CN204390889U - 斯科特平衡变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种斯科特平衡变压器，包括两台单相变压器，分别为M变和T变，M变包括第一高压绕组、结构对称的第一低压绕组和第二低压绕组，T变包括第二高压绕组、结构对称的第三低压绕组和第四低压绕组。由于M变和T变分别提供两组结构对称的低压绕组，通过低压绕组的串联连接和并联连接方式，可以实现电源电压的三相变两相和三相变四相，能够同时满足电气化铁路直供方式和AT供电方式。既可以满足电气化铁路牵引供电系统近期规划的直供方式，也可以满足远期规划的AT供电方式，无需更换变压器，能够减少变压器投资，节约资源。

Description

斯科特平衡变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器技术，尤其涉及一种斯科特平衡变压器。

背景技术

电气化铁路牵引供电系统主要有直供方式和自耦变压器(英文：AutoTransformer，简称AT)供电方式。直供方式具有供电系统结构简单、供电可靠性高、一次性投资和运行维护简单等优点，缺点是供电距离短、电分相数量多、供电质量差等；AT供电方式可以提高供电电压、延长供电距离、降低线路损耗、有效地减弱交流牵引网对通信线路的干扰，在大负荷供电方面有一些优势。

斯科特(Scott)变压器，是一种特种变压器，能将供电电源的三相电变成两相电(两个相位差90°的单相)，提供两相电源，保证供电的三相电源平衡。一般斯科特变压器是由两台单相变压器组成，将一台变压器一次绕组(称为高绕组)的末端联结到另一台变压器一次绕组(称为底绕组)的中央，便可组成T形联结的三相一次绕组。这样联结的两台单相变压器便可用作三相变两相的变压器。这两台变压器中的前者称为梯塞(Teaser)变压器，简称T变，后者称为主(Main)变压器，简称为M变。

现有技术中，对于一些新建或改造增容的牵引变电所，近期适宜采用直供方式，即采用现有的斯科特变压器；但是随着电气化铁路的运量和速度的发展变化，根据运量和速度变化的远期规划，则需采用AT供电方式。如果采用的变压器按近期的直供方式设计，远期就需要更换变压器，造成资源浪费和重复投资。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种斯科特平衡变压器，用于解决近期采用直供方式，远期却需采用AT供电方式，因更换变压器而造成资源浪费和重复投资的技术问题。

本实用新型实施例提供一种斯科特平衡变压器，包括两台单相变压器，分别为M变和T变，所述M变包括第一高压绕组、结构对称的第一低压绕组和第二低压绕组，所述T变包括第二高压绕组、结构对称的第三低压绕组和第四低压绕组；

所述第二高压绕组的末端与所述第一高压绕组的中部连接；所述第一高压绕组的首端和末端，以及所述第二高压绕组的首端作为所述斯科特平衡变压器输入端，所述第一低压绕组的首端和末端、所述第二低压绕组的首端和末端作为所述M变的输出端，所述第三低压绕组的首端和末端、所述第四低压绕组的首端和末端作为所述T变的输出端。

在本实用新型的一实施例中，所述M变还包括第一调压绕组、第二调压绕组和第一调压开关，所述第一调压绕组、所述第二调压绕组串接于所述第一高压绕组的中部，所述第一调压绕组上设置的i个抽头与所述第二调压绕组上对应设置的i个抽头构成i对抽头，所述第一调压开关通过连接所述i对抽头中的任一对抽头将所述第一调压绕组和所述第二调压绕组连通；

所述T变还包括第三调压绕组、第四调压绕组和第二调压开关，所述第三调压绕组、所述第四调压绕组串接于所述第二高压绕组的中部，所述第三调压绕组上设置的j个抽头与所述第四调压绕组上对应设置的j个抽头构成j对抽头，所述第二调压开关通过连接所述j对抽头中的任一对抽头将所述第三调压绕组和所述第四调压绕组连通；其中，i，j相等，且均为正整数；

