发电机变压器的制作方法

1.本技术涉及变压器领域，特别是提供一种在高压侧和低压侧均具有调压功能的发电机变压器。


背景技术：

2.发电机变压器在本领域中是已知的，其中在通常情况下，在发电机变压器的一侧(低压侧或输入侧)，至少一个发电机与发电机变压器的低压绕组(其属于低压系统)连接作为电源输入；在发电机变压器的另一侧(高压侧或输出侧)，通过电磁感应原理升高后的电压从发电机变压器的高压绕组(其属于高压系统)输出，例如被接入电网。
3.作为上述发电机变压器的一种典型代表，包括两个低压系统和一个高压系统的三系统发电机变压器在本领域中逐渐获得越来越广泛的应用。对于该三系统发电机变压器，在正常工况下，变压器的低压侧与两个供电电源(即第一发电机和第二发电机)连接，并相应地存在两个低压系统，其中，第一发电机与第一低压系统连接作为第一电源输入，第二发电机与第二低压系统连接作为第二电源输入。
4.针对传统的三系统发电机变压器，通常只有高压侧(或高压系统)存在调压功能，低压侧(两个低压系统)通常电压恒定，这显然无法满足对低压系统也具有调压需求的工况或场合。此外，例如当采用以风力发电方式工作的风力发电机作为该三系统发电机变压器的供电电源使用时，通常电源侧的电能稳定性较差，即发电机侧的电压波动较大，这对保障供电的连续性以及供电质量等均具有不利的影响。
5.在以上背景的基础上，存在着对于发电机变压器的高压侧和低压侧均具有电压调整功能的更高或新的需求，以便能够至少部分地克服或消除上述现有技术中的不足或缺陷，并进一步提高电力系统的电能质量稳定性等性能。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本技术提出了一种发电机变压器，包括：
7.变压器铁芯；
8.缠绕于所述变压器铁芯上的低压绕组，所述低压绕组与外部发电机相连，以接收来自所述外部发电机的电源输入；
9.缠绕于所述变压器铁芯上的高压绕组，通过电磁感应原理升高后的电压从所述高压绕组输出；
10.缠绕于所述变压器铁芯上的高压调压绕组；以及
11.将所述高压调压绕组与所述高压绕组串联连接的高压调压开关模块，
12.其中，所述发电机变压器还包括低压调压绕组、低压调压开关模块、低压激励绕组、低压串联绕组和调压变压器，所述调压变压器包括调压变压器铁芯，所述低压调压绕组缠绕于所述变压器铁芯上，所述低压激励绕组缠绕于所述调压变压器铁芯上并作为所述调压变压器的输入绕组，所述低压串联绕组缠绕于所述调压变压器铁芯上并作为所述调压变
压器的输出绕组，所述低压调压绕组的第一端与所述低压激励绕组的第一端相连，所述低压调压绕组的第二端经由所述低压调压开关模块与所述低压激励绕组的第二端相连，所述低压激励绕组的匝数大于所述低压串联绕组的匝数，所述低压绕组的第一端与所述外部发电机的一个接线端相连，所述低压绕组的第二端与所述低压串联绕组的第一端相连，所述低压串联绕组的第二端与所述外部发电机的另一接线端相连，由此提供从所述低压绕组的第一端流入并流经所述低压绕组、所述低压串联绕组后从所述低压串联绕组的第二端流出的电流流动路径。
13.根据一种可行性实施方式，所述低压调压开关模块为机械式有载分接开关，所述低压调压绕组设有多个分接头，所述机械式有载分接开关中设有分接选择器，在所述发电机变压器的工作过程中，基于所述分接选择器在不同连接位置之间的切换，所述分接选择器与所述多个分接头中的一个相连，由此改变所述低压调压绕组的有效匝数。
14.根据一种可行性实施方式，所述变压器铁芯采用包括一个中心芯柱和两个旁扼的壳式结构，所述低压绕组、所述高压绕组、所述高压调压绕组和所述低压调压绕组均缠绕于所述变压器铁芯的中心芯柱上。
