CN112397294B - 一种铁心及绕组结构、牵引变压器 - Google Patents

一种铁心及绕组结构、牵引变压器 Download PDF

Info

Publication number
CN112397294B
CN112397294B CN201910739756.0A CN201910739756A CN112397294B CN 112397294 B CN112397294 B CN 112397294B CN 201910739756 A CN201910739756 A CN 201910739756A CN 112397294 B CN112397294 B CN 112397294B
Authority
CN
China
Prior art keywords
winding
voltage
core
low
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910739756.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112397294A (zh
Inventor
刘建勋
满瑞
方万民
伊新萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tbea Super High Voltage Electric Co ltd
Tebian Electric Ltd By Share Ltd
TBEA Intelligent Electric Co Ltd
TBEA Beijing Tianjin Hebei Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Tbea Super High Voltage Electric Co ltd
Tebian Electric Ltd By Share Ltd
TBEA Intelligent Electric Co Ltd
TBEA Beijing Tianjin Hebei Intelligent Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tbea Super High Voltage Electric Co ltd, Tebian Electric Ltd By Share Ltd, TBEA Intelligent Electric Co Ltd, TBEA Beijing Tianjin Hebei Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Tbea Super High Voltage Electric Co ltd
Priority to CN201910739756.0A priority Critical patent/CN112397294B/zh
Publication of CN112397294A publication Critical patent/CN112397294A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112397294B publication Critical patent/CN112397294B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2895—Windings disposed upon ring cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306—Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/16—Toroidal transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F2038/006—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions matrix transformer consisting of several interconnected individual transformers working as a whole

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

