干式自耦变压器 |
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| 申请号 | CN201710639486.7 | 申请日 | 2017-07-31 | 公开(公告)号 | CN107195444A | 公开(公告)日 | 2017-09-22 |
| 申请人 | 国网上海市电力公司; 华东电力试验研究院有限公司; | 发明人 | 李福兴; 魏本刚; 李腾飞; 杜洋; 刘琦; | ||||
| 摘要 | 一种干式自耦 变压器 ，采用分段线绕浇注圆筒式结构，由多个分段圆筒式线圈组合构成，主绕组抽头输入 电压 为UA，副绕组抽头 输出电压 Ua，分段圆筒式线圈内包含第一层线圈和第二层线圈，第一层线圈和第二层线圈尾尾相联，以增加电气电容值；各分段圆筒式线圈筒端分别设置抽头，输出电压Ua根据使用要求在各抽头间切换；相邻的两个分段圆筒式线圈之间设置绝缘 垫 块 ，整个绕组采用环 氧 树脂 浇注 固化 成一体。本 发明 的优点是， 自耦变压器 采用 环氧树脂 浇注，结构紧凑，体积相对较小；线圈采用分段线绕结构、首层线圈外增加静电屏；提高耐受大气过电压的能 力 和操作过电压的冲击强度；线圈 内圈 设置通 风 槽，分段线圈圆筒间设置 通风 沟，单台容量可不受到限制。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种干式自耦变压器，采用分段线绕浇注圆筒式结构，由多个含铁芯的分段圆筒式线圈（1）组合构成，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 干式自耦变压器技术领域背景技术[0002] 随着国家节能政策的大力实施，火电厂辅机系统进行大量变频器改造，以降低机组厂用电率。但是，目前大多数火电机组的辅机变频器低电压穿越能力较差，有的甚至不具备低电压穿越能力。出现了电网发生瞬时电压波动引起大量火电机组跳机的问题，由于变频调速设备不具备低电压穿越功能，触发了变频器的低电压保护，致使变频器闭锁输出，最终导致事故发生。 [0003] 为了检验低压变频器的高低电压穿越能力，需要对低压变频器及进行高低电压穿越能力改造后的低压变频器进行测试，但却缺少相应的检测设备。对变频器电压穿越能力验证，需要研制一套电压暂降装置，以验证变频器在电压跌落时穿越能力。 [0004] 变频器电压穿越试验装置由试验变压器、快切开关、可调负载、程序控制装置和波形记录仪组成。由于试验时变压器切换电压会产生过电压，而普通自耦变压器绕组由于现有结构的限制，阻抗较低，耐冲击电压能力较差。图1所示为现有自耦变压器的基础结构，第一线圈和第二线圈采用直接连接方式的方式，层间电压较大，电气分布电容不理想。一般的自耦变压器电压调节范围一般在5％-105％，无法满足变频器电压穿越需要的电压调节范围20％-130％的要求。因此需要设计专用的试验变压器。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种干式自耦变压器，应用于变频器电压穿越试验中。本发明采用特殊结构、分段线绕圆筒式结构、绕组一体浇注，满足了变频器电压穿越范围的要求。 [0006] 一种干式自耦变压器，采用分段线绕浇注圆筒式结构，由多个分段圆筒式线圈组合构成，其中，分段圆筒式线圈内包含第一层线圈和第二层线圈，第一层线圈和第二层线圈尾尾相联，增加电气电容值；相邻两个分段圆筒式线圈之间设置绝缘垫块，绝缘垫块固定相邻的两个分段圆筒式线圈的相对位置，垫块之间设置风道，增加线圈辐向散热。 [0007] 上述的一种干式自耦变压器，在变压器首端的两个分段线圈层外设置静电屏，增加首端线圈对地电容，，改善电容分布，增强线圈耐冲击电压的能力。 [0009] 上述的一种干式自耦变压器，主绕组抽头输入电压为UA，副绕组抽头提供输出电压Ua，根据连接具体抽头的位置不同，副绕组抽头a提供的输出电压Ua与主绕组抽头输入电压UA的比例关系存在以下五种： [0010] Ua＝20％UA； [0011] Ua＝60％UA； [0012] Ua＝90％UA； [0013] Ua＝100％UA； [0014] Ua＝130％UA。 [0017] 本发明的优点和有益效果是： [0018] 1)变压器调节范围大，从20％UA到130％UA；电压级差大，从20％-100％，满足特殊试验的要求。 [0019] 2)线圈采用特殊分段，并在首端增加了静电屏，既增加的首端线圈电气电容又增加了线圈对地电容，大大提高了自耦变冲击电压耐受水平。 [0020] 3)采用自耦变型式，消耗材料少，成本低。