15.根据一种可行性实施方式，所述高压调压绕组和所述低压调压绕组均以筒体形状缠绕于所述变压器铁芯的中心芯柱上，且所述高压调压绕组和所述低压调压绕组相对于所述中心芯柱的中心轴线具有相同的筒体半径。
16.根据一种可行性实施方式，所述低压绕组包括第一低压绕组和第二低压绕组，所述发电机变压器相应地包括第一低压调压绕组、第一低压调压开关模块、第一低压激励绕组、第一低压串联绕组以及第二低压调压绕组、第二低压调压开关模块、第二低压激励绕组、第二低压串联绕组，其中，所述第一低压调压绕组的第一端与所述第一低压激励绕组的第一端相连，所述第一低压调压绕组的第二端经由所述第一低压调压开关模块与所述第一低压激励绕组的第二端相连，所述第一低压激励绕组的匝数大于所述第一低压串联绕组的匝数，所述第一低压绕组的第一端与所述外部发电机的一个接线端相连，所述第一低压绕组的第二端与所述第一低压串联绕组的第一端相连，所述第一低压串联绕组的第二端与所述外部发电机的另一接线端相连，由此提供从所述第一低压绕组的第一端流入并流经所述第一低压绕组、所述第一低压串联绕组后从所述第一低压串联绕组的第二端流出的电流流动路径；所述第二低压调压绕组的第一端与所述第二低压激励绕组的第一端相连，所述第二低压调压绕组的第二端经由所述第二低压调压开关模块与所述第二低压激励绕组的第二端相连，所述第二低压激励绕组的匝数大于所述第二低压串联绕组的匝数，所述第二低压绕组的第一端与另一外部发电机的一个接线端相连，所述第二低压绕组的第二端与所述第二低压串联绕组的第一端相连，所述第二低压串联绕组的第二端与所述另一外部发电机的另一接线端相连，由此提供从所述第二低压绕组的第一端流入并流经所述第二低压绕组、所述第二低压串联绕组后从所述第二低压串联绕组的第二端流出的电流流动路径。
17.根据一种可行性实施方式，所述调压变压器铁芯采用包括两个芯柱的芯式结构，所述第一低压激励绕组和所述第一低压串联绕组均缠绕于所述调压变压器铁芯的一个芯柱上，所述第二低压激励绕组和所述第二低压串联绕组均缠绕于所述调压变压器铁芯的另一芯柱上。
18.根据一种可行性实施方式，所述调压变压器铁芯包括第一铁芯和第二铁芯，所述
第一铁芯和所述第二铁芯彼此独立，所述第一铁芯采用包括一个中心芯柱和两个旁扼的壳式结构，所述第一低压激励绕组和所述第一低压串联绕组均缠绕于所述第一铁芯的中心芯柱上，所述第二铁芯采用包括一个中心芯柱和两个旁扼的壳式结构，所述第二低压激励绕组和所述第二低压串联绕组均缠绕于所述第二铁芯的中心芯柱上。
19.根据一种可行性实施方式，假定所述低压激励绕组的匝数为t1且与之相对应的所述低压串联绕组的匝数为t2，则所述低压激励绕组的匝数与所述低压串联绕组的匝数之间满足以下关系式：t1/t2＝n，其中n为大于1的整数。
20.根据一种可行性实施方式，上述n等于6。
21.根据一种可行性实施方式，所述发电机变压器为单相发电机变压器或三相发电机变压器。
22.从上述方案中可以看出，本技术通过在现有发电机变压器的基础上增设调压变压器以提供所需的变磁通功能，并相应地引入与之相关的低压调压绕组、低压调压开关模块、低压激励绕组、低压串联绕组，由此可在相应开关模块的控制下，以变磁通的方式顺利地实现预定的低压调压功能，从而能够以简便、可靠的方式提供一种在高压侧和低压侧均具有电压调整功能的发电机变压器，由此克服现有技术中的不足或缺陷，并显著提高电力系统的电能质量稳定性等性能。
附图说明
23.下面将通过参照附图详细描述本技术的优选实施例，以便本领域的普通技术人员能够更清楚本技术的上述及其它特征和优点，附图中：
24.图1为高压侧具有调压功能的传统三系统发电机变压器的典型示意性接线图。