本发明公开一种铁心及绕组结构，包括铁心和绕组单元，铁心包括第一心柱和第二心柱，所述绕组单元包括第一绕组单元和第二绕组单元，所述第一绕组单元和第二绕组单元分别绕制在第一心柱和第二心柱上，所述第一绕组单元为AT供电方式的绕组，所述第二绕组单元为直接供电方式的绕组。相应地，还公开一种牵引变压器，通过采用上述结构的牵引变压器，实现了一台牵引变压器同时满足AT供电方式和直接供电方式的需求。

Description

一种铁心及绕组结构、牵引变压器
技术领域
本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种铁心及绕组结构、牵引变压器。
背景技术
目前，铁路牵引供电方式有多种类型，其中AT供电(Auto Transformer SupplySystem OfElectric Traction，电力牵引AT供电方式)和直接供电两种方式占大多数。在电气化铁路不断建设和铁路网不断完善的过程中，有些牵引变电所中出现上述两种供电方式同时存在的现象。此时，传统的牵引变压器，是按照对应于供电方式的不同，生产制造不同的牵引变压器，将不同的牵引变压器安装后运行在同一个牵引变电所中，给不同的铁路牵引网供电。由于单独独立的不同供电方式的牵引变压器，各自配备有不同的组配件，不仅使变压器本身材料消耗多、生产加工效率低、设备的整体成本高，而且因变压器占地面积大，变压器的二次保护设备多、维护维修工作量大，使得变电所投资建设成本也高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种可同时提供两种供电方式的铁心及绕组结构，以及包含该结构的牵引变压器。
为了实现上述目的，本发明提供一种铁心及绕组结构，包括铁心和绕组单元，所述铁心包括第一心柱和第二心柱，所述绕组单元包括第一绕组单元和第二绕组单元，所述第一绕组单元和第二绕组单元分别绕制在第一心柱和第二心柱上，
所述第一绕组单元为用于AT供电方式的绕组，所述第二绕组单元为用于直接供电方式的绕组。
可选地，所述第一绕组单元包括第一低压绕组、第二低压绕组、以及第一高压绕组，第一低压绕组、第二低压绕组、以及第一高压绕组从内向外依次绕制在所述第一心柱上，或，第二低压绕组、第一低压绕组、以及第一高压绕组从内向外依次绕制在所述第一心柱上，
所述第二绕组单元包括第三低压绕组和第三高压绕组，第三低压绕组和第三高压绕组从内向外依次绕制在所述第二心柱上。
可选地，第一高压绕组包括两个出线端子，即出线端子A和出线端子X，第三高压绕组包括两个出线端子，即出线端子C和出线端子Z，
第一高压绕组的绕线方向与第三高压绕组的绕线方向相反，出线端子X与出线端子Z联接后引出形成引出端子B，出线端子A、引出端子B和出线端子C分别用于与电网系统的火线连接，其中AB和BC之间的电压值大小相等且均构成电网系统的线电压。
可选地，第一低压绕组包括两个出线端子，即出线端子a1和出线端子x1，第二低压绕组包括两个出线端子，即出线端子a2和出线端子x2，
出线端子a1、x1、a2、x2分别引出，或，出线端子x2与出线端子a1联接后引出，或出线端子a2与出线端子x1联接后引出。
可选地，第三低压绕组包括两个出线端子，即出线端子a3和出线端子x3，
出线端子a3和出线端子x3分别引出，或，第三低压绕组的出线端子x3与第一低压绕组的出线端子x1和第二低压绕组的出线端子a2联接后引出，或，第三低压绕组的出线端子a3与第一低压绕组的出线端子a1和第二低压绕组的出线端子x2联接后引出。
可选地，第一绕组单元还包括第一调压绕组，第二绕组单元还包括第二调压绕组，第一调压绕组绕制在第一高压绕组的外侧，第二调压绕组绕制在第三高压绕组的外侧。
相应地，本发明还提供一种牵引变压器，包括如上所述的铁心及绕组结构。
可选地，所述铁心采用三柱式结构，其包括三个心柱，分别为所述第一心柱、中间心柱、以及所述第二心柱，所述第一心柱和所述第二心柱分别设置在中间心柱的两侧，或，
所述铁心采用四柱式结构，其包括两个心柱和两个旁柱，两个心柱分别为所述第一心柱和所述第二心柱，两个旁柱分别设置在所述第一心柱和所述第二心柱的外侧。
可选地，所述铁心采用三柱式结构，所述第一心柱、所述中间心柱、所述第二心柱、上轭、以及下轭的截面积均相等；
所述铁心采用四柱式结构，第一心柱的截面积与第二心柱的截面积相等，所述旁柱的截面积与上轭、下轭的截面积相等，且所述第一心柱的截面积是所述旁柱的截面积的2倍。
可选地，所述牵引变压器为油浸式变压器。
本发明的有益效果：本发明的铁心及绕组结构，能够同时提供两种供电方式，满足变电所的需要，且其结构紧凑，占地面积小，生产效率高，材料种类和用量少。
