一种多边曲折形联结的移相变压器的制作方法

1.本发明属于变压器技术技术领域，尤其涉及一种多边曲折形联结的移相变压器。


背景技术：

2.高压移相变压器通过改变输电线路上电源侧和负荷侧电压的相位，可以控制复杂输电网络中特定线路的功率潮流分配。采用单器身、曲折形联结结构的移相变压器虽然具备结构简单，可靠性高的优点，但是在调节相角的同时，会导致电压幅值的改变，移相角度也因此被钳制在一个较小的范围，而在许多应用场合需要保证电压幅值恒定且移相角要求较大，所以这种结构无法适用于此类应用场景。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明提出一种多边曲折形联结的移相变压器的技术方案，以解决上述技术问题。
4.本发明公开了一种多边曲折形联结的移相变压器，包括，
5.激磁绕组、调相单元i和调相单元ii；
6.变压器在三相结构的每个铁心柱上依次安装激磁绕组、调相单元i和调相单元ii；
7.所述激磁绕组的三相绕组sa相激磁绕组、sb相激磁绕组和sc相激磁绕组为星形联结，并引出三个输入端分别接电源侧的三相：sa、sb、sc；
8.负荷侧的三相：la、lb、lc由调相单元ii的输出端引出。
9.在一些实施例中，所述调相单元i包括：
10.第一调相绕组、第一ars开关和第一线性调开关；
11.所述第一调相绕组包括：sa相第一调相绕组、sb相第一调相绕组和sc相第一调相绕组；
12.所述第一ars开关包括：sa相第一ars开关、sb相第一ars开关和sc相第一ars开关；
13.所述第一线性调开关包括：sa相第一线性调开关、sb相第一线性调开关和sc相第一线性调开关；
14.所述sa相第一ars开关的第一端与所述sa相激磁绕组的输出端连接，所述sa相第一ars开关的第二端与所述sa相第一调相绕组的第一端连接，所述sa相第一调相绕组的第二端与所述sa相第一线性调开关的第一端连接，所述sa相第一线性调开关的第二端与所述sa相第一ars开关的第三端连接；
15.所述sb相第一ars开关的第一端与所述sb相激磁绕组的输出端连接，所述sb相第一ars开关的第二端与所述sb相第一调相绕组的第一端连接，所述sb相第一调相绕组的第二端与所述sb相第一线性调开关的第一端连接，所述sb相第一线性调开关的第二端与所述sb相第一ars开关的第三端连接；
16.所述sc相第一ars开关的第一端与所述sc相激磁绕组的输出端连接，所述sc相第一ars开关的第二端与所述sc相第一调相绕组的第一端连接，所述sc相第一调相绕组的第
二端与所述sc相第一线性调开关的第一端连接，所述sc相第一线性调开关的第二端与所述sc相第一ars开关的第三端连接。
17.在一些实施例中，所述调相单元ii包括：
18.第二调相绕组、第二ars开关和第二线性调开关；
19.所述第二调相绕组包括：sa相第二调相绕组、sb相第二调相绕组和sc相第二调相绕组；
20.所述第二ars开关包括：sa相第二ars开关、sb相第二ars开关和sc相第二ars开关；
21.所述第二线性调开关包括：sa相第二线性调开关、sb相第二线性调开关和sc相第二线性调开关；
22.所述sa相第二ars开关的第一端与所述sa相第一ars开关的第四端连接，所述sa相第二ars开关的第二端与所述sa相第二调相绕组的第一端连接，所述sa相第二调相绕组的第二端与所述sa相第二线性调开关的第一端连接，所述sa相第二线性调开关的第二端与所述sa相第二ars开关的第三端连接；
23.所述sb相第二ars开关的第一端与所述sb相第一ars开关的第四端连接，所述sb相第二ars开关的第二端与所述sb相第二调相绕组的第一端连接，所述sb相第二调相绕组的第二端与所述sb相第二线性调开关的第一端连接，所述sb相第二线性调开关的第二端与所述sb相第二ars开关的第三端连接；
24.所述sc相第二ars开关的第一端与所述sc相第一ars开关的第四端连接，所述sc相第二ars开关的第二端与所述sc相第二调相绕组的第一端连接，所述sc相第二调相绕组的第二端与所述sc相第二线性调开关的第一端连接，所述sc相第二线性调开关的第二端与所述sv相第二ars开关的第三端连接。
25.在一些实施例中，所述第一调相绕组是由多级不同匝数的导线并绕。
26.在一些实施例中，所述第二调相绕组是由多级不同匝数的导线并绕。
27.在一些实施例中，通过所述第一ars开关、所述第二ars开关、第一线性调开关和第二线性调开关的配合，控制负荷侧电压相角比电源侧的电压超前或是滞后。
28.在一些实施例中，第一调相绕组和第二调相绕组的匝数与激磁绕组的匝数之间的关系为：
