CN207134215U - 一种具有直流偏磁抑制功能的变压器 - Google Patents

一种具有直流偏磁抑制功能的变压器 Download PDF

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张安红
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Abstract

本实用新型公开了一种具有直流偏磁抑制功能的变压器，包括铁芯和绕组，绕组由一次、二次绕组组成，其中每相的一次绕组均采用曲折性连接结构，每相的一次绕组均分为二段绕组构成，构成每相一次绕组的两段绕组均分别绕制于不同的铁芯上。变电站短路电流水平、控制保护装置以及中性点小电抗等影响很小；曲折性绕组既提供非常高的空载励磁阻抗，又提供非常低的漏抗。

Description

一种具有直流偏磁抑制功能的变压器
技术领域
本实用新型涉及一种变压器，尤其是涉及一种具有直流偏磁抑制功能的变压器。
背景技术
高压直流输电技术以输送距离长、输送容量大以及输电损耗小等优点在我国得到迅速的发展。然而高压直流输电***也会给原有的交流电网带来诸多不利影响，例如当直流输电线路在调试、检修期间或故障情况下以单极--大地回线方式运行时，直流电流会从变压器接地的中性点流入变压器绕组，导致正常运行的变压器产生直流偏磁问题，从而使得变压器损耗增加、噪声增大、振动加剧，给变压器本身及交流电网的安全、稳定运行带来严重危害。而浙江、江苏、上海电网等均为交直流混联电网，直流偏磁对变压器的安全稳定运行影响较大。
而变压器对直流电流的耐受能力受诸多因素限制，比如绕组、铁芯的发热限制、结构件局部过热限制，电力***谐波限值或噪声水平限值等。从不同铁芯结构三相变压器的分析可知，变压器对直流偏磁的反应与变压器结构有关。三相三柱式变压器，直流磁通在铁芯中无通道，需经过其它结构件和变压器油从油箱返回；由于变压器油的磁阻较大，所以直流磁通很小，因此可允许从中性点通过较大的直流电流；而直流电流在三相五柱式变压器中须经过旁轭返回，磁通返回通道的截面较小，从而在较低的磁通密度下就可能出现铁芯饱和，直流电流的影响较为明显，在接地线中允许通过的直流电流较三相三柱式变压器小。而为了抑制变压器中性点直流偏磁电流，多采用串联电阻法、串联电容法、反向电流补偿法等直流偏磁抑制措施，然而这些方法对变电站短路电流水平、控制保护装置以及中性点小电抗等产生较大影响。
实用新型内容
本实用新型为解决现有高压直流输电存在着抑制变压器在进行直流偏磁抑制措施时，容易对变电站短路电流水平、控制保护装置以及中性点小电抗产生较大影响等现状而提供的一种变电站短路电流水平、控制保护装置以及中性点小电抗等影响很小的具有直流偏磁抑制功能的变压器。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种具有直流偏磁抑制功能的变压器，包括铁芯和绕组，其特征在于：绕组由一次、二次绕组组成，其中每相的一次绕组均采用曲折性连接结构，每相的一次绕组均分为二段绕组构成，构成每相一次绕组的两段绕组均分别绕制于不同的铁芯上。变电站短路电流水平、控制保护装置以及中性点小电抗等影响很小；曲折性绕组既提供非常高的空载励磁阻抗，又提供非常低的漏抗。
作为优选，每柱铁芯上均有两段等匝数的绕组。提高每个绕组的均衡性。
作为优选，所述的一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组均分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组分为绕组w1和绕组w4两段绕组构成，B相绕组分为绕组w2和绕组w5两段绕组构成、C相绕组分为绕组w3和绕组w6两段绕组构成；其中绕组w1和绕组w4、绕组w2和绕组w5、绕组w3和绕组w6均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAB，绕组联接Z1AB中绕组w1沿顺时针的移相角为30°。
作为优选，所述的一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组均分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组分为绕组w1和绕组w4两段绕组构成，B相绕组分为绕组w2和绕组w5两段绕组构成、C相绕组分为绕组w3和绕组w6两段绕组构成；其中绕组w1和绕组w6、绕组w2和绕组w4、绕组w3和绕组w5均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAC，绕组联接Z11AC中绕组w1沿逆时针的移相角为30°。
