專利名稱：三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高壓電氣化供電技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于鐵路電氣化供電系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型描述如下

圖1、斯科特結(jié)線變壓器AT供電方式及其電壓相位關(guān)系圖2、變形伍德橋結(jié)線變壓器AT供電方式及其電壓相位關(guān)系圖3、兩臺Y／△－11變壓器組成十字交叉方式的2×27.5KV電壓系統(tǒng)圖4、三相十字交叉結(jié)線變壓器構(gòu)成的AT供電方式圖5、三線圈阻抗(a)原電路(b)等值電路圖6、三相十字交叉結(jié)線變壓器構(gòu)成方案一(實施例1)圖7、實施例1構(gòu)成方案的低壓繞組結(jié)線方法圖8、三相十字交叉結(jié)線變壓器構(gòu)成方案二(實施例2)圖9、實施例2構(gòu)成方案的低壓繞組結(jié)線方法1－斯科特結(jié)線變壓器8－鋼軌尺2－伍德橋結(jié)線變壓器9－正饋線F3－Y／△－11接線變壓器 10－B座升壓自耦變壓器4－三相十字交叉結(jié)線變壓器11－變壓器鐵心5－一次(三相)電源12－高壓繞組6－自耦變壓器13－低壓繞組7－接觸線T目前世界上已實現(xiàn)的交流電氣化鐵道AT供電方式牽引變壓器結(jié)線型式有斯科特結(jié)線變壓器(Scott Transformer)(圖1)，變形伍德橋結(jié)線變壓器(Modified Wood Bridge Trans－former)(圖2)；單相變壓器和以兩臺Y／△－11三相兩繞組變壓器組成十字交叉結(jié)線(圖3)等。
上述各型牽引變壓器構(gòu)成的AT供電方式均有其各自的技術(shù)經(jīng)濟短處，例如斯科特和變形伍德橋結(jié)線方式，因二次繞組中點不抽出接地，因此必須在接觸網(wǎng)供電線側(cè)增設(shè)自耦變壓器(AT)，以構(gòu)成2×27.5KV電壓系統(tǒng)。此外，為了滿足牽引變電所三相自用電的需要，還必須設(shè)置特殊結(jié)線的逆斯科特結(jié)線變壓器，變電所主結(jié)線十分復(fù)雜，建設(shè)費用很高；單相變壓器結(jié)線方式使電力系統(tǒng)三相負荷和電壓產(chǎn)生嚴(yán)重不平衡，惡化了電力系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，對于較小的電力系統(tǒng)，這種負荷不對稱還可能危及發(fā)電機的安全運行，而三相電壓不對稱則可能對三相動力裝置造成危害；以兩臺Y／△－11結(jié)線變壓器組成十字交叉方式，雖可在二次側(cè)直接構(gòu)成2×27.5KV電壓系統(tǒng)，但為了保證運行中的任一臺Y／△－11變壓器因事故或討劃檢修解列時，仍能獲得2×27.5KV電壓系統(tǒng)，必需設(shè)置第三臺 Y／△－11變壓器，且其結(jié)線應(yīng)能方便的替換兩臺運行變壓器中的任一臺。這種方式，主變壓器安裝臺數(shù)多，結(jié)線復(fù)雜，建設(shè)費用也較高。
本實用新型提出的三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器(圖4)，改進了現(xiàn)有牽引變壓器結(jié)線方式，可有效地彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，顯著改進AT供電方式電氣化鐵道的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。
本實用新型的技術(shù)解決方案，是在一個截面相等的三柱鐵心上，實現(xiàn)兩個二次角形繞組對接，構(gòu)成三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器。
為保證三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器具有較好的防止對平行接近牽引網(wǎng)的通信線產(chǎn)生危險和雜音影響的能力，并不致使AT牽引網(wǎng)故障點標(biāo)定裝置的測量結(jié)果產(chǎn)生明顯誤差，對變壓器阻抗有兩項特殊要求其一是二次兩個低壓繞組分別相對于一次高壓繞組的阻抗Z21和Z31應(yīng)完全相等，即Z21＝Z31式中Z21－原邊繞組短路，第二繞組加電源(二次330°聯(lián)結(jié)組)，第三繞組開路(二次30°聯(lián)結(jié)組)測得的阻抗；Z31－原邊繞組短路，第三繞組加電源，第二繞組開路測得的阻抗。
其二是三相三繞組十字交叉結(jié)線牽引變壓器二次中性點的漏抗應(yīng)接近AT漏抗值0.45Ω(歸算至27.5KV)理論分析證明三繞組變壓器的阻抗回路可等價于一個兩繞組變壓器阻抗和一個AT漏抗的組合(圖5)。圖中，E1一次電源電壓，E0二次三次空載電壓ZD假想雙線圈主變壓器阻抗；當(dāng)Z21＝Z31時，有ZE＝ (Z21- Zh)/2 式中ZE假想AT漏抗ZH一次線圈短路，二次線圈加電源用測得的三次線圈電壓被二次線圈的短路電流除所得到的互阻抗。
為了實現(xiàn)上述變壓器阻抗的特殊要求，在變壓器結(jié)構(gòu)上將兩個低壓繞組13，實行軸向分裂交錯放置，保證兩個低壓繞組對原邊的阻抗完全相等，同時盡量增加兩個低壓繞組間的耦合，使當(dāng)量AT漏抗值達0.45Ω以下。
本實用新型為一臺三繞組變壓器，具有一組高壓繞組12，兩組低壓繞組13。該兩組低壓繞組匝數(shù)阻抗相同，每組間隔并聯(lián)或串聯(lián)。高壓繞組12和低壓繞組13，在截面相等的三柱鐵心11上，每柱沿幅向由里向外排列。高壓繞組12三相接成星形，并有中性點引出接地。兩組低壓繞組13排列必須保持幾何對稱，低壓繞組三相分別按△－11和△－1接線，其線電壓相對于原邊線電壓分別為330°和30°，將低壓繞組兩三角形的特定頂點對接于N，可形成相位差為120°的兩個2×27.5KV電壓系統(tǒng)。其中對頂點N引出線接鋼軌R或接地，其余端子可分別與上引線T1、T2和下行線F1、F2連接，構(gòu)成電氣化鐵道AT牽引供電系統(tǒng)，如圖4。