采用上述结构的牵引变压器，是将传统的用于AT供电方式的一台独立的单相变压器和用于直接供电方式的一台独立的单相变压器组合成一体，不仅降低了变压器的生产成本，还可以大幅降低设备占地面积，减少运检工作量，并且也可减少变电所的建设成本。
附图说明
图1a：本发明实施例1的三柱式铁心的结构示意图；
图1b：本发明实施例1的四柱式铁心的结构示意图；
图2：本发明实施例1的铁心及绕组结构的结构示意图(采用三柱式铁心)；
图3：本发明实施例1的铁心及绕组结构的结构示意图(采用四柱式铁心)；
图4a：本发明实施例1的AT供电方式的一种绕组排列示意图(高压绕组带调压段)；
图4b：本发明实施例1的AT供电方式的另一种绕组排列示意图(有调压绕组)；
图5a：本发明实施例1的直接供电方式的一种绕组排列示意图(高压绕组带调压段)；
图5b：本发明实施例1的直接供电方式的另一种绕组排列示意图(有调压绕组)；
图6a：本发明实施例1的两种供电方式绕组套装在三柱式铁心上的高压侧端子的联接及励磁磁通的分布示意图；
图6b：本发明实施例1的两种供电方式绕组套装在四柱式铁心上的高压侧端子的联接及励磁磁通的分布示意图；
图7：本发明实施例2的牵引变压器的结构主视图；
图8：为图7的侧视图。
图中：1-上轭；2-下轭；3-第一心柱；4-第二心柱；5-中间心柱；6-旁柱；7-第一绕组单元；8-第二绕组单元；9-铁心；10-第一低压绕组；11-第二低压绕组；12-第一高压绕组；13-第一调压绕组；14-带调压段的第一高压绕组；15-第三低压绕组；16-带调压段的第三高压绕组；17-第三高压绕组；18-第二调压绕组；19-第一AT供电方式励磁磁通路径；20-第一直接供电方式励磁磁通路径；21-第二AT供电方式励磁磁通路径；22-第二直接供电方式励磁磁通路径；23-高压套管；24-低压套管；25-储油柜；26-变压器油箱；27-变压器器身；28-散热器。
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，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
如图1a、图1b、图2、图3所示，本实施例提供一种铁心及绕组结构，包括铁心9和绕组单元，其中，铁心9包括第一心柱3和第二心柱4，绕组单元包括第一绕组单元7和第二绕组单元8，第一绕组单元7和第二绕组单元8分别绕制在第一心柱3和第二心柱4上，第一绕组单元7为用于AT供电方式的绕组，第二绕组单元8为用于直接供电方式的绕组。
具体地，如图4a、图4b、图5a以及图5b所示，第一绕组单元7包括第一低压绕组10、第二低压绕组11、以及第一高压绕组12，第一低压绕组10、第二低压绕组11、以及第一高压绕组12从内向外依次绕制在第一心柱3上，或者也可以是，第二低压绕组11、第一低压绕组10、以及第一高压绕组12从内向外依次绕制在第一心柱3上。第二绕组单元8包括第三低压绕组15和第三高压绕组17，第三低压绕组15和第三高压绕组17从内向外依次绕制在第二心柱4上。
本实施例中，铁心9可以按照叠积的方式制作，也可以按照卷制的方式制作，且铁心材料采用高导磁冷轧取向电工硅钢片。而在绕组结构方面，用于AT供电方式的第一绕组单元7既可以是绕制在第一心柱3上，也可以是绕制在第二心柱4上，用于AT供电方式的绕组和用于直接供电方式的绕组具体绕制在哪个心柱上，可以不受限制，一般根据牵引变电所中安装方便的需要进行选择。其中用于AT供电方式的第一高压绕组12的额定容量可以与直接供电方式的第三高压绕组17的容量相同，也可以不同，同时AT供电方式的第一低压绕组10的容量和第二低压绕组11的容量可以相同，也可以不同，具体均由铁路供电系统的需求确定。此外，用于AT供电方式的第一绕组单元7的绕制顺序可以有两种方式，一种是，从内向外依次绕制在第一心柱3上的是第一低压绕组10、第二低压绕组11、以及第一高压绕组12，另一种是，从内向外依次绕制在第一心柱3上的是第二低压绕组11、第一低压绕组10、以及第一高压绕组12，这两种绕制顺序的选择是依据变压器技术要求中对变压器各绕组对之间的短路阻抗及其匹配关系来确定。用于AT供电方式的第一低压绕组10和第二低压绕组11均输出电压为27.5kV，且分别用于牵引网接触线与钢轨之间的牵引供电、钢轨与负馈线之间的牵引供电。
可选地，第一绕组单元7还包括第一调压绕组13，第二绕组单元8还包括第二调压绕组18，第一调压绕组13绕制在第一高压绕组12的外侧，第二调压绕组18绕制在第三高压绕组17的外侧。