25.图2为可在图1所示的三系统发电机变压器的高压调压系统中使用的开关模块的示意性电气原理图。
26.图3为图1所示的三系统发电机变压器的典型铁芯结构及其相关绕组配置的示意图。
27.图4为根据本技术的一个示范性实施例的发电机变压器的示意性接线图。
28.图5为可在图4所示的发电机变压器的低压调压系统中使用的开关模块的电气原理图。
29.图6a-6c为图4所示的发电机变压器的铁芯结构及其相关绕组配置的示意图。
30.图7为可在图4所示的发电机变压器的低压调压系统中使用的调压变压器的典型铁芯结构及其相关绕组配置的示意图。
31.其中，附图标记如下：
32.1a：第一低压绕组内层；1b：第一低压绕组外层；2a：第二低压绕组内层；2b：第二低压绕组外层；3a：第一高压绕组；3b：第二高压绕组；4a：第一高压调压绕组；4b：第二高压调压绕组；5a：第一低压调压绕组；5b：第二低压调压绕组；6a：第一低压调压开关模块；6b：第二低压调压开关模块；7a：第一低压激励绕组；7b：第二低压激励绕组；8a：第一低压串联绕组；8b：第二低压串联绕组；9：高压调压开关模块；w1:变压器主体绕组；w2:调压变压器第一绕组；w3:调压变压器第二绕组；11:变压器铁芯；12:调压变压器铁芯；lh1:第一低压绕组的首端；le1:第一低压绕组的尾端；lh2:第二低压绕组的首端；le2:第二低压绕组的尾端；hh：
高压绕组的首端；he：高压调压开关模块的尾端接头；ae1:第一低压串联绕组的尾端；ae2:第二低压串联绕组的尾端；k1:第一开关接头；k2:第二开关接头。
具体实施方式
33.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下借助于实施例并结合附图以举例方式对本技术进一步详细说明。
34.应当理解，下面给出的实施例及其相关描述均应被理解为是示例性的，而不构成对本技术的限制。此外，需指出的是，在不同的附图中，相同的附图标记表示基本相同或相似的部分，以尽量避免重复性描述。另外，附图中各部分的尺寸、位置等并未严格地按比例绘制，且各部分的尺寸、比例关系等均不应作为对本技术的限制。
35.在对本技术的技术方案进行详细描述之前，首先简要描述作为发电机变压器的典型代表的传统三系统发电机的电气连接方式及其调压原理。
36.图1示出了高压侧具有调压功能的传统三系统发电机变压器的典型示意性接线图，其中需说明的是，为简明起见，图1中以单相三系统发电机变压器为例对其接线方式进行了图示。对于三相三系统发电机变压器而言，其接线方式与此基本类似，只不过相数由单相变化为三相。
37.如图1所示，该三系统发电机变压器通常在低压侧包括两个低压绕组，即第一低压绕组和第二低压绕组，所述第一低压绕组和所述第二低压绕组分别作为两个低压系统(即，第一低压系统和第二低压系统)的主要组成部分。第一低压绕组例如可采用双层结构形式，其包括第一低压绕组内层1a和第一低压绕组外层1b，第一低压绕组内层1a和第一低压绕组外层1b彼此串联连接，且如图1所示在上部通过第一低压绕组的首端lh1和尾端le1与一外部发电机相连。第二低压绕组例如也可采用双层结构形式，其包括第二低压绕组内层2a和第二低压绕组外层2b，第二低压绕组内层2a和第二低压绕组外层2b彼此串联连接，且如图1所示在下部通过第二低压绕组的首端lh2和尾端le2与另一外部发电机相连。
38.此外，如图1所示，作为其高压系统的重要组成部分，该三系统发电机变压器在高压侧设有高压绕组，且为了满足在高压侧存在调压功能的使用需求，该三系统发电机变压器通常还设有高压调压绕组，其作为高压调压系统的一部分。
