高压线圈的串并联关系；调压开关，用于控制调压线圈接入高压回路的线圈匝数；当调容开关控制高压回路中的多个调容高压线圈处于并联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于并联关系时，单相调容调压变压器处于第一容量的运行状态；当调容开关控制高压回路中的多个调容高压线圈处于串联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于串联关系时，单相调容调压变压器处于第二容量的运行状态，第一容量大于第二容量。

现有技术中，对于负荷分散且要求变压器具备调容调压功能的地区，只能采用三相调容调压变压器，变压器设备投资成本较高。本发明提供了一种单相调容调压变压器，包括：变压器铁芯、调容低压线圈组、调容高压线圈组、调压线圈、调容开关和调压开关，调容开关能够控制调容低压线圈组中多个调容低压线圈的串并联关系，以及调容高压线圈组中多个调容高压线圈的串并联关系，调容线圈串并联的关系切换实现了单相调容调压变压器不同容量运行状态的转换，调压开关控制调压线圈接入高压回路的线圈匝数，进而实现单相调容调压变压器的电压档位切换。本发明提供的单相变压器具备调容调压功能，能够在满足负荷分散地区调容调压需求的同时，有效地减少变压器设备成本投入。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种单相调容调压变压器铁芯线圈分布示意图；

图2为本发明实施例提供的一种单相调容调压变压器的调容原理图；

图3为本发明实施例提供的一种单相调容调压变压器处于第一容量的运行状态时的等效电路图；

图4为本发明实施例提供的一种单相调容调压变压器处于第二容量的运行状态时的等效电路图；

图5为本发明实施例提供的一种可选的有载调容调压变压器的等效电路图；

图6为本发明实施例提供的一种常规的变压器接线方式的有载调容调压变压器的等效电路图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

调容调压变压器能够根据负载的大小，电压的高低调整到适合的容量以及合适的电压档位运行，这样能够大大降低变压器的空载损耗，提高供电可靠性，因此调容调压变压器已大批量应用在电网中。但现有技术中生产的调容调压变压器都是三相的，因为三相调容调压变压器的三相高压侧绕组组合成三角形接法，即可控制变压器运行在大容量状态；三相高压侧绕组组合成星形接法，即可控制变压器运行在小容量状态，也就是说，三相调容调压变压器通过三相高压绕组的配合可实现调容功能，而单相变压器没有三相高压绕组，因此无法采用此原理进行调容，现有技术中没有单相调容调压变压器。且对于负荷分散的地区，若采用三相调容调压变压器，由于其低压供电半径过大，线损严重，低压电缆用量也较多，必将增加投资和运行成本，有鉴于此，本发明提供了一种单相调容调压变压器，用以缓解上文中所提出的技术问题。

实施例一

图1为本发明实施例的一种单相调容调压变压器铁芯线圈分布示意图，如图1所示，单相调容调压变压器包括：变压器铁芯1、调容低压线圈组3、调容高压线圈组5、调压线圈7、调容开关(图1中未示出)和调压开关(图1中未示出)，其中，变压器铁芯1包括：第一铁芯柱11和第二铁芯柱12，调容低压线圈组3包括多个调容低压线圈，调容高压线圈组5包括多个调容高压线圈。

变压器铁芯1的侧表面从内至外依次缠绕调容低压线圈和调容高压线圈，调压线圈7缠绕在目标铁芯柱上的调容高压线圈的侧表面，目标铁芯柱为第一铁芯柱11或第二铁芯柱12；调容开关分别与调容低压线圈组3和调容高压线圈组5连接，调压开关与调压线圈7连接。

调容开关，用于控制调容低压线圈组3中多个调容低压线圈的串并联关系，以及调容高压线圈组5中多个调容高压线圈的串并联关系。

调压开关，用于控制调压线圈7接入高压回路的线圈匝数。

具体的，上文中描述了单相调容调压变压器的基本组成结构，对于调容低压线圈组3与变压器铁芯1之间的第一绝缘层2、调容低压线圈组3与调容高压线圈组5之间的第二绝缘层4、以及调容高压线圈组5与调压线圈7之间的第三绝缘层6属于常规变压器的必要组成结构，本领域技术人员均知晓上述结构之间的应设置绝缘层，所以此处不再赘述，本实施例重点描述铁芯以及线圈之间的结构关系。