本实施例中，如图4a、图4b、图5a、以及图5b所示，当两种供电方式的高压侧均有调压的要求时，存在两种绕制结构。一种是，AT供电方式的第一高压绕组和直接供电方式的第三高压绕组，均可以设计成带有调压段的绕组结构，如带调压段的第一高压绕组14，带调压段的第三高压绕组16。另一种是，在上述两种供电方式的高压绕组上均再绕制一个单独的调压绕组，即第一调压绕组13绕制在第一高压绕组12的外侧，第二调压绕组18绕制在第三高压绕组17的外侧。
如图6a和图6b所示，AT供电方式的第一高压绕组12包括首末端的两个出线端子，即出线端子A和出线端子X，直接供电方式的第三高压绕组17包括首末端的两个出线端子，即出线端子C和出线端子Z，第一高压绕组12的绕线方向与第三高压绕组17的绕线方向相反，出线端子X与出线端子Z联接后引出形成引出端子B，出线端子A、引出端子B和出线端子C分别用于与电网系统的火线连接，其中AB和BC之间的电压值大小相等且均构成电网系统的线电压，电压相位与电网电压的相位一致。
本实施例中，两种供电方式的高压侧合计引出A、B、C三个高压套管23，与高压电网连接。在变压器运行时，AT供电方式的第一高压绕组12从电网的AB相获取电压(或者从BC、CA相获取电压)，直接供电方式的第三高压绕组17从电网的BC相获取电压(或者从CA、AB相获取电压)。AB相电压和BC相电压分别流通过变压器铁心产生励磁磁通。当变压器铁心为三柱式铁心时，两个励磁磁通在中间心柱5上叠加形成磁通通路；当变压器铁心为四柱式铁心时，两个励磁磁通在分别流通过两个旁柱6形成通路。由于从电网系统获取的AB相电压和BC相电压大小相等，向量方向互差120°，所以对应产生的磁通矢量的大小相等，方向互差120°，因此从原理上来讲：三柱式铁心的心柱截面积、上下轭截面积可以相等；四柱式铁心的心柱截面积可以是上下轭截面积、旁柱6截面积的2倍。在变压器空载运行时，其主磁通在铁心心柱及上下轭、旁柱中流通过的磁密相等。计算变压器空载性能参数时，也可按照传统的计算方法进行比较准确地计算，确保产品的空载性能参数。此外，上下轭的截面积、旁柱6的截面积也可以根据产品的具体结构(例如铁心结构产生的漏磁)稍作调整。变压器从电网的一次侧获取电压，按照电磁感应原理，在不同供电方式的二次侧端子上产生所需要相应的电压，以供铁路牵引系统网使用。负载运行时，当AT供电方式和直接供电方式同时带负载时，AT供电方式和直接供电方式的二次侧均流通过相应的负载电流；当AT供电方式和直接供电方式只有一侧带负载时，则带负载的二次侧绕组流过负载电流，无负载的二次绕组没有电流流通。不同的负载状态，各绕组单元产生的漏磁通在变压器内部分别形成不同的回路。在计算变压器的负载损耗时，可以按照相互叠加的方法进行计算，确保产品的负载性能参数。
AT供电方式的第一低压绕组10包括首末端的两个出线端子，即出线端子a1和出线端子x1，第二低压绕组11包括首末端的两个出线端子，即出线端子a2和出线端子x2，出线端子a1、x1、a2、x2分别引出，或，出线端子x2与出线端子a1联接后引出，或出线端子a2与出线端子x1联接后引出。
本实施例中，根据AT供电方式的第一低压绕组10和第二低压绕组11的绕线方向与第一高压绕组12的绕线方向相同或相反，使得第一低压绕组10和第二低压绕组11的电压相位与第一高压绕组12的电压相位相同或相反，且第一低压绕组10的出线端子a1、x1之间电压和第二低压绕组11的出线端子a2、x2之间电压通常均为27.5kV，用于牵引系统供电。第一低压绕组10的出线端子a1、x1和第二低压绕组11的出线端子a2、x2，可以分别通过低压套管24引出，形成4个用于AT供电方式的低压端子。还可以将出线端子x1与出线端子a2合并相联接形成一个引出端子o，引出端子o与出线端子a1、x2一并引出形成3个用于AT供电方式的低压端子，其中引出端子o接地，此时出线端子a1与出线端子x2之间的电压按照两个低压绕组串联的关系，形成2×27.5kV即55kV电压，匹配AT供电方式的需求。同理，也可以是出线端子a1与出线端子x2合并联接形成一个引出端子o2，引出端子o2与出线端子x1、a2一并引出形成3个用于AT供电方式的低压端子，引出端子o2接地，出线端子x1、a2之间同样形成55kV的应用于AT供电方式的电压。
而直接供电方式的第三低压绕组包括首末端的两个出线端子，即出线端子a3和出线端子x3，出线端子a3和出线端子x3分别引出，或，第三低压绕组15的出线端子x3与第一低压绕组10的出线端子x1和第二低压绕组11的出线端子a2联接后引出，或第三低压绕组15的出线端子a3与第一低压绕组10的出线端子a1和第二低压绕组11的出线端子x2联接后引出。
