CN2252394Y - 次边可接地的星形-多三角形接线平衡牵引变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于交流牵引供电系统的次边可接地的星形—多三角形接线的三相—两相平衡牵引变压器。采用普通三相电力变压器铁芯；原边三相绕组构成星形(Y形)联接，具备可供接地的中性点，适用于大电流接地高压电力系统；次边由3个三角形(△形)联接的三相绕组构成，而且在次边可直接提供α、β牵引端口的公共接地(轨)端。原边和次边绕组的平均铜材利用率为91％左右；由于原、次边绕组在铁芯上的均匀分布，所以在铁材利用率方面优于其他类型的三相—两相平衡变压器。主要用于27.4kV或2×27.5kV牵引供电系统。它在设计、制造上的复杂程度与三相三绕组变压器相当。

Description

次边可接地的星形-多三角形接线平衡牵引变压器

本实用新型涉及一种电力变压器，尤其涉及电气化铁道牵引供电系统三相-两相平衡牵引变压器。

我国工频交流电气化铁道均采用两相电压供电制式，由牵引变电所向左、右两个供电分区上的电力机车提供电力。牵引负荷为典型的不对称负荷，在运行中将向电力系统反送大量的负序功率，影响电力系统安全、经济运行。理论和实践均表明，对于两相受电的负载系统(如电气化铁道)，采用三相-两相平衡(对称)接线变压器是减轻和消除不对称负荷不良影响以及保证系统安全、正常供电的有力措施。

目前，国内外生产和使用的三相-两相平衡变压器接线有Scott、LeBlanc、Kübler、Woodbrige及其各种变形接线形式。其中，Scott接线形式最为简单，而且铜材料利用率最高，原边绕组铜材利用率为100％，次边绕组的铜材利用率可达92.82％；其主要缺点是原边不具有可供接地的中性点，不能适于高电压大电流接地系统；同时，由于其原、次边均无三角形绕组，不能为激磁电流的三次谐波分量提供通路，因而将影响变压器次边输出电压波形；比外，由于这种变压器制造工艺要求特殊，造价较高，使应用受到相应的限制。LeBlanc接线原边具有三角形绕组，能为三次激磁谐波电流提供通路，但其原边绝缘要求高(按线电压设计)且不能提供接地中性点，因而也不适用于高压电力系统。Kübler接线原边为星形联线，次边具有三角形绕组，适用于大电流接地系统；但其制造工艺要求特殊，需要应用复杂的绕组阻抗匹配技术，使变压器造价上升；此外这种变压器不能在次边提供变电所、地区负荷所需的三相动力电能，其实用将受一定限制。Woodbrige(变形)接线须增设自耦变压器(AT)，使整体设备投资增大；而且这种接线不能直接提供两牵引端口的公共接地(轨)点，因而不适用于1×27.5kV牵引供电系统。

本实用新型的目的是提供一种次边可接地的星形-多三角形接线平衡牵引变压器，使平衡牵引变压器的综合性能提高，同时降低制造成本。

本实用新型的目的由以下技术方案实现：在不改变现有变压器外部结构的基础上，采用通用的三相电力变压器铁芯，原边三相绕组构成星形(Y形)联接，可引出接地中性点；次边由3个三角形(△形)联接的三相绕组构成，对于每一名端串联，构成1个牵引端口，这个大三角形的另一相与另一大三角形的同一相顺同名端串联，构成另1个牵引端口。当本实用新型次边的3个三角形(三相)绕组由2个大小相同的小三角形绕组和1个大三角形绕组构成时，其中大三角形的某相绕组与2个小三角形的同相绕组顺同名端串联，其两端与大三角形的另两相绕组联结点构成2个牵引端口。

本实用新型原边和次边绕组的铜材平均利用率为91％左右；铁材利用率与变压器铁芯型式及绕组在铁芯上布置的均匀度有关，本实用新型使三相铁芯上的绕组均匀分布，因而有较高的铁材利用率。

本实用新型的附图说明：

图1为大三角形绕组的对应相绕组顺同名端串联

图2为大三角形的同一相顺同名端串联

图3为大三角形的某相绕组与2个小三角形的同相绕组顺同名端串联

以下结合附图对本实用新型作进一步描述：

本实用新型采用普通三相电力变压器铁芯，其绕组联接的基本实施方式如图1、2、3所示，图1中，次边3个三角形(三相)绕组由2个大小相同的大三角形绕组和1个小三角形绕组构成，其中1个大三角形的某相绕组与小三角形的同相绕组顺同名端串联，构成1个牵引端口，这个大三角形的另两相绕组与另1个大三角形绕组的对应相绕组顺同名端串联(形成顺同名端的两对顶三角形)，构成另1个牵引端口；图2中1个大三角形的某相绕组与小三角形的同相绕组顺同名端串联，构成1个牵引端口，这个大三角形的另一相与另一大三角形的同一相顺同名端串联，构成另1个牵引端口。图3中次边的3个三角形(三相)绕组由2个大小相同的小三角形绕组和1个大三角形绕组构成，其中大三角形的某相绕组与2个小三角形的同相绕组顺同名端串联，其两端与大三角形的另两相绕组联结点构成2个牵引端口。各图中＊、·、#为绕组同名端标志，原、次边绕组一一对应，原边由三相绕组构成星形联接，每相绕组匝数均为ω₁，可提供接地中性点；次边由3个三角形联接的三相绕组构成，在每一三角形联接中，三相绕组分布均匀，且各相绕组的归算漏抗按同一值匹配；其中大、小三角形绕组的每相匝数分别为ω₂和ω₃，假设牵引端口α、β相的虚拟匝数为ω(ω与ω₁的比值由变电所原、次边的供电电压决定)，对于图1、2，ω₂、ω₃与ω满足以下关系： ${\mathrm{\ω}}_2=\mathrm{\ω}/\sqrt{3}$ ${\mathrm{\ω}}_3=\mathrm{\ω}\×(1-1/\sqrt{3})---\left(1\right)$ 对于图3，ω₂、ω₃满足以下关系：

        ω₂＝ω×sin45°/sin120°

        ω₃＝ω×sin15°/sin120°    (2)

当原边施以三相对称电压时，牵引变电所次边α、β端口输出大小相等、相位相差90°的两相对称电压，实现三相-两相系统的对称变换。

Claims (1)

1.一种次边可接地的星形—多三角形接线平衡牵引变压器，采用普通三相电力变压器铁芯，原边三相绕组构成星形联接，具备可供接地的中性点，其特征在于次边由3个三角形联接的三相绕组构成，当这3个三角形三相绕组由2个大小相同的大三角形绕组和1个小三角形绕组构成时，其中1个大三角形的某相绕组与小三角形的同相绕组顺同名端串联，构成1个牵引端口，这个大三角形的另两相绕组与另1个大三角形绕组的对应相绕组顺同名端串联，形成顺同名端的两对顶三角形，构成另1个牵引端口；或者其中1个大三角形的某相绕组与小三角形的同相绕组顺同名端串联，构成1个牵引端口，这个大三角形的另一相与另一大三角形的同一相顺同名端串联，构成另1个牵引端口；当这3个三角形三相绕组由2个大小相同的小三角形绕组和1个大三角形绕组构成时，其中大三角形的某相绕组与2个小三角形的同相绕组顺同名端串联，其两端与大三角形的另两相绕组联结点构成2个牵引端口。

Images