[发明专利]三相变单相平衡变压器

说明书

本发明涉及一种电气化铁路的牵引供电装置。

由整流型电力机车为动力的电气化铁路，功率因数一般为0.8左右，谐波丰富，其中三次谐波含量达基波的30％；由工业三相电力系统供电给二相牵引负荷，采用星/三角(YND)接线变压器，造成三相电力系统不平衡，负序电流致少达50％，变压器材料利用率仅75％，既浪费材料又恶化电网运行，并给牵引供电企业造成经济损失。

本发明的目的是提供一种三相变单相平衡变压器，它既能达到三相变单相的平衡变换，理想状态负序电流为零，功率因数1.0，可以实现自动补偿；还可以实现分级补偿或自动跟踪补偿，或在较低的电压级进行无功功率补偿；针对负序电流补偿，补偿成本将大幅度降低；还能吸收部分谐波，以减少对电力系统的影响；取消电分相，实现同相供电；提高列车运行速度；降低牵引变压器安装容量，提高牵引供电企业经济效益。

本发明是变压器接线和电容器、电抗器配置的发明。

本发明的目的是这样实现的：

三相变单相平衡变压器，由公知的变压器、电容器、电抗器及开关组成，可调电抗器接线，其特征是：变压器的铁心为三柱式，左边柱与右边柱的截面积相等，中柱的截面积是左边柱(右边柱)截面积的倍；左边柱套装原边线圈(D1)和次边线圈(D2)，右边柱套装原边线圈(G1)和次边线圈(G2)，原边线圈(G1)尾端与原边线圈(D1)中点(O′)相连，次边线圈(G2)端子与次边线圈(D2)端子(Z)相连成反“L”形，原边线圈(G1)与原边线圈(D1)由端子(A、B、C)接入三相电力系统，次边线圈(G2)首端子(S)与次边线圈(D2)首端子(N)间接入负荷；

原边线圈(G1)的匝数是原边线圈(D1)匝数的倍；

次边线圈(G2)端子(S、Z)间接入1个电容器与电抗器支路，由开关(R1)控制电抗器与电容器的支路的投切，电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)之比，对三次谐波为0.12～0.13；电抗器的感抗(Xr1)与电容器的容抗(Xc1)串联后的等值容抗为(Xd1)；

次边线圈(G2)端子(S、Z)间接入1个可变电抗器支路，由开关(R2)控制可变电抗器感抗(Xr2)的投切；

次边线圈(D2)接入1个可变电抗器支路，由开关(K1)控制可变电抗器感抗(Xk1)的投切；

负荷的容量为SH千伏安，负荷功率因数角为f度(圆周360度，下同)，开关(R1)支路电抗器感抗(Xr1)与电容器容抗(Xc1)串联后和开关(R2)支路可变电抗器感抗(Xr2)并联，等值电容容量为QR千乏，可变电抗器感抗(Xk1)容量为QL千伏安，次边线圈(D2)电压与次边线圈(G2)电压值的正切角为g度，各量值有如下关系： g = 1 4 ( 180 - 2 f ) ; QR = 1 2 × SH × ( 1 + sin f ) ; QL = 1 2 × SH × ( 1 - sin f ) ]]>

三相侧功率因数等于1.0，负序电流等于零；当三相侧功率因数或负序电流满足允许值时，可以取消开关(K1)支路。

三相变单相平衡变压器，中压调整电容电抗接线，其特征是：次边线圈(G2)端子与次边线圈(D2)端子(Z)相连成反“L”形，次边线圈(D2)首端子(N)与次边线圈(G2)首端子(S)接入负荷；