本实施例中，根据直接供电方式的第三低压绕组15与第三高压绕组17的绕线方向相同或相反，获得第三低压绕组15与第三高压绕组17的电压相位相同或相反，且第三低压绕组15的首末端的出线端子a3与出线端子x3之间的输出电压通常为27.5kV，用于牵引网供电。第三低压绕组15的出线端子a3与出线端子x3可分别通过低压套管24引出。如果出线端子a3、x3已经明确要求其中某一个端子是接地的，一种情况是出线端子x3与AT供电方式的引出端子o相连后，通过一个套管引出，还有一种情况是出线端子a3与AT供电方式的引出端子o2联接后，通过一个套管引出。均可输出满足牵引供电系统需求的电压。
因此，对于两种供电方式并存的低压侧的引出套管，可以按照各低压绕组的出线端子，合计引出6个低压套管24；也可以将AT供电方式的低压绕组接地端在变压器内部联接后，合计引出5个低压套管24；也可以将AT供电方式的低压绕组接地端与直接供电方式的低压绕组接地端在变压器内部联接后，合计引出4个低压套管24，而引出的低压套管24数量根据牵引变电所内的布置需求进行确定，不同的输出套管接入相应的供电系统中，实现为不同的铁路牵引供电系统供电的功能。
实施例2：
本实施例提供一种牵引变压器，包括实施例1中所述的铁心及绕组结构。
当铁心9采用三柱式结构时，其包括三个心柱，分别为第一心柱3、中间心柱5、以及第二心柱4，第一心柱3和第二心柱4分别设置在中间心柱5的两侧，且第一心柱3、中间心柱5、第二心柱4、上轭1、以及下轭2的截面积均相等。
本实施例中，当铁心9采用三柱式结构时，在三柱式铁心结构的两侧心柱上分别套装AT供电方式的第一绕组单元和直接供电方式的第二绕组单元，中间心柱5不设置绕组，且三个心柱、上轭1、以及下轭2的截面积均相等。
当铁心9采用四柱式结构时，其包括两个心柱和两个旁柱6，两个心柱分别为第一心柱3和第二心柱4，两个旁柱6分别设置在第一心柱3和第二心柱4的外侧，且第一心柱3的截面积与第二心柱4的截面积相等，旁柱6的截面积与上轭1、下轭2的截面积相等，且第一心柱3的截面积是所述旁柱6的截面积的2倍。
本实施例中，当铁心采用四柱式结构时，在中间的两个心柱上分别套装AT供电方式的第一绕组单元和直接供电方式的第二绕组单元，两侧的两个旁柱6不设置绕组，且中间两个心柱的截面积相等，两个旁柱6的截面积与上轭1、下轭2的截面积相等，且中间的两个心柱的截面积是两个旁柱6的截面积的2倍。
可选地，该牵引变压器为油浸式变压器。
本实施例中，如图7、图8所示，当牵引变压器的高压侧带有调压的要求时，通过调压引出线与开关连接，满足变压器调压的要求。油浸式变压器油箱26可以按照传统结构设计成钟罩式或桶式油箱结构，变压器再加上具有绝缘及冷却作用的液体(例如矿物类型的变压器油、植物油、或合成脂类油)、散热器28、储油柜25，配备相应的端子箱、气体继电器、温度控制器、压力释放阀等变压器的常规组配件，便与变压器器身27、引线共同组装成一个完整的牵引变压器，此牵引变压器，既可以满足AT供电方式，也可以同时满足直接供电方式的需求。
实施例1-实施例2的有益效果有：
本发明中的铁心及绕组结构、以及牵引变压器的技术方案，实现了一台牵引变压器同时满足AT供电方式和直接供电方式的需求，在满足实际运行需要的同时，使得该变压器生产成本低、生产加工效率高、从而降低了设备成本，还可以减少变电站的占地面积、减少运检工作量，减少变电所的建设投资。具体的有益效果为：
(1)实现一台牵引变压器同时满足AT供电方式和直接供电方式。
对于传统结构的AT供电方式牵引变压器和直接供电方式的牵引变压器来说，因为是两个独立的变压器，且两个变压器均是单相结构，高压侧从电网系统接入电压，低压输出单相的电压，因此两个变压器的磁通分布是相互独立不干涉的，若仅将两种供电方式的绕组设置在传统结构的同一个铁心结构上(例如将两种供电方式的绕组均绕制在有两个心柱的铁心上)，会存在磁通分布干涉的问题，使得变压器的短路阻抗、负载损耗等性能参数无法满足需求，变压器无法正常运行的问题。
本发明的牵引变压器结构，变压器高压侧电压ABC从三个高压套管23输入后，解决了对三柱式铁心结构变压器励磁电压分布、主磁通流通的路径和分布情况、磁通密度大小确定等问题，且在运输高度受限后，采用四柱式的结构同样需解决如上问题，保证了变压器能够正常地空载运行。