作为优选，所述的一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组分为绕组w1和绕组w4两段绕组构成，B相绕组分为绕组w2和绕组w5两段绕组构成、C相绕组分为绕组w3和绕组w6两段绕组构成，其中绕组w1和绕组w4、绕组w2和绕组w5、绕组w3和绕组w6均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAB，绕组联接Z7AB中绕组w1沿逆时针的移相角为150°。
作为优选，所述的一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组由绕组w1和绕组w4两段串联连接构成，B相绕组由绕组w2和绕组w5两段串联连接构成、C相绕组由绕组w3和绕组w6两段串联连接构成，其中绕组w1和绕组w4、绕组w2和绕组w5、绕组w3和绕组w6均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAC，绕组联接Z5AC中绕组w1沿顺时针的移相角为150°。
本实用新型的有益效果是：变电站短路电流水平、控制保护装置以及中性点小电抗等影响很小；曲折性绕组既提供非常高的空载励磁阻抗，又提供非常低的漏抗。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。
图1是本实用新型一种具有直流偏磁抑制功能的变压器的曲折型变压器绕组联接结构示意图。
图2是是本实用新型一种具有直流偏磁抑制功能的变压器的一种绕组联接简图。
图3是图2的绕组联接相位角及其移相角示意图。
图4是是本实用新型一种具有直流偏磁抑制功能的变压器的另一种绕组联接简图。
图5是图4的绕组联接相位角及其移相角示意图。
图6是是本实用新型一种具有直流偏磁抑制功能的变压器的又一种绕组联接简图。
图7是图6的绕组联接相位角及其移相角示意图。
图8是是本实用新型一种具有直流偏磁抑制功能的变压器的再一种绕组联接简图。
图9是图8的绕组联接相位角及其移相角示意图。
具体实施方式
实施例1：
图1、图2、图3所示的实施例中，一种具有直流偏磁抑制功能的变压器，包括铁芯和绕组，绕组由一次、二次绕组组成，其中每相的一次绕组均采用曲折性连接结构，每相的一次绕组均分为二段绕组构成，构成每相一次绕组的两段绕组均分别绕制于不同的铁芯上。每柱铁芯上均有两段等匝数的绕组。一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组均分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组分为绕组w1和绕组w4两段绕组构成，B相绕组分为绕组w2和绕组w5两段绕组构成、C相绕组分为绕组w3和绕组w6两段绕组构成；其中绕组w1和绕组w4、绕组w2和绕组w5、绕组w3和绕组w6均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAB，绕组联接Z1AB中绕组w1沿顺时针的移相角为30°。图中所绘示的点代表绕组的同极性。
图1所示三相变压器一次绕组曲折性联接，A、B、C为一次绕组三相，Ia、Ib、Ic为一次绕组的三相电流，由Ia、Ib、Ic产生的磁通每柱铁芯磁通均由两个等匝数的绕组产生。
对正序电流：
对负序电流：
但是对于零序电流：
上式(1)、(2)中：α＝ej·2π/3，α2＝e-j·2π/3。
每个铁芯柱净磁通幅值由正序和负序电流产生，都为对于零序电流每个铁芯柱净磁通幅值趋于零。因此，曲折性绕组既提供非常高的空载励磁阻抗，空载励磁阻抗由正序和负序电流产生；又提供非常低的漏抗，漏抗由零序电流产生。
Idc为直流偏磁电流，如果Ia＝Ib＝Ic＝Idc/3，三个铁心柱净直流磁通上下相互抵消趋近于零，故铁心不存在直流磁通，有效防止变压器因直流偏磁而饱和，具有变压器自身补偿直流偏磁的能力。
实施例2：
图4、图5所示的实施例中，一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组均分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组分为绕组w1和绕组w4两段绕组构成，B相绕组分为绕组w2和绕组w5两段绕组构成、C相绕组分为绕组w3和绕组w6两段绕组构成；其中绕组w1和绕组w6、绕组w2和绕组w4、绕组w3和绕组w5均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAC，绕组联接Z11AC中绕组w1沿逆时针的移相角为30°。
实施例3：