如图1所示，调容低压线圈组3与调容高压线圈组5缠绕在第一铁芯柱11和第二铁芯柱12的侧表面上，也就是说，调容低压线圈组3与调容高压线圈组5中线圈的数量均是偶数，本发明实施例不对调容低压线圈组3与调容高压线圈组5中线圈的数量进行具体限制，用户可以根据实际需求进行设定。若调容低压线圈组3包括2个调容低压线圈，调容高压线圈组5包括2个调容高压线圈，则第一铁芯柱11和第二铁芯柱12由内到外分别缠绕1个调容低压线圈和1个调容高压线圈，且线圈缠绕时，调容低压线圈靠近铁芯柱，调容高压线圈分布在调容低压线圈的侧表面，调压线圈7分布在任意一个变压器铁芯柱上的调容高压线圈的侧表面。

调容开关与调容高、低压线圈组相连接，用于调整调容低压线圈组3内调容低压线圈之间的串并联关系以及调容高压线圈组5内调容高压线圈之间的串并联关系，进而影响单相调容调压变压器的容量。

在本发明实施例中，调容开关在进行开关动作时，调容高压线圈之间的串并联关系与调容低压线圈之间的串并联关系可以理解为联动的，当高压回路中的多个调容高压线圈处于并联关系时，低压回路中的多个调容低压线圈也处于并联关系；当高压回路中的多个调容高压线圈处于串联关系时，低压回路中的多个调容低压线圈也处于串联关系。

调压开关与调压线圈7相连接，用于控制调压线圈7接入高压回路的线圈匝数，进而实现单相调容调压变压器的电压档位调整。

当调容开关控制高压回路中的多个调容高压线圈处于并联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于并联关系时，单相调容调压变压器处于第一容量的运行状态；当调容开关控制高压回路中的多个调容高压线圈处于串联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于串联关系时，单相调容调压变压器处于第二容量的运行状态，第一容量大于第二容量。

本发明提供的单相调容调压变压器，包括：变压器铁芯1、调容低压线圈组3、调容高压线圈组5、调压线圈7、调容开关和调压开关，其中，变压器铁芯1包括：第一铁芯柱11和第二铁芯柱12，调容低压线圈组3包括多个调容低压线圈，调容高压线圈组5包括多个调容高压线圈；变压器铁芯1的侧表面从内至外依次缠绕调容低压线圈和调容高压线圈，调压线圈7缠绕在目标铁芯柱上的调容高压线圈的侧表面，目标铁芯柱为第一铁芯柱11或第二铁芯柱12；调容开关分别与调容低压线圈组3和调容高压线圈组5连接，调压开关与调压线圈7连接；调容开关，用于控制调容低压线圈组3中多个调容低压线圈的串并联关系，以及调容高压线圈组5中多个调容高压线圈的串并联关系；调压开关，用于控制调压线圈7接入高压回路的线圈匝数；当调容开关控制高压回路中的多个调容高压线圈处于并联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于并联关系时，单相调容调压变压器处于第一容量的运行状态；当调容开关控制高压回路中的多个调容高压线圈处于串联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于串联关系时，单相调容调压变压器处于第二容量的运行状态，第一容量大于第二容量。

现有技术中，对于负荷分散且要求变压器具备调容调压功能的地区，只能采用三相调容调压变压器，变压器设备投资成本较高。本发明提供了一种单相调容调压变压器，包括：变压器铁芯1、调容低压线圈组3、调容高压线圈组5、调压线圈7、调容开关和调压开关，调容开关能够控制调容低压线圈组3中多个调容低压线圈的串并联关系，以及调容高压线圈组5中多个调容高压线圈的串并联关系，调容线圈串并联的关系切换实现了单相调容调压变压器不同容量运行状态的转换，调压开关控制调压线圈7接入高压回路的线圈匝数，进而实现单相调容调压变压器的电压档位切换。本发明提供的单相变压器具备调容调压功能，能够在满足负荷分散地区调容调压需求的同时，有效地减少变压器设备成本投入。