39.更具体地说，如图1所示，由于此类三系统发电机变压器中存在一个低压系统与整个高压系统进行半穿越运行的工况，为了降低这种磁场不对称运行工况下高压系统中的循环电流，该三系统发电机变压器通常在高压侧包括两个高压绕组，即第一高压绕组3a和第二高压绕组3b，并相应地包括两个高压调压绕组，即第一高压调压绕组4a和第二高压调压绕组4b，第一高压绕组3a和第二高压绕组3b通常采用上、下两部分(两个半部)式结构设计，上、下两部分(即，第一高压绕组3a和第二高压绕组3b)并联连接，第一高压调压绕组4a和第二高压调压绕组4b通常也可采用为上、下两部分(两个半部)式结构设计，所述上、下两部分(即，第一高压调压绕组4a和第二高压调压绕组4b)并联连接。第一高压绕组3a和第二高压绕组3b之间的中间抽头通过高压绕组的首端hh引出，第一高压绕组3a和第二高压绕组3b的尾端一起与高压调压开关模块9的首端(第一端)相连，高压调压开关模块9的尾端(第二端)可通过尾端接头he引出。通过高压调压开关模块9(特别是，基于高压调压开关模块9中设置的分接选择器)对不同连接位置的选择或切换而与第一高压调压绕组4a或第二高压调压绕
组4b的不同调压抽头(分接头)的电连接，可以实现所需的高压调压功能。作为示例，图1中的高压调压系统被示出为具有4个调压级，其设有5(即4 1)个调压抽头，但实际上可以根据具体需求将所述调压级的数量设计成大于1的任意整数。
40.图2示出了可在图1所示的三系统发电机变压器的高压调压系统中使用的高压调压开关模块的示意性电气原理图。如图2所示，所述高压调压开关模块9可采用本领域中已知的传统机械式有载分接开关，其具有结构简单、成本低等优点。所述机械式有载分接开关的具体结构、电路组成及其工作原理在本领域中已知，只需选择性地应用即可，因此本文中省略了与其有关的详细描述。
41.结合图2可以看出，以其中的一个高压绕组、即第一高压绕组3a为例，上述三系统发电机变压器中的高压调压系统在工作时，第一高压绕组3a的尾端可与图2中的第一开关接头k1相连，通过高压调压开关模块9(尤其是，基于其中设置的分接选择器)对不同连接位置的选择或切换而与第一高压调压绕组4a的不同分接头(调压抽头)的电连接，可以将第一高压调压绕组4a的不同匝数串入第一高压绕组3a，即实现高压调压绕组的不同匝数的串入，再通过高压调压开关模块9的相关接头或端子(如图2中的右上方处所示的引出接头)进行引出，便可顺利实现所需的高压调压功能。
42.需说明的是，为简明起见，图2中所示的电气原理图仅为示意性的，其中示出的高压调压绕组的调压抽头(分接头)的数量(以及相对应的分接选择器的数量)与图1中所示的高压调压系统中的调压抽头的数量并不完全对应。事实上，如前所述，所述调压抽头的数量以及相应的调压级可以根据实际情况自由地进行选择。
43.图3示意性地示出了图1所示的三系统发电机变压器的典型铁芯结构及其相关绕组配置。如图3所示，变压器铁芯11采用包括一个中心芯柱和两个旁扼的壳式结构，其中，所述两个低压绕组、所述两个高压绕组以及所述两个高压调压绕组(总称为变压器主体绕组w1)均缠绕(或套设)于变压器铁芯11的中心芯柱上，变压器铁芯11的两个旁扼上未缠绕任何绕组，其仅用于形成变压器铁芯11的磁路，这种铁芯在本领域中也被称为1/2型式铁芯。
44.如前所述，对于上述传统三系统发电机变压器，其仅在高压侧存在调压功能(即，其设有高压调压绕组，并作为高压调压系统的一部分)，这显然无法适应对高压侧和低压侧均具有调压需求的情形或工况。
45.正是在认识到以上已有技术中的缺陷或不足之后，本技术的发明人提出了一种全新的技术方案，其能够提供一种在高压侧和低压侧(即高压系统和低压系统)均具有电压调整功能的发电机变压器。