[0029][0030]
或
[0031]
其中θ：每级空载移相角；
[0032]
ne：激磁绕组的匝数；
[0033]nt
：第n分接时调相单元ⅰ或ⅱ中的第一调相绕组和第二调相绕组的匝数；
[0034]
n：移相分接数。
[0035]
在一些实施例中，由所述(1-a)和(1-b)式可得第一调相绕组和第二调相绕组的匝数为：
[0036][0037]
或
[0038]
在一些实施例中，不同分接下调相绕组串入匝数以及ars极性选择器的操作逻辑具体包括：
[0039]
第一操作逻辑：超前移相角，分接位置从n到1，调相单元i的极性为负，应用(2-b)式逐级串入，调相单元ii的极性为正，应用(2-a)式逐级串入；
[0040]
第二操作逻辑：原位置，无调相绕组串入；
[0041]
第三操作逻辑：滞后移相角，分接位置从-1到-n，调相单元i的极性为正，应用(2-a)式逐级串入，调相单元ii的极性为负，应用(2-b)式逐级串入。
[0042]
在一些实施例中，当调压绕组匝数较少时，采用串级绕制的方法，保证绕组在轴向上的对称性，由偶数根并联导线分为两组，分别向上下端部进行绕制，每绕制完一级所需的匝数后引出一个分接头，直至绕完所有匝数。
[0043]
可见，本发明提出的方案，采用一种全新的多边曲折形联结的移相变压器结构，可以在较大相角范围内移相的同时解决线路需要维持电压幅值恒定的需求，该结构的移相变压器为单器身结构，绕组数量少，接线简单，比实现同等功能的传统双器身结构的移相变压器要大为简化，降低了设计、制造难度，提升了系统运行的可靠性。
附图说明
[0044]
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。
[0045]
图1为根据本发明实施例的变压器接线原理图；
[0046]
图2为根据本发明实施例的变压器结构布置图；
[0047]
图3为根据本发明实施例的多边曲折形电压矢量图。
[0048]
图中，1—激磁绕组，2—第一调相绕组，3—第一ars开关，4—第一线性调开关，5—第二调相绕组，6—第二ars开关，7—第二线性调开关，8—电源出线端子sa、sb、sc，9—负荷出线端子la、lb、lc、10—变压器铁心，11—变压器油箱，12—调相单元i，13—调相单元ii。
具体实施方式
[0049]
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，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0050]
本发明公开了一种多边曲折形联结的移相变压器，英文名为：multi-winding zig-zag pst，具体如图1所示，
[0051]
激磁绕组1、调相单元i12和调相单元ii13；
[0052]
变压器在三相结构的每个铁心柱上依次安装激磁绕组、调相单元i12和调相单元ii13；
[0053]
所述激磁绕组的三相绕组sa相激磁绕组、sb相激磁绕组和sc相激磁绕组为星形联结，并引出三个输入端分别接电源侧的三相：sa、sb、sc；
[0054]
负荷侧的三相：la、lb、lc由调相单元ii的输出端引出。
[0055]
在一些实施例中，所述调相单元i12包括：
[0056]
第一调相绕组2、第一ars开关3和第一线性调开关4；
[0057]
所述第一调相绕组2包括：sa相第一调相绕组、sb相第一调相绕组和sc相第一调相绕组；
[0058]
所述第一ars开关3包括：sa相第一ars开关、sb相第一ars开关和sc相第一ars开关；
[0059]
所述第一线性调开关4包括：sa相第一线性调开关、sb相第一线性调开关和sc相第一线性调开关；
[0060]
所述sa相第一ars开关的第一端与所述sa相激磁绕组的输出端连接，所述sa相第一ars开关的第二端与所述sa相第一调相绕组的第一端连接，所述sa相第一调相绕组的第二端与所述sa相第一线性调开关的第一端连接，所述sa相第一线性调开关的第二端与所述sa相第一ars开关的第三端连接；
[0061]
所述sb相第一ars开关的第一端与所述sb相激磁绕组的输出端连接，所述sb相第一ars开关的第二端与所述sb相第一调相绕组的第一端连接，所述sb相第一调相绕组的第二端与所述sb相第一线性调开关的第一端连接，所述sb相第一线性调开关的第二端与所述sb相第一ars开关的第三端连接；
[0062]