通过上文中的描述可知，调容低压线圈组3和调容高压线圈组5可以根据实际需求设置多个线圈，下面对其中的一种可选的实施方式进行详细的描述，以调容低压线圈组3包括2个调容低压线圈和调容高压线圈组5包括2个调容高压线圈为例，调容低压线圈组3包括：第一调容低压线圈a1a2和第二调容低压线圈x1x2，调容高压线圈组5包括：第一调容高压线圈A1A2和第二调容高压线圈X1X2。可选的，第一调容高压线圈A1A2与第二调容高压线圈X1X2规格相同，第一调容低压线圈a1a2与第二调容低压线圈x1x2规格相同。

第一铁芯柱11的侧表面从内至外依次缠绕第一调容低压线圈a1a2和第一调容高压线圈A1A2，第二铁芯柱12的侧表面从内至外依次缠绕第二调容低压线圈x1x2和第二调容高压线圈X1X2。

结合上文中对单相调容调压变压器运行状态的描述，可以得到图2所示的单相调容调压变压器的调容原理图，图2左侧表示单相调容调压变压器处于第一容量(下文中简称大容量)的运行状态，图2右侧表示单相调容调压变压器处于第二容量(下文中简称小容量)的运行状态，图2中，A表示单相调容调压变压器的第一高压进线端，X表示单相调容调压变压器的第二高压进线端；a表示单相调容调压变压器的第一低压出线端，x表示单相调容调压变压器的第二低压出线端，a1、a2分别表示第一调容低压线圈a1a2的进线端和出线端，A1、A2分别表示第一调容高压线圈A1A2的进线端和出线端，x1、x2分别表示第二调容低压线圈x1x2的进线端和出线端，X1、X2分别表示第二调容高压线圈X1X2的进线端和出线端，线圈的进线端是指绕线时靠近铁芯柱内侧的一端，线圈的出线端是指绕线时靠近外侧的一端。

根据变压器相关知识分析可知，图2中变压器由左侧大容量运行状态变为右侧小容量运行状态时，因为2个调容高压线圈和2个调容低压线圈由并联变为了串联，小容量运行时的变压器的匝电压将变为大容量时的一半，铁芯中的磁密也将变为大容量时的一半，变压器空载损耗近似同磁密的平方成正比，这样小容量运行时变压器的空载损耗将变为大容量时的四分之一，同理分析变压器空载电流也将变为四分之一以下。

第一调容低压线圈a1a2和第二调容低压线圈x1x2串联，以及第一调容高压线圈A1A2和第二调容高压线圈X1X2串联后，高压回路及低压回路中的电阻均变为原来的四倍，定义小容量为大容量的四分之一，小容量额定电流将变为原来四分之一，变压器的负载损耗同线圈的直流电阻成正比，以及同额定电流的平方成正比，这样变压器小容量的负载损耗也变为大容量时的四分之一。变压器的短路阻抗根据小容量下线圈形状不变，而电压变为原来一半及电流变为原来四分之一，匝电压变为原来一半的变化规律，可计算变压器短路阻抗的百分比不变。根据相关单相变压器标准，本发明实施例中的单相调容调压变压器中的线圈之间的连接关系由图2左侧转换为图2右侧后，小容量为大容量时的四分之一。

可选的，调压线圈7缠绕在第二铁芯柱12上的调容高压线圈的侧表面，调容开关包括联动的第一开关J1，第二开关J2，第三开关J3，第四开关J4，第五开关J5和第六开关J6，图3为本发明实施例提供的一种单相调容调压变压器处于第一容量的运行状态时的等效电路图，图4为本发明实施例提供的一种单相调容调压变压器处于第二容量的运行状态时的等效电路图。

如图3和图4所示，单相调容调压变压器的第一高压进线端A分别与第一调容高压线圈A1A2的第一端和第一开关J1的第一端连接，第一开关J1的第二端分别与第二开关J2的第一端和第二调容高压线圈X1X2的第一端连接，第一调容高压线圈A1A2的第二端分别与第二开关J2的第二端和第三开关J3的第一端连接，第三开关J3的第二端分别与第二调容高压线圈X1X2的第二端和调压线圈7的中部连接，调压线圈7预设多个抽头，且多个抽头分别与调压开关K1的多个定触头连接，调压开关K1的动触头与单相调容调压变压器的第二高压进线端X连接。