46.尤其是，根据本技术的一个示范性实施例，提供了一种在高压侧和低压侧(即高压系统和低压系统)均具有电压调整功能的发电机变压器，其可在图1所示的传统三系统发电机变压器的基础上改进而成。
47.下面结合图4-7对根据本技术的示范性实施例的发电机变压器进行详细描述，以便能够清楚地理解本技术的基本原理和结构设计等各个方面。需指示的是，为方便描述，图4-7的示范性实施例以具有两个低压系统和一个高压系统的三系统发电机变压器为例进行描述，但本技术显然不限于此。
48.首先，图4示出了根据本技术的该示范性实施例的发电机变压器的示意性接线图。
49.如图4所示，与图1相同，所述发电机变压器在低压侧包括两个低压绕组，即第一低
压绕组和第二低压绕组，其中第一低压绕组包括例如可采用双层结构形式的第一低压绕组内层1a和第一低压绕组外层1b。第二低压绕组包括例如可采用双层结构形式的第二低压绕组内层2a和第二低压绕组外层2b。此外，与图1相同，所述发电机变压器在高压侧包括两个高压绕组，即第一高压绕组3a和第二高压绕组3b，并相应地包括两个高压调压绕组，即第一高压调压绕组4a和第二高压调压绕组4b。所述第一高压绕组3a、所述第二高压绕组3b、所述第一高压调压绕组4a和所述第二高压调压绕组4b可以采用与图1完全相同的接线方式，因此其接线方式在图4中被省略，且不再对其进行赘述。
50.在传统发电机变压器中，由于低压系统的电流一般较大，常规设计通常无法选择合适的开关来在低压侧实现调压功能。为解决此问题，根据本技术的示范性技术方案，在上述三系统发电机变压器中增设有低压调压系统，并借助于增设的调压变压器以变磁通的方式来实现所需的低压调压功能。
51.更具体地说，如图4所示，与两个低压绕组(即包括第一低压绕组内层1a和第一低压绕组外层1b的第一低压绕组以及包括第二低压绕组内层2a和第二低压绕组外层2b的第二低压绕组)相对应，图4中的发电机变压器还包括两个低压调压系统，即第一低压调压系统和第二低压调压系统。第一低压调压系统包括第一低压调压绕组5a、第一低压调压开关模块6a、第一低压激励绕组7a和第一低压串联绕组8a。第二低压调压系统包括第二低压调压绕组5b、第二低压调压开关模块6b、第二低压激励绕组7b和第二低压串联绕组8b。第一低压调压绕组5a和第二低压调压绕组5b可分别作为图3所示的变压器主体绕组w1的一部分缠绕于变压器铁芯11的中心芯柱上，且分别经由第一低压调压开关模块6a和第二低压调压开关模块6b与第一低压激励绕组7a和第二低压激励绕组7b相连。第一低压激励绕组7a和第二低压激励绕组7b可分别缠绕于增设的调压变压器铁芯上，并各自与同样分别缠绕于增设的调压变压器铁芯上的第一低压串联绕组8a和第二低压串联绕组8b电磁耦合。第一低压串联绕组8a和第二低压串联绕组8b可分别与所述第一低压绕组和所述第二低压绕组串联连接。
52.更具体地说，举例而言，第一低压调压绕组5a的第一端与第一低压激励绕组的第一端相连，第一低压调压绕组5a的第二端经由第一低压调压开关模块6a与第一低压激励绕组7a的第二端相连，第一低压激励绕组7a的匝数被设计为大于第一低压串联绕组8a的匝数，第一低压绕组的第一端与一个外部发电机的一个接线端相连，第一低压绕组的第二端与第一低压串联绕组8a的第一端相连，第一低压串联绕组8a的第二端、即尾端ae1(其可以作为第一低压调压系统的尾端)与所述外部发电机的另一接线端相连，由此可以提供从所述第一低压绕组的第一端流入并流经所述第一低压绕组、所述第一低压串联绕组8a后从所述第一低压串联绕组8a的第二端流出的电流流动路径。