自耦变压器绕组容量降低，所耗材料也减少，成本也低。 [0022] 5)便于运输和安装。因为它比同容量的双绕组变压器重量轻，尺寸小，占地面积小。 [0024] 图1是现有技术中分段圆筒式线圈的基础结构图。 [0025] 图2本发明的圆筒式线圈剖面。 [0026] 图3是本发明中圆筒式线圈的电容等值电路。 [0027] 图4是是本发明中分段圆筒式线圈的基础结构图。 [0028] 图5是本发明线圈通风槽和通风沟示意图。 具体实施方式[0029] 以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。 [0031] 如图2所示，本发明采用特种分段线绕浇注圆筒式结构。绕组采用特殊分段，各抽头取自分段出线端。采用分段圆筒式结构,不仅能增加电气电容,而且还大大提高了耐受大气过电压的能力和操作过电压的冲击强度。绕组有较高的电气强度和机械强度，线圈内圈和分段圆筒间设置了通风槽和通风沟，具有较好的散热性能，保证绕组温升较小。这样，单台容量可不受到限制。 [0032] 一种干式自耦变压器，采用分段线绕浇注圆筒式结构，由多个分段圆筒式线圈1构成。如图4所示，分段圆筒式线圈1内包含第一层线圈11和第二层线圈12，第一层线圈11和第二层线圈12尾尾相联，增加线圈电气电容值；各分段圆筒式线圈1出线端分别设置抽头，输出电压抽头根据使用要求在各抽头间切换；相邻的两个分段圆筒式线圈1之间设置绝缘固定垫块。 [0033] 进一步地，在变压器首端的两个分段圆筒式线圈1外设置静电屏2，增加首端线圈对地电容。 [0034] 进一步地，如图5所示，所述分段圆筒式线圈1的内圈与铁芯间设置通风槽，相邻分段圆筒式线圈1间设置通风沟，在轴向和辐向都形成散热风道，增强所述干式自耦变压器的散热性能。所述分段圆筒式线圈1间的通风沟由设置在相邻分段圆筒式线圈1之间的多个绝缘垫块构成，多个绝缘垫块按序间隔排列，垫块本身起到固定和绝缘的作用，垫块间的间隔起通风沟的作用。 [0035] 进一步地，主绕组抽头提供输入电压UA，副绕组抽头提供输出电压Ua，根据最终引出的具体抽头的位置不同，副绕组抽头提供的输出电压Ua与主绕组抽头输入电压UA的比例关系存在以下五种： [0036] Ua＝20％UA； [0037] Ua＝60％UA； [0038] Ua＝90％UA； [0039] Ua＝100％UA； [0040] Ua＝130％UA； [0041] 配合有载切换开关使用，自耦变压器绕组抽头分别引出至有载切换开关上，通过切换开关，可实现上述多个电压等级之间的切换。 [0042] 主绕组电压可接6kV或10kV，电压等级按10kV等级设计；额定容量按6kV计算，额度容量设计为3000kVA-4000kVA，可满足绝大部分变频器电压穿越试验要求。 [0043] 进一步地，所述分段圆筒式线圈1采用铜导线绕制，两端引出抽头。 [0044] 进一步地，所述干式自耦变压器整体采用环氧树脂真空浸渍式一体浇注，不加填料，按温度固化曲线固化成形。 [0045] 电气电容在一定程度上决定设备耐受冲击电压的分布梯度,即设备的电气电容值越大,其冲击电压的分布梯度就越趋于均匀。当线圈受到冲击时，冲击电压的分布梯度不仅决定于线圈的电气电容值，更决定于线圈的纵向电气电容K和对地电气电容C沿线圈首端到末端的分布。图3所示即为本发明的电气电容的等值电路，由图可知，本发明纵向电气电容K和对地电气电容C分布均匀，在首端处，由于设置了静电屏2增加了首端对地电容,，当变压器受到冲击时,端部因电容增加，压降减小，整个绕组受到的电压冲击会变得均匀分布，保护了端部绕组的绝缘。 [0046] 如图4所示，设基础结构的线圈长度为b，几何电容值为Kj，电气电容值为Kt，层间电压为U，则层间电容的能量为： [0047] [0048] [0049] ∴Kt＝Kj [0050] 普通分段圆筒式线圈的基础结构如图1。设基础结构的线圈长度为b’＝b，几何电容值为Kj，电气电容值为Kp，层间电压为U’＝U，则层间电容的能量为： [0051] [0052] ∵Kp＝1/3Kj [0053] ∴Kj＝3Kp [0054] 上述计算结果表明，在其它条件相同的条件下，特殊分段圆筒式线圈,其电气电容值是普通圆筒式线圈电气电容值的3倍。 [0055] 本发明的干式自耦变压器与同容量的一般变压器相比较，具有结构简单、用料省、体积小等优点。尤其在变压比接近于1的场合显得特别经济，本自耦变最大变比为1.3，最小为0.2。 |
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