单相调容调压变压器的第一低压出线端a分别与第一调容低压线圈a1a2的第一端和第四开关J4的第一端连接，第四开关J4的第二端分别与第五开关J5的第一端和第二调容低压线圈x1x2的第一端连接，第一调容低压线圈a1a2的第二端分别与第五开关J5的第二端和第六开关J6的第一端连接，第六开关J6的第二端分别与第二调容低压线圈x1x2的第二端和单相调容调压变压器的第二低压出线端x连接。

当第二开关J2和第五开关J5断开，且第一开关J1、第三开关J3、第四开关J4和第六开关J6闭合时，第一调容高压线圈A1A2和第二调容高压线圈X1X2处于并联状态，第一调容低压线圈a1a2和第二调容低压线圈x1x2处于并联状态，此时单相调容调压变压器处于第一容量的运行状态；当第二开关J2和第五开关J5闭合，且第一开关J1、第三开关J3、第四开关J4和第六开关J6断开时，第一调容高压线圈A1A2和第二调容高压线圈X1X2处于串联状态，第一调容低压线圈a1a2和第二调容低压线圈x1x2处于串联状态，此时单相调容调压变压器处于第二容量的运行状态。调压开关K1的动触头与不同的定触头闭合，即代表单相调容调压变压器处于不同的电压档位。可选的，调容开关(第一开关J1，第二开关J2，第三开关J3，第四开关J4，第五开关J5和第六开关J6)包括：油浸式开关；调压开关K1包括：油浸式开关，油浸式开关是考虑到实用性以及成本的选择，若调容开关及调压开关K1选择真空管，则会相应的增大变压器体积以及增加材料成本。

本发明实施例在进行调压设计时采用了公共的调压线圈7，将串并联后的调容高压线圈接在公共调压线圈7中部，而不是每个调容高压线圈上均设置调压部分，如果在每个调容高压线圈上设置调压部分，则需要同时对这两段高压线圈进行同步调压。本发明实施例的公共的调压线圈7的设计简化了调压开关K1的要求，同时保持了调压范围在大小容量下，调压范围的中部对称，例如，若串并联后的调容高压线圈接在公共调压线圈7中部，则正负两边调压范围一样，可满足±2×2.5％(取值为示例性的)的调压要求；若串并联后的调容高压线圈接在公共调压线圈7的其他非中部的位置，则实现的调压范围可能变成-2.5％～+3×2.5％，无法满足正常要求。

上文中描述了单相调容调压变压器运行在不同容量状态下的电路连接情况，如果第一容量与第二容量直接进行切换(开关带电切换)或者电压档位直接切换(开关带电切换)，那么会在变压器油中产生电弧，久而久之变压器油碳化，则需要进行定期滤油，增加了运维负担。为了解决上述问题，如图5所示，在一个可选的实施方式中，单相调容调压变压器还包括：高压过渡电阻R、低压过渡电阻r和状态转换开关，状态转换开关包括联动的第七开关J7，第八开关J8，第九开关J9，第十开关J10，第十一开关J11和第十二开关J12。

高压过渡电阻R的第一端与第一调容高压线圈A1A2的第二端连接，高压过渡电阻R的第二端与第七开关J7的第一端连接，第七开关J7的第二端分别与第八开关J8的第一端和单相调容调压变压器的第二高压进线端连接，第八开关J8的第二端与调压开关K1的动触头连接。

第九开关J9的第一端与第二调容高压线圈X1X2的第二端连接，第九开关J9的第二端分别与第三开关J3的第二端和调压线圈7的中部连接。

低压过渡电阻r的第一端与第一调容低压线圈a1a2的第二端连接，低压过渡电阻r的第二端与第十开关J10的第一端连接，第十开关J10的第二端分别与第十一开关J11的第一端、第十二开关J12的第一端和单相调容调压变压器的第二低压出线端连接，第十一开关J11的第二端与第六开关J6的第二端连接，第十二开关J12的第二端与第二调容低压线圈x1x2的第二端连接。