53.类似地，举例而言，第二低压调压绕组5b的第一端与第二低压激励绕组7b的第一端相连，第二低压调压绕组5b的第二端经由第二低压调压开关模块6b与第二低压激励绕组7b的第二端相连，第二低压激励绕组7b的匝数被设计为大于第二低压串联绕组8b的匝数，第二低压绕组的第一端与另一外部发电机的一个接线端相连，第二低压绕组的第二端与第二低压串联绕组8b的第一端相连，第二低压串联绕组8b的第二端、即尾端ae2(其可以作为第二低压调压系统的尾端)与所述另一外部发电机的另一接线端相连，由此可以提供从所述第二低压绕组的第一端流入并流经所述第二低压绕组、所述第二低压串联绕组8b后从所述第二低压串联绕组8b的第二端流出的电流流动路径。
54.图6a-6c中分别示意性地示出了图4所示的发电机变压器的铁芯结构及其相关绕组配置，从中可以更直观地了解所述发电机变压器的结构设计。
55.从图6a中可以看出，第一低压绕组的第一层(即，第一低压绕组内层1a)和第二层(即，第一低压绕组外层1b)靠近变压器铁芯11的中心芯柱套设于所述中心芯柱上并位于图6a中的上侧，所述第一低压绕组的第一层和第二层彼此串联，以实现第一低压系统；第二低压绕组的第一层(即，第二低压绕组内层2a)和第二层(即，第二低压绕组外层2b)靠近变压器铁芯11的中心芯柱套设于所述中心芯柱上并位于图6a中的下侧，所述第二低压绕组的第一层和第二层彼此串联，以实现第二低压系统。
56.从图6b中可以看出，高压绕组的上半部分(即，第一高压绕组3a)和下半部分(即，第二高压绕组3b)套设于中心芯柱上并且例如可分别相对于第一低压绕组和第二低压绕组位于其径向外侧，所述高压绕组的上半部分和下半部分彼此并联，以实现高压系统。
57.从图6c中可以看出，高压调压绕组的上半部分(即，第一高压调压绕组4a)和下半部分(即，第二高压调压绕组4b)套设于中心芯柱上并位于其径向最外侧，所述高压调压绕组的上半部分和下半部分彼此并联，以实现高压调压系统；低压调压绕组的上半部分(即，第一低压调压绕组5a)和下半部分(即，第二低压调压绕组5b)套设于中心芯柱上并位于其径向最外侧，且沿着中心芯柱的中心轴线分别位于高压调压绕组的上半部分的上方和高压调压绕组的下半部分的下方，低压调压绕组的上半部分和下半部分被分别接入第一低压调压系统和第二调压系统，以实现所需的低压调压功能。
58.由此可见，根据本技术的该示范性实施例的发电机变压器是在图1所示的传统三系统发电机变压器的基础上，在变压器铁芯11的中心芯柱的外侧分别增设第一低压调压绕组5a和第二低压调压绕组5b，以用于实现所需的低压调压功能。如图6c所示，举例而言，第一低压调压绕组5a、第二低压调压绕组5b、第一高压调压绕组4a、第二高压调压绕组4b均以筒体形状缠绕于变压器铁芯11的中心芯柱上，且第一低压调压绕组5a、第二低压调压绕组5b、第一高压调压绕组4a、第二高压调压绕组4b相对于所述中心芯柱的中心轴线具有相同的筒体半径。换句话说，第一低压调压绕组5a和第二低压调压绕组5b与第一高压调压绕组4a和第二高压调压绕组4b优选相对于所述中心芯柱的中心轴线具有相同的径向高度(即，具有相同的半径)，并可以沿着图6c中从上到下的方向按照如下顺序依次排布：第一低压调压绕组5a、第一高压调压绕组4a、第二高压调压绕组4b、第二低压调压绕组5b。
