[实用新型]一种能提高阻抗的变压器

说明书

技术领域

本发明是一种变压器，在阻性、阻感性、阻容性的电力系统中应用。可应用范围涵盖如工农业生产、科学实验、电力传输和各种电力系统等。

背景技术

变压器是根据电磁感应原理制成的静止的传输交流电能并改变交流电压的装置，在一个闭合铁心上套上两个或多个彼此绝缘的绕组即构成一台最简单的单相变压器，三相变压器和多脉波变压器不过是绕组相位的不同。一般一个闭合的整体铁心与绕组组成的单相或三相变压器就叫一台变压器，习惯上也叫单器身变压器。同理特种变压器还有双器身和三器身结构的一些习惯叫法，例如用自耦变压器调压的变压器。变压器是电力系统最重要的设备，为保证电力系统运行的可靠性，限制其短路电流，切实有效的措施是提高变压器的短路阻抗值，这也正是国际上许多发达国家早已趋向采用高阻抗变压器的原因。

采用提高变压器阻抗的电力系统具有以下一些特点：（1）当电网发生短路事故时，通过高阻抗变压器和其它电力设备的短路电流较小，相应的短路电磁力和电流热效应也会降低。这不但可提高电网的可靠性，同时还可以降低线路开关等电气设备的开断容量。（2）采用高阻抗变压器，可以取消为限制系统短路电流而单独设置的限流电抗器，从而可降低建设费用、减少占地面积。

采用提高变压器阻抗的电力系统具有如下结构特点。提高变压器阻抗的方法一般有两种。第一种是采用普通的变压器常规结构也就是单器身的双绕组或三绕组变压器结构，通过调整铁心直径和绕组参数，必要时还要采取拆分绕组等措施，达到提高变压器阻抗的目的，增加的成本虽多，但还是可以接受的，这也是目前最常用的方案。第二种是采用在变压器上设置电抗器（即所谓的内置电抗器）的结构来达到提高变压器入口电抗的目的，但因为串入的电抗器成本有时极高，目前极少应用。

采用普通的变压器常规结构来提高变压器阻抗的技术关键是对绕组的漏磁控制及其相应的损耗控制和温升控制。众所周知，当变压器接入电网而施加额定电压时，在铁心中将有主磁通流过。在变压器带负载运行以后，负载电流将在变压器的一、二次绕组内部及其周围区域产生漏磁通，这些漏磁通与一、二次绕组交链而形成变压器的短路阻抗。因而，若提高变压器阻抗电压的规定值，就必然要求有比较多的漏磁通与一、二次绕组交链。对于大型变压器而言，漏磁通增加所带来的突出问题是绕组和结构件内的杂散损耗明显增加，相应部位的温升随之提高。这就要求在结构上采取有效措施对变压器的漏磁场进行控制，防止绕组和结构件产生局部过热，保证变压器的安全运行。

因此现阶段，急需一种不需要拆分绕组就能提高阻抗的变压器，以克服拆分绕组产生的杂散损耗、温升急剧升高、局部过热和增加的变压器成本。

第二种是采用在变压器上设置电抗器（即所谓的内置电抗器方案）的结构来达到提高变压器入口电抗的目的，采用内置电抗器技术设计一般是在双绕组变压器的高压或低压绕组上串联电抗器，但电抗器电压高、容量大、成本高、绝缘复杂。

另外是三绕组变压器上串联电抗器，就是在三绕组中的一个绕组上串联连接一个电抗器，达到提高某两对阻抗值的目的，但当串联电抗器的绕组穿载或不投入使用时，则对变压器的阻抗增加没有作用，而且即或投入使用，对不需要增加阻抗的绕组也增加阻抗，这将使这种方法失去作用，再加上成本的原因目前基本没有应用。假设某三绕组变压器在额定分接电压位置时的三对阻抗值分别为u_HM=14%, u_ML =23%, u_HL =37%。从对三对阻抗规定值的分析中可以发现，u_HM基本上为正常的国家标准规定值，而u_ML和u_HL的值则是在正常标准规定值的基础上再加15%左右。这样，通过在低压绕组中串联一个阻抗值为15%的电抗器，就可以使用普通三绕组变压器结构来满足规定阻抗值的要求。

现阶段，采用内置电抗器的高阻抗电力变压器的缺点是：首先，因为现在的变压器基本是采用单器身变压器方案，电抗器容量大，电压高，绝缘复杂，大多数情况下需采用昂贵的空心电抗器。其次，电抗器调整的是变压器的整个容量，因此电抗器容量大，电压高，用较高的成本对电抗器所产生的漏磁场进行屏蔽，才能减少其在结构件中产生的杂散损耗，防止局部过热。因此，现阶段采用这种方案的极少。

现在急需一种小容量、低电压、低价格的内置电抗器方案。特别是要找到一种可以取代靠增加一个绕组来达到提高某两对绕组阻抗的三绕组电力变压器内置电抗器方案。