当第七开关J7和第十开关J10闭合，且第八开关J8、第九开关J9、第十一开关J11和第十二开关J12断开时，单相调容调压变压器处于调容调压转换状态。

具体的，上文中描述的带有高、低压过渡电阻r以及状态转换开关的变压器为一种可选的有载调容调压变压器的等效电路结构，采用图5中的电路结构，单相调容调压变压器在需要进行调容或调压时，控制第七开关J7和第十开关J10闭合，同时控制第八开关J8、第九开关J9、第十一开关J11和第十二开关J12断开，此时，接通了高压过渡电阻R以及低压过渡电阻r的回路，保持了供电连续性，同时断开了调容开关和调压开关K1所在的回路，然后调容开关可以在不带电的情况下切换调容高、低压线圈之间的串并联关系，调压开关K1可以在不带电的情况下进行电压档位切换，切换完毕，再控制第七开关J7和第十开关J10断开，同时控制第八开关J8、第九开关J9、第十一开关J11和第十二开关J12闭合，以断开高压过渡电阻R以及低压过渡电阻r的回路，同时接通调容开关和调压开关K1所在的回路，完成整个有载调容和/或调压的过程。

通过上文中的描述可知，在设置了高压过渡电阻R、低压过渡电阻r和状态转换开关后，可以确保调容开关和调压开关K1均在不带电情况下进行切换操作，可选的，状态转换开关包括：真空管，也即，状态转换开关优选采用真空管，因为真空管在进行断开及闭合时不会产生电弧，能够免除变压器定期滤油的维护工作。

在一个可选的实施方式中，第一调容高压线圈A1A2的第一端为第一调容高压线圈A1A2的出线端，第一调容低压线圈a1a2的第一端为第一调容低压线圈a1a2的出线端。

具体的，按照现有技术中常规的变压器接线方式，一般是将变压器的高压进线端与调容高压线圈的进线端相连接，变压器的低压出线端与调容低压线圈的进线端相连接，按照此种方式进行接线后，其等效电路图如图6所示(以大容量的运行状态为例)，图6中的电路结构也可以完成上述的单相有载调容调压变压器的功能，但是与图3中的单相调容调压变压器处于大容量的运行状态时的等效电路图相比，调压线圈7分布在第二铁芯柱12上的第二调容高压线圈X1X2的外侧，同第二调容高压线圈X1X2出线侧最近，在本发明实施例中即与X2端最近，但是图6中的接线方式中，却让调压线圈7与第二调容高压线圈X1X2的进线端X1相连接，这样第二调容高压线圈X1X2与调压线圈7之间的第三绝缘层6必须要承受变压器的高低压侧耐压，对于10Kv，第三绝缘层6的厚度需要达到5mm以上，同时因为第一调容高压线圈A1A2和第二调容高压线圈X1X2和调压线圈7(Y5-Y1)的绕向一致，由变压器原理可知X1同Y3连接后，Y5将为低电压档位，而Y1为高电压档位，这将同常规Y5为高档位，Y1低档位不同，改变标号习惯才能解决。如果要改善上述状况，图1中两层高压线圈绕制，绕向相反可以解决，但对于一些绕向确定，并且出线位置也一定的变压器例如卷铁芯单相变压器，这一方案无法实施。

而图3中的接线方式，其特征是不经过调容开关和调压开关K1而直接同变压器进出线端连接的唯一线圈端部，是外层未分布调压线圈7的第一调容高压线圈A1A2的出线端A2和第一调容低压线圈a1a2的出线端a2而非进线端A1和a1。这样接线后，调压线圈7中Y3同第二调容高压线圈X1X2的出线端X2连接，第二调容高压线圈X1X2与调压线圈7之间的第三绝缘层6，仅需承受变压器调压范围，单向的幅值，这一绝缘厚度需要0.5mm左右即可，与图6的设计相比，图3能够降低第三绝缘层6的厚度，减小设备尺寸，从而降低了整体的成本，同时也与常规变压器的电压档位编号习惯一致，用户体验较好。

在一个可选的实施方式中，第一调容高压线圈A1A2采用的电磁线截面积为目标常规单相变压器的高压线圈采用的电磁线截面积的一半，第一调容高压线圈A1A2的匝数为目标常规单相变压器的高压线圈的额定总匝数，其中，目标常规单相变压器的容量等于第一容量。