59.如图7所示，作为可在本技术的发电机变压器的低压调压系统中使用的调压变压器的铁芯结构的一个示例，图4中所示的两个低压调压系统的低压激励绕组(即，第一低压激励绕组7a和第二低压激励绕组7b)以及低压串联绕组(即，第一低压串联绕组8a和第二低压串联绕组8b)可分别套设于调压变压器铁芯12上。所述调压变压器铁芯12例如可采用包括两个芯柱的芯式结构，其中第一低压激励绕组7a和第一低压串联绕组8a一起可作为调压变压器第一绕组w2套设于调压变压器铁芯12的一个芯柱上，第二低压激励绕组7b和第二低压串联绕组8b一起可作为调压变压器第二绕组w3套设于调压变压器铁芯12的另一芯柱上。上述调压变压器铁芯12仅具有两个用于缠绕绕组的芯柱，不存在仅用于形成调压变压器铁芯12的磁路而不缠绕任何绕组的铁扼，这种铁芯在本领域中也被称为2/0型式铁芯。
60.图5示出了可在图4所示的发电机变压器的低压调压系统中使用的低压调压开关模块的示意性电气原理图。与图2类似，所述低压调压开关模块同样为本领域中已知的传统
机械式有载分接开关，其基本结构与图2大致相同，两者的主要不同之处在于，在图5中，根据本技术的示范性实施例的发电机变压器中的第一低压调压绕组5a、第一低压调压开关模块6a(此处以第一低压调压绕组5a和第一低压调压开关模块6a为例，第二低压调压绕组5b和第一低压调压开关模块6b的工作原理基本相同)在工作时，图4中所示的第一低压激励绕组7a的首端(第一端)可以与图5中的第二开关接头k2相连，图4中所示的第一低压激励绕组7a的尾端(第二端)则可以与图5中以虚线框示出的第一低压调压开关模块6a的上方位置所示的引出接头(或端子)相连，通过第一低压调压开关模块6a(尤其是，基于其中设置的分接选择器)对不同连接位置的选择或切换而与第一低压调压绕组5a的不同分接头(调压抽头)的电连接，可以改变所述第一低压调压绕组5a的有效匝数(或工作匝数)，并由此可以改变与之相关的第一低压激励绕组7a的输入电压，并相应地借助于串入第一低压绕组的第一低压串联绕组8a的电压变化可以顺利地实现所需的低压调压功能。
61.顺便指出的是，类似于图2，图5中所示的电气原理图同样仅为示意性的，其中示出的低压调压绕组的调压抽头的数量(以及相对应的分接选择器的数量)以及图4中所示的低压调压系统中的调压抽头的数量均未示意性的且并不完全对应。事实上，所述低压调压抽头的数量以及相应的调压级均可以根据实际情况自由地进行选择。
62.更进一步地说，本技术的发电机变压器的低压调压功能可借助于以下方式来实现：
63.根据本技术，例如可将图4中的每个低压调压绕组的匝数设定成为实现预定低压调压目的(例如预定调压比例或程度)所需的最小低压串联绕组匝数(即，所谓的计算匝数或设计匝数)的n倍，其中理论上n为大于1的整数。换句话说，在本技术中，例如可将每个低压调压绕组的匝数与为实现预定低压调压目的所需的最小低压串联绕组匝数之比设定为n：1。此外，以第一低压激励绕组7a和第一低压串联绕组8a为例，假定第一低压激励绕组7a的匝数为t1且第一低压串联绕组8a的匝数为t2，则可将第一低压激励绕组7a和第一低压串联绕组8设计为使得第一低压激励绕组7a的匝数与第一低压串联绕组8a的匝数之间满足以下关系式：t1/t2＝n，其中n为大于1的整数。在本技术的示范性实施例中，n例如可以等于6，但显然不限于此。在此情况下，根据电磁感应原理，图4中所示的低压调压绕组的电流可以降低n倍，与此同时其电压升高n倍。此外，通过将缠绕于变压器铁芯上的低压调压绕组与作为低压调压系统的一部分的低压激励绕组通过低压调压开关模块进行连接，并将低压激励绕组的匝数与低压串联绕组的匝数之比同样设定为n倍关系(即，低压激励绕组的匝数与低压串联绕组的匝数之比同样被设定为n：1)，这样低压串联绕组的电压可以相对于低压激励绕组降低n倍，但其电流与图4中的低压绕组的低压电流一致，由此能够以简便的方式实现低压串联绕组的可靠串入。此外，在低压调压开关模块的控制下，通过改变接入低压调压绕组的匝数，能够改变低压激励绕组两端的电压输入，由此在新增设的调压变压器的铁芯磁路中感应出不同的磁通量，并相应地在低压串联绕组中感应出不同的电压数值，其与变压器主回路中的低压绕组进行串联连接，从而可以方便地进行低压电压的调整，并由此能够以变磁通方式的顺利地实现所需的低压调压功能。