所述第二高压绕组的末端与所述第一高压绕组的中部连接包括：所述第二高压绕组的末端与所述第一调压开关的中性点连接。

在本实用新型的一实施例中，所述第一低压绕组和所述第二低压绕组串联连接，所述第三低压绕组和所述第四低压绕组串联连接。

在本实用新型的一实施例中，所述第一低压绕组的末端和所述第二低压绕组的首端连接，且所述第一低压绕组的末端与所述第二低压绕组的首端的连接点接地；

所述第三低压绕组的末端和所述第四低压绕组的首端连接，且所述第三低压绕组的末端与所述第四低压绕组的首端的连接点接地。

在本实用新型的一实施例中，所述第一低压绕组和所述第二低压绕组并联连接，所述第三低压绕组和所述第四低压绕组并联连接。

在本实用新型的一实施例中，所述第一低压绕组的首端和所述第二低压绕组的首端连接，所述第一低压绕组的末端和所述第二低压绕组的末端连接；

所述第三低压绕组的首端和所述第四低压绕组的首端连接，所述第三低压绕组的末端和所述第四低压绕组的末端连接。

在本实用新型的一实施例中，所述第一高压绕组包括位于所述第一调压开关一侧的两个子绕组和位于所述第一调压开关另一侧的两个子绕组；

所述第一低压绕组、所述第二低压绕组、所述第三低压绕组和所述第四低压绕组均包括两个子绕组。

在本实用新型的一实施例中，所述第一调压开关和所述第二调压开关为无励磁调压开关或有载调压开关。

本实用新型实施例提供的斯科特平衡变压器，由于M变和T变分别提供两组结构对称的低压绕组，通过低压绕组的串联连接和并联连接方式，可以分别构成三相变两相斯科特平衡变压器和三相变四相斯科特平衡变压器，实现电源电压的三相变两相和三相变四相，能够同时满足电气化铁路直供方式和AT供电方式。本实用新型实施例提供的斯科特平衡变压器，既可以满足电气化铁路牵引供电系统近期规划的直供方式，也可以满足远期规划的AT供电方式，无需更换变压器，能够减少变压器投资，节约资源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的斯科特平衡变压器的绕组接线示意图；

图2为本实用新型实施例提供的斯科特平衡变压器的绕组接线原理图。

附图标记说明：

1：第一高压绕组；

2：第一低压绕组；

3：第二低压绕组；

4：第一调压绕组；

4′：第二调压绕组；

5：调压开关；

6：第二高压绕组；

7：第三低压绕组；

8：第四低压绕组；

9：第三调压绕组；

9′：第四调压绕组；

10：T变调压开关；

A：第一高压绕组的首端；

B：第二高压绕组的首端；

C：第一高压绕组的末端；

S：第二高压绕组的末端。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种斯科特平衡变压器，包括两台单相变压器，分别为M变和T变。M变包括第一高压绕组、结构对称的第一低压绕组和第二低压绕组，T变包括第二高压绕组、结构对称的第三低压绕组和第四低压绕组。第二高压绕组的末端与第一高压绕组的中部连接；第一高压绕组的首端和末端，以及第二高压绕组的首端作为斯科特平衡变压器输入端，第一低压绕组的首端和末端、第二低压绕组的首端和末端作为M变的输出端，第三低压绕组的首端和末端、第四低压绕组的首端和末端作为T变的输出端。

示例性的，参考图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的斯科特平衡变压器的绕组接线示意图；图2为本实用新型实施例提供的斯科特平衡变压器的原理图。

如图1和图2所示，M变包括第一高压绕组1、结构对称的第一低压绕组2(即M1m1)和第二低压绕组3(即M2m2)，T变包括第二高压绕组6、结构对称的第三低压绕组7(即T1t1)和第四低压绕组8(即T2t2)。第二高压绕组6的末端S与第一高压绕组1的中部连接；第一高压绕组1的首端A和末端C，以及第二高压绕组6的首端B作为斯科特平衡变压器输入端，第一低压绕组2的首端和末端、第二低压绕组3的首端和末端作为M变的输出端，第三低压绕组7的首端和末端、第四低压绕组8的首端和末端作为T变的输出端。

进一步的，第一高压绕组1包括位于第一调压开关5一侧的两个子绕组和位于第一调压开关5另一侧的两个子绕组。通过将绕组进行分段交错排列，可减小第一高压绕组1两半部分之间的电抗，从而降低第一高压绕组1的电抗在T变中引起的电压降。