第一调容低压线圈a1a2采用的电磁线截面积为目标常规单相变压器的低压线圈采用的电磁线截面积的一半，第一调容低压线圈a1a2的匝数为目标常规单相变压器的低压线圈的额定总匝数。

调压线圈7采用的电磁线截面积等于目标常规单相变压器的调压线圈7采用的电磁线截面积，调压线圈7的匝数与目标常规单相变压器的高压线圈的额定总匝数的比值等于单相调容调压变压器的预设调压范围的总幅度。

具体的，基于上述条件对线圈匝数以及截面积进行设定后，能够确保本发明实施例提供的单相调容调压变压器的外观尺寸与目标常规单相变压器的尺寸几乎一致，由于调压线圈7占用的尺寸一般较少，因此其铁芯也几乎与目标常规单相变压器的铁芯一致，只是电磁线规格略变，生产厂家仍能用常规单相变压器的工装设备进行生产，且申请人对本发明实施例提供的变压器进行了成本验证，铁芯及线圈部分成本仅略微上涨，几乎不变。

对于调压线圈7匝数的设定，下面举例说明，若单相调容调压变压器的预设调压范围为±2×2.5％，也即，预设调压范围的总幅度为10％，则调压线圈7的匝数应为目标常规单相变压器的高压线圈的额定总匝数的10％。

上文中对本发明实施例提供的单相调容调压变压器的线圈分布、等效电路结构以及工作原理进行了详细的介绍，与现有技术相比，本发明实施例提供了一种新型的单相变压器，能够在不断电的前提下实现调容调压功能，其特有的接线方式减少了第三绝缘层6的厚度，减小了设备尺寸，从而降低了整体成本；其外观尺寸与常规等容量单相变压器几乎一致，因此铁芯也几乎一致，只是电磁线规格略变，厂家仍能用常规单相变压器的工装设备生产，并且其制造成本与常规变压器相比也几乎不变。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种单相调容调压变压器，其特征在于，包括：变压器铁芯、调容低压线圈组、调容高压线圈组、调压线圈、调容开关和调压开关，其中，所述变压器铁芯包括：第一铁芯柱和第二铁芯柱，所述调容低压线圈组包括多个调容低压线圈，所述调容高压线圈组包括多个调容高压线圈；

所述变压器铁芯的侧表面从内至外依次缠绕调容低压线圈和调容高压线圈，所述调压线圈缠绕在目标铁芯柱上的调容高压线圈的侧表面，所述目标铁芯柱为第一铁芯柱或第二铁芯柱；所述调容开关分别与所述调容低压线圈组和所述调容高压线圈组连接，所述调压开关与所述调压线圈连接；

所述调容开关，用于控制所述调容低压线圈组中多个调容低压线圈的串并联关系，以及所述调容高压线圈组中多个调容高压线圈的串并联关系；

所述调压开关，用于控制所述调压线圈接入高压回路的线圈匝数；

当所述调容开关控制所述高压回路中的多个调容高压线圈处于并联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于并联关系时，所述单相调容调压变压器处于第一容量的运行状态；当所述调容开关控制所述高压回路中的多个调容高压线圈处于串联关系，且低压回路中的多个调容低压线圈处于串联关系时，所述单相调容调压变压器处于第二容量的运行状态，所述第一容量大于所述第二容量。

2.根据权利要求1所述的单相调容调压变压器，其特征在于，所述调容低压线圈组包括：第一调容低压线圈和第二调容低压线圈，所述调容高压线圈组包括：第一调容高压线圈和第二调容高压线圈；

所述第一铁芯柱的侧表面从内至外依次缠绕所述第一调容低压线圈和所述第一调容高压线圈，所述第二铁芯柱的侧表面从内至外依次缠绕所述第二调容低压线圈和所述第二调容高压线圈。

3.根据权利要求2所述的单相调容调压变压器，其特征在于，所述调压线圈缠绕在所述第二铁芯柱上的调容高压线圈的侧表面，所述调容开关包括联动的第一开关，第二开关，第三开关，第四开关，第五开关和第六开关；