64.由此可见，本技术在不需要对现有发电机变压器的结构进行显著改变的情况下，通过增设调压变压器以提供所需的变磁通功能，并根据需要在相应的低压系统中引入相关的低压调压绕组、低压调压开关模块、低压激励绕组和低压串联绕组，由此可在低压调压开
关模块的控制下，选择性地在低压调压绕组中取出不同的抽头电压，接着通过相应低压激励绕组和低压串联绕组之间的电磁耦合作用，在低压串联绕组中获得不同的电压数值，并将其串入相应的低压绕组中，从而能够以变磁通的方式顺利地实现所需的低压调压功能。换句话说，本技术能够巧妙地通过变磁通方式可靠、方便地实现所需的低压调压功能，并由此能够提供低压侧的低压系统和高压侧的高压系统均带调压功能的发电机变压器。此外，本技术具有结构简单、使用方便、制造成本低等优点。
65.以上主要以三系统发电机变压器为例对本技术的技术方案进行了示范性描述。显然，如前所述，上述实施例及其相关描述均应被理解为是示例性的，而不构成对本技术的限制。例如，本技术的技术方案(尤其是低压调压系统及其工作原理)不仅可以应用于三系统发电机变压器中，而且可以应用于诸如双系统发电机变压器的其它类型的发电机变压器，甚至还可以应用于同样具有低压调压需求的其它种类的变压器中。再则，本技术不仅适用于单相发电机变压器，其同样可以适用于三相发电机变压器。此外，本技术可有利地应用于以风力发电机作为供电电源的发电变压器，但其显然不限于此。
66.另外，在上述示范性实施例中，低压调压系统中的调压变压器的铁芯采用了一体式铁芯结构。作为一种变型或替代方案，所述调压变压器的铁芯例如也可以分成两个独立的铁芯结构。例如，所述调压变压器铁芯包括第一铁芯和第二铁芯，所述第一铁芯和所述第二铁芯彼此独立，所述第一铁芯采用包括一个中心芯柱和两个旁扼的壳式结构，所述第一低压激励绕组和所述第一低压串联绕组均缠绕于所述第一铁芯的中心芯柱上，所述第二铁芯采用包括一个中心芯柱和两个旁扼的壳式结构，所述第二低压激励绕组和所述第二低压串联绕组均缠绕于所述第二铁芯的中心芯柱上。借助于这种方式，通过两个独立的磁路可以实现不同电压的激励，并产生不同的输出电压，由此可以实现两个低压系统的不同步低压调压。
67.此外，可以理解的是，为简明起见，本技术的说明书及其附图中重点描述或示出了与本技术的改进点或改进部分有关的内容，而省略或简化了其它部分的结构和相关描述。关于这些被省略部分的具体结构、连接关系等细节，本领域技术人员可以根据本领域的已有知识和具体应用等进行适当选择，这里不再赘述。
68.综上所述，本技术涉及发电机变压器，特别是提供一种在高压侧和低压侧均具有调压功能的发电机变压器，其包括低压调压绕组、低压调压开关模块、低压激励绕组、低压串联绕组以及相应的调压变压器。本技术通过在现有发电机变压器的基础上增设调压变压器以提供所需的变磁通功能，并相应地引入与之相关的低压调压绕组、低压调压开关模块、低压激励绕组和低压串联绕组，由此可在相应开关模块的控制下以变磁通的方式顺利地实现所需的低压调压功能，从而能够以简便、可靠的方式提供一种在高压侧和低压侧均具有电压调整功能的发电机变压器，并显著提高电力系统的电能质量稳定性等性能。
69.再次说明的是，以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。