所述sc相第一ars开关的第一端与所述sc相激磁绕组的输出端连接，所述sc相第一ars开关的第二端与所述sc相第一调相绕组的第一端连接，所述sc相第一调相绕组的第二端与所述sc相第一线性调开关的第一端连接，所述sc相第一线性调开关的第二端与所述sc相第一ars开关的第三端连接。
[0063]
在一些实施例中，所述调相单元ii13包括：
[0064]
第二调相绕组5、第二ars开关6和第二线性调开关7；
[0065]
所述第二调相绕组5包括：sa相第二调相绕组、sb相第二调相绕组和sc相第二调相绕组；
[0066]
所述第二ars开关6包括：sa相第二ars开关、sb相第二ars开关和sc相第二ars开关；
[0067]
所述第二线性调开关7包括：sa相第二线性调开关、sb相第二线性调开关和sc相第二线性调开关；
[0068]
所述sa相第二ars开关的第一端与所述sa相第一ars开关的第四端连接，所述sa相第二ars开关的第二端与所述sa相第二调相绕组的第一端连接，所述sa相第二调相绕组的第二端与所述sa相第二线性调开关的第一端连接，所述sa相第二线性调开关的第二端与所述sa相第二ars开关的第三端连接；
[0069]
所述sb相第二ars开关的第一端与所述sb相第一ars开关的第四端连接，所述sb相
第二ars开关的第二端与所述sb相第二调相绕组的第一端连接，所述sb相第二调相绕组的第二端与所述sb相第二线性调开关的第一端连接，所述sb相第二线性调开关的第二端与所述sb相第二ars开关的第三端连接；
[0070]
所述sc相第二ars开关的第一端与所述sc相第一ars开关的第四端连接，所述sc相第二ars开关的第二端与所述sc相第二调相绕组的第一端连接，所述sc相第二调相绕组的第二端与所述sc相第二线性调开关的第一端连接，所述sc相第二线性调开关的第二端与所述sv相第二ars开关的第三端连接。
[0071]
在一些实施例中，所述第一调相绕组2是由多级不同匝数的导线并绕。
[0072]
在一些实施例中，所述第二调相绕组5是由多级不同匝数的导线并绕。
[0073]
在一些实施例中，通过所述第一ars开关3、所述第二ars开关6、第一线性调开关4和第二线性调开关7的配合，控制负荷侧电压相角比电源侧的电压超前或是滞后。
[0074]
在一些实施例中，第一调相绕组2和第二调相绕组5的匝数与激磁绕组的匝数之间的关系为：
[0075][0076]
或
[0077]
其中θ：每级空载移相角；
[0078]
ne：激磁绕组的匝数；
[0079]nt
：第n分接时调相单元ⅰ12或调相单元ⅱ13中的第一调相绕组2和第二调相绕组5的匝数；
[0080]
n：移相分接数。
[0081]
在一些实施例中，由所述(1-a)和(1-b)式可得第一调相绕组2和第二调相绕组5的匝数为：
[0082][0083]
或
[0084]
在一些实施例中，如表1所示，不同分接下调相绕组串入匝数以及ars极性选择器的操作逻辑具体包括：
[0085]
第一操作逻辑：超前移相角，分接位置从n到1，调相单元i12的极性为负，应用(2-b)式逐级串入，调相单元ii13的极性为正，应用(2-a)式逐级串入；
[0086]
第二操作逻辑：原位置，无调相绕组串入；
[0087]
第三操作逻辑：滞后移相角，分接位置从-1到-n，调相单元i12的极性为正，应用(2-a)式逐级串入，调相单元ii13的极性为负，应用(2-b)式逐级串入。
[0088]
表1
[0089][0090]
图2为结构布置图(俯视)，所有绕组和铁心(1、2、3、10)均置于11油箱内，所有开关(3、4、6、7)均置于油箱长轴的端部，8电源出线端子和9负荷出线端子分别置于油箱短轴的两侧并从箱盖上端引出。
[0091]
图3为多边曲折形的电压矢量图。
[0092]
在一些实施例中，当调压绕组匝数较少时，采用串级绕制的方法，保证绕组在轴向上的对称性，由偶数根并联导线分为两组，分别向上下端部进行绕制，每绕制完一级所需的匝数后引出一个分接头，直至绕完所有匝数。
[0093]
综上，本发明各个方面的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0094]
本发明提供了一种多边曲折形联结的移相变压器，采用一种全新的多边曲折形联结的移相变压器结构，可以在较大相角范围内移相的同时解决线路需要维持电压幅值恒定的需求，该结构的移相变压器为单器身结构，绕组数量少，接线简单，比实现同等功能的传统双器身结构的移相变压器要大为简化，降低了设计、制造难度，提升了系统运行的可靠性。
[0095]
请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。