单相调容调压变压器的第一高压进线端分别与所述第一调容高压线圈的第一端和所述第一开关的第一端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第一端和所述第二调容高压线圈的第一端连接，所述第一调容高压线圈的第二端分别与所述第二开关的第二端和所述第三开关的第一端连接，所述第三开关的第二端分别与所述第二调容高压线圈的第二端和所述调压线圈的中部连接，所述调压线圈预设多个抽头，且所述多个抽头分别与所述调压开关的多个定触头连接，所述调压开关的动触头与单相调容调压变压器的第二高压进线端连接；

单相调容调压变压器的第一低压出线端分别与所述第一调容低压线圈的第一端和所述第四开关的第一端连接，所述第四开关的第二端分别与所述第五开关的第一端和所述第二调容低压线圈的第一端连接，所述第一调容低压线圈的第二端分别与所述第五开关的第二端和所述第六开关的第一端连接，所述第六开关的第二端分别与所述第二调容低压线圈的第二端和单相调容调压变压器的第二低压出线端连接；

当所述第二开关和所述第五开关断开，且所述第一开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关闭合时，所述单相调容调压变压器处于所述第一容量的运行状态；当所述第二开关和所述第五开关闭合，且所述第一开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第六开关断开时，所述单相调容调压变压器处于所述第二容量的运行状态。

4.根据权利要求3所述的单相调容调压变压器，其特征在于，所述单相调容调压变压器还包括：高压过渡电阻、低压过渡电阻和状态转换开关，所述状态转换开关包括联动的第七开关，第八开关，第九开关，第十开关，第十一开关和第十二开关；

所述高压过渡电阻的第一端与所述第一调容高压线圈的第二端连接，所述高压过渡电阻的第二端与所述第七开关的第一端连接，所述第七开关的第二端分别与所述第八开关的第一端和所述单相调容调压变压器的第二高压进线端连接，所述第八开关的第二端与所述调压开关的动触头连接；

所述第九开关的第一端与所述第二调容高压线圈的第二端连接，所述第九开关的第二端分别与所述第三开关的第二端和所述调压线圈的中部连接；

所述低压过渡电阻的第一端与所述第一调容低压线圈的第二端连接，所述低压过渡电阻的第二端与所述第十开关的第一端连接，所述第十开关的第二端分别与所述第十一开关的第一端、所述第十二开关的第一端和所述单相调容调压变压器的第二低压出线端连接，所述第十一开关的第二端与所述第六开关的第二端连接，所述第十二开关的第二端与所述第二调容低压线圈的第二端连接；

当所述第七开关和所述第十开关闭合，且所述第八开关、所述第九开关、所述第十一开关和所述第十二开关断开时，所述单相调容调压变压器处于调容调压转换状态。

5.根据权利要求3所述的单相调容调压变压器，其特征在于，所述第一调容高压线圈的第一端为所述第一调容高压线圈的出线端，所述第一调容低压线圈的第一端为所述第一调容低压线圈的出线端。

6.根据权利要求2所述的单相调容调压变压器，其特征在于，所述第一调容高压线圈与所述第二调容高压线圈规格相同，所述第一调容低压线圈与所述第二调容低压线圈规格相同。

7.根据权利要求2所述的单相调容调压变压器，其特征在于，

所述第一调容高压线圈采用的电磁线截面积为目标常规单相变压器的高压线圈采用的电磁线截面积的一半，所述第一调容高压线圈的匝数为所述目标常规单相变压器的高压线圈的额定总匝数，其中，所述目标常规单相变压器的容量等于所述第一容量；

所述第一调容低压线圈采用的电磁线截面积为所述目标常规单相变压器的低压线圈采用的电磁线截面积的一半，所述第一调容低压线圈的匝数为目标常规单相变压器的低压线圈的额定总匝数。

8.根据权利要求7所述的单相调容调压变压器，其特征在于，

所述调压线圈采用的电磁线截面积等于所述目标常规单相变压器的调压线圈采用的电磁线截面积，所述调压线圈的匝数与所述目标常规单相变压器的高压线圈的额定总匝数的比值等于所述单相调容调压变压器的预设调压范围的总幅度。

9.根据权利要求1所述的单相调容调压变压器，其特征在于，所述调容开关包括：油浸式开关；所述调压开关包括：油浸式开关。

10.根据权利要求4所述的单相调容调压变压器，其特征在于，所述状态转换开关包括：真空管。

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