进一步的，第一低压绕组2、第二低压绕组3、第三低压绕组7和第四低压绕组8均包括两个子绕组。通过将绕组进行分段交错排列，可减小第一低压绕组2和第二低压绕组3、第三低压绕组7和第四低压绕组8之间的电抗，实现自耦变压器的功能。

可选的，M变还包括第一调压绕组4、第二调压绕组4′和第一调压开关5，第一调压绕组4、第二调压绕组4′串接于第一高压绕组1的中部，第一调压绕组4上设置的i个抽头(图1中以5个为例)与第二调压绕组4′上对应设置的i个抽头构成i对抽头，第一调压开关5通过连接i对抽头中的任一对抽头将第一调压绕组4和第二调压绕组4′连通。

T变还包括第三调压绕组9、第四调压绕组9′和第二调压开关10，第三调压绕组9、第四调压绕组9′串接于第二高压绕组6的中部，第三调压绕组9上设置的j(图1中以5个为例)个抽头与第四调压绕组9′上对应设置的j个抽头构成j对抽头，第二调压开关10通过连接j对抽头中的任一对抽头将第三调压绕组9和第四调压绕组9′连通。其中，i，j相等，且均为正整数。

其中，第二高压绕组6的末端S与第一高压绕组1的中部连接包括：第二高压绕组6的末端S与第一调压开关5的中性点连接。

示例性的，随着负荷的变化，可通过M变第一调压开关5可调节串入M变第一高压绕组1中的绕组匝数；通过T变第二调压开关10可调节串入T变第二高压绕组6中的绕组匝数。M变第一低压绕组2和M变第二低压绕组3在结构上对称，满足M变第一低压绕组2和M变第二低压绕组3与M变第一高压绕组1之间的短路阻抗相等，T变第三低压绕组7和T变第四低压绕组8在结构上对称，满足T变第三低压绕组7和T变第四低压绕组8与T变第二高压绕组6之间的短路阻抗相等。

在一种实现方式中，第一低压绕组2和第二低压绕组3可以串联连接，第三低压绕组7和第四低压绕组8串联连接。示例性的，第一低压绕组2的m1端和第二低压绕组3的M2端连接，且第一低压绕组2的m1端与第二低压绕组3的M2的连接点接地。第三低压绕组7的t1端和第四低压绕组8的T2端连接，且第三低压绕组7的t1端与第四低压绕组8的T2端的连接点接地。此种连接方式下，M变第一低压绕组2和M变第二低压绕组3串联输出电压幅值为2U。T变第三低压绕组7和T变第四低压绕组8串联输出电压幅值为2U，构成三相变四相斯科特平衡变压器，用于电气化铁路AT供电方式供电系统。

或者，在另一种实现方式中，第一低压绕组2和第二低压绕组3可以并联连接，第三低压绕组7和第四低压绕组8并联连接。示例性的，第一低压绕组2的M1端和第二低压绕组3的M2端连接，第一低压绕组的m1端和第二低压绕组的m2端连接。第三低压绕组7的T1端和第四低压绕组8的T2端连接，第三低压绕组7的t1端和第四低压绕组8的t2端连接。在此种连接方式下，M变第一低压绕组2和M变第二低压绕组3并联，输出电压幅值为U。T变第三低压绕组7和T变第四低压绕组8并联，输出电压幅值为U，构成三相变两相斯科特平衡变压器，用于电气化铁路直供方式供电系统。

在实际应用中，斯考特变压器的输入端A、B、C与电网相连，输入110kV或220kV三相对称电压，并输出互成90°的两相或四相27.5KV电压，用于给电气化铁路直供方式和AT供电方式供电系统供电。其中，当采用串联方式连接时，M变第一低压绕组2与M变第二低压绕组3的输出电压互成180°，T变第三低压绕组7与T变第四低压绕组8的输出电压互成180°。

上述斯科特平衡变压器属平衡变压器结构，当输出端所接两相或四相负载相等时，变压器原边电流是三相对称系，无零序分量也无负序分量，能够有效降低电气化铁路牵引变压器负序电流对电力系统的影响。

可选的，第一调压开关5和第二调压开关10为无励磁调压开关或有载调压开关。本实用新型实施例中的斯科特平衡变压器可根据电网电压波动情况选择无励磁调压或有载调压方式，以便获得所需的低压电压。