解决方法在于，因为电网的AB或BC的电压接入到两种不同供电方式的高压绕组上后，由于接入电压为同一个电网系统电压，其大小相等，相位互差120°。当不同供电方式的高压绕组设计为相等的匝数，其心柱的直径(截面)也相同时，其心柱的励磁磁通的大小相等，磁密大小相同，在接入电压的两个铁心柱上的磁通互不干涉，如图6a和图6b所示，第二AT供电方式励磁磁通路径21和第二直接供电方式励磁磁通路径22，其产生的主磁通只有在三柱式的中间心柱5中叠加，第一AT供电方式励磁磁通路径19和第一直接供电方式励磁磁通路径20，在四柱式的两个旁柱6中叠加，并且叠加的磁通也是按照大小相等，向量方向互差120°进行叠加。按照如此叠加后的磁通，其大小与叠加之前的磁通大小相等，所以采用三柱铁心结构时，中间心柱的直径(截面)与两侧心柱可以相同。采用四柱铁心结构时，四柱式铁心的心柱截面积可以是上下轭截面积、旁柱6截面积的2倍。
此外，当两种供电方式并存的变压器输入侧只有一侧带电，如AB带有输入电压，BC不带输入电压，那么对于两种供电方式并存的变压器结构，带电的一侧绕组单元，低压侧感应出空载电压，不带电的一侧绕组单元，会按照磁通的大小感应产生部分电压，由于高低压侧都是由套管引出带电端子的，这样能保证变压器及设备的安全，即变压器空载运行时的情况。当变压器AB、BC均有输入电压，二次侧均有负载的运行情况下，变压器高压侧B套管中的电流值的计算需按照叠加的原则，但是在变压器负载试验核温升试验时可能会按照两柱并联的输入加电源，此时应按照并联电流相加的原则，应选择较高标准执行。这样既可以保证变压器的试验需要，又可以满足变压器的运行需求。
(2)降低变压器生产成本、提高生产加工效率，从而降低了设备成本。将AT供电方式的绕组和直接供电方式的绕组绕制在同一个铁心结构上，相比于传统结构，节约了其他组配件，从而降低了生产成本，提高了生产加工效率，使得变压器成本较低。
(3)减少变电站的占地面积、减少运检工作量，降低变电所的建设投资。相比于传统结构，减少了变压器数量，从而减少变电站的占地面积、且减少了变压器的二次保护设备，从而减少运检工作量，因此降低变电所建设投资成本。
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)

1.一种铁心及绕组结构，包括铁心和绕组单元，其特征在于，所述铁心包括第一心柱(3)和第二心柱(4)，所述绕组单元包括第一绕组单元(7)和第二绕组单元(8)，所述第一绕组单元和第二绕组单元分别绕制在第一心柱(3)和第二心柱(4)上，
所述第一绕组单元(7)为用于AT供电方式的绕组，所述第二绕组单元(8)为用于直接供电方式的绕组，其中，所述绕组单元能同时提供AT供电方式和直接供电方式，
所述铁心采用三柱式结构，其包括三个心柱，分别为所述第一心柱(3)、中间心柱(5)、以及所述第二心柱(4)，所述第一心柱(3)和所述第二心柱(4)分别设置在中间心柱(5)的两侧，中间心柱(5)不设置绕组，同时提供AT供电方式和直接供电方式时，所述第一绕组单元(7)在所述第一心柱(3)和中间心柱(5)以及上轭、下轭之间形成AT供电方式励磁磁通路径，所述第二绕组单元(8)在所述第二心柱(4)和中间心柱(5)以及上轭、下轭之间形成直接供电方式励磁磁通路径，或，
所述铁心采用四柱式结构，其包括两个心柱和两个旁柱(6)，两个心柱分别为所述第一心柱(3)和所述第二心柱(4)，两个旁柱(6)分别设置在所述第一心柱(3)和所述第二心柱(4)的外侧，两个旁柱(6)不设置绕组，同时提供AT供电方式和直接供电方式时，所述第一绕组单元(7)在所述第一心柱(3)和两个旁柱(6)以及上轭、下轭之间形成AT供电方式励磁磁通路径，所述第二绕组单元(8)在所述第二心柱(4)和两个旁柱(6)以及上轭、下轭之间形成直接供电方式励磁磁通路径。
2.根据权利要求1所述的铁心及绕组结构，其特征在于，
所述第一绕组单元包括第一低压绕组(10)、第二低压绕组(11)、以及第一高压绕组(12)，第一低压绕组(10)、第二低压绕组(11)、以及第一高压绕组(12)从内向外依次绕制在所述第一心柱(3)上，或，第二低压绕组(11)、第一低压绕组(10)、以及第一高压绕组(12)从内向外依次绕制在所述第一心柱(3)上，
所述第二绕组单元包括第三低压绕组(15)和第三高压绕组(17)，第三低压绕组(15)和第三高压绕组(17)从内向外依次绕制在所述第二心柱(4)上。
3.根据权利要求2所述的铁心及绕组结构，其特征在于，第一高压绕组(12)包括两个出线端子，即出线端子A和出线端子X，第三高压绕组(17)包括两个出线端子，即出线端子C和出线端子Z，
第一高压绕组(12)的绕线方向与第三高压绕组(17)的绕线方向相反，出线端子X与出线端子Z联接后引出形成引出端子B，出线端子A、引出端子B和出线端子C分别用于与电网系统的火线连接，其中AB和BC之间的电压值大小相等、电压向量方向互差120°、且均构成电网系统的线电压。