在本實用新型三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器基本結(jié)構(gòu)中，繞組在鐵心上排列方式有以下兩種。
實施例1(圖6)鐵心11每柱沿幅向由里向外有三層繞組，兩組低壓繞組13，由四個線圈組成，排列在內(nèi)兩層，每組繞組分別將內(nèi)兩層的線圈作交叉串聯(lián)連接；高壓繞組則分別為兩個線圈12，排列在外層。三個鐵心柱上的兩組低壓繞組的聯(lián)結(jié)分別為△－11和△－1方式(圖7)。將兩個角形繞組的特定頂點相對接，即可構(gòu)成兩個相位差成120°的2×27.5KV電氣化鐵道AT牽引供電系統(tǒng)。
實施例2(圖8)鐵心11每柱沿幅向由里向外有兩層繞組，高壓繞組12置于內(nèi)層，低壓繞組13采用交疊式線圈，置于外層，引線比較方便。低壓繞組結(jié)線方式如圖9。每柱的低壓繞組分為兩組，每組間隔串聯(lián)或并聯(lián)(圖9中為間隔串聯(lián))。三個鐵心柱上的兩組低壓繞組的聯(lián)結(jié)分別為△－11和△－1方式。將兩個角形繞組的特定頂點相對接，即可構(gòu)成兩個相位相差成120°的2×27.5KV電氣化鐵道AT牽引供電系統(tǒng)。
本實用新型三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器及其構(gòu)成的AT供電方式，與國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點1、與斯科特和變形伍德橋結(jié)線方式相比，由于主變壓器二次已經(jīng)構(gòu)成兩組2×27.5KV電壓系統(tǒng)，因此無需再在變電所牽引側(cè)設(shè)置饋線AT，對于復(fù)線AT牽引變電所至少可節(jié)約4臺大容量自耦變壓器，且無需為自用電或三相動力負荷設(shè)置專用的兩相－三相變壓器，節(jié)約的經(jīng)濟價值十分可觀。
2、與斯科特結(jié)線變壓器相比，高壓繞組采用星形接線，可引出中性點接地，降低了高壓繞組中性點的絕緣水平，使變壓器成本大大降低。
3、與單相變壓器方式相比，其對電力系統(tǒng)的負序影響較小，由于電力牽引負荷三相不對稱造成電力系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟和安全供電指標(biāo)下降程度較小。
4、與變形伍德橋結(jié)線方式相比，不僅可省去變電所中4臺單向自耦變壓器，還可省掉一臺升壓單相自耦變壓器10，且結(jié)構(gòu)簡單，運營方便，體積小，占地面積小。
5、與兩臺三相雙線圈一般電力變壓器在外部對接成十字交叉結(jié)線相比，可省去第三臺Y／△－11變壓器。
權(quán)利要求1.一種在一個截面相等的三柱鐵心11上，實現(xiàn)兩個二次角形繞組對接，構(gòu)成三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于每相的兩組低壓繞組13和一組高壓繞組12在三柱鐵心11的每柱沿幅向由里向外排列，并將兩個匝數(shù)阻抗相等以三角形結(jié)線的低壓繞組13對接，構(gòu)成電氣化鐵道AT牽引供電系統(tǒng)的交叉變壓器。
2.由權(quán)利要求1所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于高壓繞組12和低壓繞組13，在鐵心11每柱沿幅向由里向外排列方式有兩種一是由四個匝數(shù)相等線圈組成的低壓繞組13，排列在鐵心11內(nèi)層，由兩個匝數(shù)相同線圈組成高壓繞組12，排列在鐵心11外層，二是高壓繞組12在鐵心11內(nèi)層，不少于12個匝數(shù)相等線圈組成的低壓繞組13在鐵心11外層。
3.由權(quán)利要求1所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于低壓繞組13實行軸向分裂交錯放置，每組間隔串聯(lián)或并聯(lián)。
4.由權(quán)利要求1所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于高壓繞組12三相接成星形，并有中性點 抽頭引出線接地。
5.由權(quán)利要求1所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于每相兩個匝數(shù)。阻抗相等的低壓繞組13分別按△－1和△－11連結(jié)，形成120°的交叉結(jié)線，構(gòu)成兩相輸出。
6.由權(quán)利要求1和5所述三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，其特征在于十字交叉結(jié)線的兩個低壓角形繞組對頂點N接鋼軌R，其余端子分用與上行線T1、T2和下行線F1、F2相結(jié)，構(gòu)成兩個相位差為120°的2×27.5KV牽引供電系統(tǒng)。
專利摘要一種在一個三柱鐵心上，實現(xiàn)兩個二次角形繞組對接，構(gòu)成三相十字交叉結(jié)線牽引變壓器，適用于交流電氣化鐵道AT供電系統(tǒng)。與國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)相比，它具有接線簡單，造價低，占地面積小，有較好的防止對通信線干擾影響的能力，是一種技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)均優(yōu)的新型牽引變壓器。
文檔編號H01F27/28GK2050655SQ8920191
公開日1990年1月3日 申請日期1989年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月24日
發(fā)明者繆耀珊, 孫定華, 陳黨生, 徐敦清 申請人:西安變壓器電爐廠, 鐵道部電氣化工程局電氣化勘測設(shè)計院