进一步的，本实用新型实施例中的斯科特平衡变压器中T变的第二调压开关10中性点不引出，M变的第一调压开关5中性点引出。

本实用新型实施例提供的斯科特平衡变压器，由于M变和T变分别提供两组结构对称的低压绕组，通过低压绕组的串联连接和并联连接方式，可以分别构成三相变两相斯科特平衡变压器和三相变四相斯科特平衡变压器，实现电源电压的三相变两相和三相变四相，能够同时满足电气化铁路直供方式和AT供电方式。本实用新型实施例提供的斯科特平衡变压器，既可以满足电气化铁路牵引供电系统近期规划的直供方式，也可以满足远期规划的AT供电方式，无需更换变压器，能够减少变压器投资，节约资源。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种斯科特平衡变压器，其特征在于，包括两台单相变压器，分别为M变和T变，所述M变包括第一高压绕组、结构对称的第一低压绕组和第二低压绕组，所述T变包括第二高压绕组、结构对称的第三低压绕组和第四低压绕组；

所述第二高压绕组的末端与所述第一高压绕组的中部连接；所述第一高压绕组的首端和末端，以及所述第二高压绕组的首端作为所述斯科特平衡变压器输入端，所述第一低压绕组的首端和末端、所述第二低压绕组的首端和末端作为所述M变的输出端，所述第三低压绕组的首端和末端、所述第四低压绕组的首端和末端作为所述T变的输出端。

2.根据权利要求1所述的斯科特平衡变压器，其特征在于，

所述M变还包括第一调压绕组、第二调压绕组和第一调压开关，所述第一调压绕组、所述第二调压绕组串接于所述第一高压绕组的中部，所述第一调压绕组上设置的i个抽头与所述第二调压绕组上对应设置的i个抽头构成i对抽头，所述第一调压开关通过连接所述i对抽头中的任一对抽头将所述第一调压绕组和所述第二调压绕组连通；

所述T变还包括第三调压绕组、第四调压绕组和第二调压开关，所述第三调压绕组、所述第四调压绕组串接于所述第二高压绕组的中部，所述第三调压绕组上设置的j个抽头与所述第四调压绕组上对应设置的j个抽头构成j对抽头，所述第二调压开关通过连接所述j对抽头中的任一对抽头将所述第三调压绕组和所述第四调压绕组连通；其中，i，j相等，且均为正整数；

所述第二高压绕组的末端与所述第一高压绕组的中部连接包括：所述第二高压绕组的末端与所述第一调压开关的中性点连接。

3.根据权利要求1或2所述的斯科特平衡变压器，其特征在于，

所述第一低压绕组和所述第二低压绕组串联连接，所述第三低压绕组和所述第四低压绕组串联连接。

4.根据权利要求3所述的斯科特平衡变压器，其特征在于，

所述第一低压绕组的末端和所述第二低压绕组的首端连接，且所述第一低压绕组的末端与所述第二低压绕组的首端的连接点接地；

所述第三低压绕组的末端和所述第四低压绕组的首端连接，且所述第三低压绕组的末端与所述第四低压绕组的首端的连接点接地。

5.根据权利要求1或2所述的斯科特平衡变压器，其特征在于，

所述第一低压绕组和所述第二低压绕组并联连接，所述第三低压绕组和所述第四低压绕组并联连接。

6.根据权利要求5所述的斯科特平衡变压器，其特征在于，

所述第一低压绕组的首端和所述第二低压绕组的首端连接，所述第一低压绕组的末端和所述第二低压绕组的末端连接；

所述第三低压绕组的首端和所述第四低压绕组的首端连接，所述第三低压绕组的末端和所述第四低压绕组的末端连接。

7.根据权利要求2所述的斯科特平衡变压器，其特征在于，所述第一高压绕组包括位于所述第一调压开关一侧的两个子绕组和位于所述第一调压开关另一侧的两个子绕组；

所述第一低压绕组、所述第二低压绕组、所述第三低压绕组和所述第四低压绕组均包括两个子绕组。

8.根据权利要求2所述的斯科特平衡变压器，其特征在于，所述第一调压开关和所述第二调压开关为无励磁调压开关或有载调压开关。