4.根据权利要求3所述的铁心及绕组结构，其特征在于，第一低压绕组(10)包括两个出线端子，即出线端子a1和出线端子x1，第二低压绕组(11)包括两个出线端子，即出线端子a2和出线端子x2，
出线端子a1、x1、a2、x2分别引出，或，出线端子x2与出线端子a1联接后引出，或出线端子a2与出线端子x1联接后引出。
5.根据权利要求3所述的铁心及绕组结构，其特征在于，第三低压绕组(15)包括两个出线端子，即出线端子a3和出线端子x3，
出线端子a3和出线端子x3分别引出，或，第三低压绕组(15)的出线端子x3与第一低压绕组(10)的出线端子x1和第二低压绕组(11)的出线端子a2联接后引出，或，第三低压绕组(15)的出线端子a3与第一低压绕组(10)的出线端子a1和第二低压绕组(11)的出线端子x2联接后引出。
6.根据权利要求1-5任一项所述的铁心及绕组结构，其特征在于，第一绕组单元还包括第一调压绕组(13)，所述第二绕组单元还包括第二调压绕组(18)，第一调压绕组(13)绕制在第一高压绕组(12)的外侧，第二调压绕组(18)绕制在第三高压绕组(17)的外侧。
7.一种牵引变压器，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的铁心及绕组结构。
8.根据权利要求7所述的牵引变压器，其特征在于，所述铁心采用三柱式结构，所述第一心柱(3)、所述中间心柱(5)、所述第二心柱(4)、上轭(1)、以及下轭(2)的截面积均相等；
所述铁心采用四柱式结构，第一心柱(3)的截面积与第二心柱(4)的截面积相等，所述旁柱(6)的截面积与上轭(1)、下轭(2)的截面积相等，且所述第一心柱(3)的截面积是所述旁柱(6)的截面积的2倍。
9.根据权利要求8所述的牵引变压器，其特征在于，所述牵引变压器为油浸式变压器。
CN201910739756.0A 2019-08-12 2019-08-12 一种铁心及绕组结构、牵引变压器 Active CN112397294B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910739756.0A CN112397294B (zh) 2019-08-12 2019-08-12 一种铁心及绕组结构、牵引变压器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910739756.0A CN112397294B (zh) 2019-08-12 2019-08-12 一种铁心及绕组结构、牵引变压器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112397294A CN112397294A (zh) 2021-02-23
CN112397294B true CN112397294B (zh) 2022-10-14

Family

ID=74602204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910739756.0A Active CN112397294B (zh) 2019-08-12 2019-08-12 一种铁心及绕组结构、牵引变压器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112397294B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102887082A (zh) * 2012-05-25 2013-01-23 西南交通大学 一种电气化铁路柔性牵引供电方式及其装置
DE102012209070A1 (de) * 2012-05-30 2013-12-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Schienenfahrzeugs und elektrisches Schienenfahrzeug
CN204383207U (zh) * 2014-12-31 2015-06-10 中铁第四勘察设计院集团有限公司 利用直供牵引变电所27.5kV直供馈线向2x27.5kVAT系统供电的系统
CN204390889U (zh) * 2015-01-30 2015-06-10 天威云南变压器股份有限公司 斯科特平衡变压器