图6、图7所示的实施例中，一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组分为绕组w1和绕组w4两段绕组构成，B相绕组分为绕组w2和绕组w5两段绕组构成、C相绕组分为绕组w3和绕组w6两段绕组构成，其中绕组w1和绕组w4、绕组w2和绕组w5、绕组w3和绕组w6均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAB，绕组联接Z7AB中绕组w1沿逆时针的移相角为150°。
实施例4：
图8、图9所示的实施例中，一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组由绕组w1和绕组w4两段串联连接构成，B相绕组由绕组w2和绕组w5两段串联连接构成、C相绕组由绕组w3和绕组w6两段串联连接构成，其中绕组w1和绕组w4、绕组w2和绕组w5、绕组w3和绕组w6均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAC，绕组联接Z5AC中绕组w1沿顺时针的移相角为150°。
以上内容和结构描述了本实用新型产品的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本实用新型范围之内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种具有直流偏磁抑制功能的变压器，包括铁芯和绕组，其特征在于：绕组由一次、二次绕组组成，其中每相的一次绕组均采用曲折性连接结构，每相的一次绕组均分为二段绕组构成，构成每相一次绕组的两段绕组均分别绕制于不同的铁芯上。
2.按照权利要求1所述的具有直流偏磁抑制功能的变压器，其特征在于：每柱铁芯上均有两段等匝数的绕组。
3.按照权利要求1所述的具有直流偏磁抑制功能的变压器，其特征在于：所述的一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组均分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组分为绕组w1和绕组w4两段绕组构成，B相绕组分为绕组w2和绕组w5两段绕组构成、C相绕组分为绕组w3和绕组w6两段绕组构成；其中绕组w1和绕组w4、绕组w2和绕组w5、绕组w3和绕组w6均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAB，绕组联接Z1AB中绕组w1沿顺时针的移相角为30°。
4.按照权利要求1所述的具有直流偏磁抑制功能的变压器，其特征在于：所述的一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组均分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组分为绕组w1和绕组w4两段绕组构成，B相绕组分为绕组w2和绕组w5两段绕组构成、C相绕组分为绕组w3和绕组w6两段绕组构成；其中绕组w1和绕组w6、绕组w2和绕组w4、绕组w3和绕组w5均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAC，绕组联接Z11AC中绕组w1沿逆时针的移相角为30°。
5.按照权利要求1所述的具有直流偏磁抑制功能的变压器，其特征在于：所述的一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组分为绕组w1和绕组w4两段绕组构成，B相绕组分为绕组w2和绕组w5两段绕组构成、C相绕组分为绕组w3和绕组w6两段绕组构成，其中绕组w1和绕组w4、绕组w2和绕组w5、绕组w3和绕组w6均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAB，绕组联接Z7AB中绕组w1沿逆时针的移相角为150°。
6.按照权利要求1所述的具有直流偏磁抑制功能的变压器，其特征在于：所述的一次绕组的三相分别为A相、B相和C相，一次绕组的中性点为N，A相、B相和C相的每相绕组分成匝数相等的两段部分，其中A相绕组由绕组w1和绕组w4两段串联连接构成，B相绕组由绕组w2和绕组w5两段串联连接构成、C相绕组由绕组w3和绕组w6两段串联连接构成，其中绕组w1和绕组w4、绕组w2和绕组w5、绕组w3和绕组w6均采用辐向同芯排列，其中与中性点相联接的绕组w4、绕组w5、绕组w6采用靠内布置结构；以A相为时钟12点方向定义相位角ZAC，绕组联接Z5AC中绕组w1沿顺时针的移相角为150°。
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