[发明专利]防雷击防干扰容性变压器

说明书

本发明属于一种配电用、整流用和电子设备电源用的变压器，特别涉及一种防雷击防干扰容性变压器。

目前，三相变压器绕组的接法无外乎Y(包括Y0)接，△接和Z(包括Z0)接三种方式。对于高压电网中向用户供电的三相双卷配电变压器，当二次低压电网采用三相四线制(TN-S或TN-C-S)系统配电时，常用的接线方式有Y/Y0和△/Y0二种。这两种接线方式的变压器防雷性能都较差。尤其是Y/Y0接线方式。当雷电进行波(包括直击雷和感应雷)沿着低压线路通过Y0接变压器绕组而入地时，由于其频率和峰值均很高，通常在三相电路中又是同相位的，会在高压绕组中感应出极高的过电压，危及高压电气设备，并容易引起Y接绕组中性点击穿。后来又采用了一种Z形或Zo形接线的绕组。即把同一电压侧或不同电压侧的每个绕组分成二个独立绕制的线圈。当同相位的雷电进行波沿着低压线路通过Zo接线的变压器二次绕组入地时，每个铁芯柱上两个线圈中通过的电流是反向的，因此由该电流产生的铁芯柱中的合成磁通为零，就不会在一次绕组中感应出高电压，从而消除了雷害。同理，零序的高次谐波电流通过Zo接线绕组时，也不会在一次Y接线绕组中感应出零序电势或在△接线绕组中产生环流。如果将二次绕组接成Yo，一次绕组接成Z形，也能达到同样的防雷目的，但却不能减少变压器中的零序附加铁损。所以通常还是采用△/Zo接线方式。对于二次为中性点不接地系统(IT)的配电变压器，以及其他各种用途的三相隔离变压器，整流变压器和电子设备的电源变压器等，其绕组的接线方式则基本上都是采用△接或Y(Yo)接的不同组合方式。至于单相变压器，除了铁芯形式有“□”字形和壳式之分，绕组采用线绕、箔绕之分外，更没有什么特殊的结构形式，也谈不上什么防干扰、防雷击特殊措施。

上述各种不同用途、不同绕组接法的变压器，都存在着一些不可克服的缺点：

其一，当三相变压器一次输入或二次输出为对称负荷，各相基波电流数值相同，且相位差为120°时，各相三次谐波及其三倍频率的谐波电流(包括三、六、九……各次)才成为同相位的数值相等的电流，才能称之为零序谐波电流。如果各相基波电流数值不等，或其相位差不是120°时(例如二相间用电设备产生的谐波电流)则各相的三次及其三倍频率的谐波电流就不会是同相位、数值相等的了，就不能称之为零序谐波电流(同理，对谐波电势、电压也一样)。对于这种非对称的三次及其三倍频率的谐波电流，仍然可以分成正序、负序、零序三种分量。无论变压器采用上述任何一种组合接线方式，只能对零序的高次谐波电流或电势起到一定的抑制作用。而对于正序或负序(包括三、五、七各次)的各种高次谐波则起不到抑制作用(不考虑变压器阻抗的抑制作用)。

其二，现有各种变压器，每相每侧绕组无论是线绕还是箔绕，是由一个线圈还是二个线圈组成，其每个线圈都是独立绕制，变压器均呈感性。其感性无功损耗远大于有功损耗。而电网中绝大多数负载亦均为感性负载。因而变压器的接入只能增加整个电力系统的无功消耗，降低电网的功率因数，增加由此而引起的有功损耗。箔式绕组，虽然每匝线圈之间存在匝间电容，由于匝间电压很低，所以其电容容量是很小的，通常忽略不计。所以电力部门均要求用电单位增加无功功率补偿装置，以改善其功率因数，由此而增加的电网投资是十分可观的。

也曾有人提出过，配电变压器的低压绕组采用箔式线圈，将线圈的金属箔同另一附加的金属箔之间加上绝缘层后进行并绕，形成一组很大的电容，通过改变两个并绕箔式线圈的抽头连接，来变换两层铜箔之间的电压，从而实现电容容量的调节。

这种做法尽管可以使变压器由感性变成容性，然而却存在明显的不合理性：即将大大增加绕组和铁芯的尺寸、用料和成本，并使变压器的各项参数、性能变坏，损耗加大，又降低了变压器的可靠性。

本发明的目的是提供一种不需要附加的元件并具有较大的并联电容容量，并能较好地双向抑制雷电进行波和高次谐波，较好地提高了电网中电气设备、电子设备的防雷性能和电磁兼容性能的防雷击防干扰容性变压器，以克服现有技术之不足。

本发明的目的是这样实现的：