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1947659A1 (en) * 2007-01-17 2008-07-23 ABB Technology AG Compact power transformer in V-V for electrical traction
CN202076111U (zh) * 2010-12-30 2011-12-14 天威云南变压器股份有限公司 单相牵引变压器和电气化铁路牵引供电系统
CN202067643U (zh) * 2010-12-30 2011-12-07 天威云南变压器股份有限公司 单相牵引变压器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102887082A (zh) * 2012-05-25 2013-01-23 西南交通大学 一种电气化铁路柔性牵引供电方式及其装置
DE102012209070A1 (de) * 2012-05-30 2013-12-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Schienenfahrzeugs und elektrisches Schienenfahrzeug
CN204383207U (zh) * 2014-12-31 2015-06-10 中铁第四勘察设计院集团有限公司 利用直供牵引变电所27.5kV直供馈线向2x27.5kVAT系统供电的系统
CN204390889U (zh) * 2015-01-30 2015-06-10 天威云南变压器股份有限公司 斯科特平衡变压器

Also Published As

Publication number Publication date
CN112397294A (zh) 2021-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8497755B2 (en) Hybrid transformer with transformation and improved harmonics functions, unbalanced current, and a power supply system thereof
CN105719799B (zh) 一种分裂变压器
US20060017537A1 (en) Multi-voltage power transformer for the high-voltage electricity transmission network
US20110148556A1 (en) Power quality improvement device and power supply system
CN204117774U (zh) 一种分裂变压器
CN112117102B (zh) 一种分裂线圈结构及变压器
CN101968990A (zh) 特殊阻抗的高压厂用变压器
CN112397294B (zh) 一种铁心及绕组结构、牵引变压器
CN116153634A (zh) 一种组合式110kV三相干式变压器
CN203536195U (zh) 一种调压变压器
CN109637791A (zh) 一种逆斯科特变压器
KR20100029072A (ko) 변압 기능과 고조파 및 전류 불평형 개선 기능을 포함하는 하이브리드 변압기 및 이를 포함하는 전력 공급 시스템
CN212542145U (zh) 一种高速磁浮特种输出干式变压器
CN209216746U (zh) 一种逆斯科特变压器
CN114121441A (zh) 单相变压器
CN109727753A (zh) 一种调压激磁的特高压自耦变压器
JP2007235014A (ja) 分割平衡巻型変圧器、単相３線式配電システム
CN102468043B (zh) 一种负荷转移配电变压器
US3621427A (en) Electrical reactor
CN111446074A (zh) 变压器
CN102360848A (zh) 实现高绝缘和大电流有载调压的方法及调压变压器
CN112750603A (zh) 自耦变压器高压侧的调压方法、器身结构及自耦变压器
CN219512942U (zh) 一种组合式110kV三相干式变压器
CN214043387U (zh) 一种易于迁徙的三相双电压组合式油浸升压变压器
JPH06310350A (ja) 異容量負荷三相単相スコット結線変圧器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant