[发明专利]三相系统与单相系统在线转变装置

说明书

技术领域

一种实现三相系统与单相系统直接在线转换的装置，涉及电力系统。 

背景技术

随着电力负荷成份的拓展，三相系统在应对相间负荷不平衡波动的均衡性控制方面普遍出现了比较棘手的难题，以电气化铁路为代表的单相大负荷大量接入三相电力系统，其产生的谐波及负序分量会对电力系统造成相当大的危害，三相系统目前面临着更为严峻的考验。本发明是在分析普通三相电力变压器工作特点的基础上，根据电磁感应原理及向量叠加原理，辅以合理的无功分相补偿方案，设计出的一种“特种变压器”体系，也就是“合相变压器”体系，利用该合相变压器与无功补偿设备(SVC、SVG)形成的体系可直接实现电网三相交流电向该合相变压器体系的三相“均衡”输入，而该合相变压器体系则以纯粹单相交流的输出方式向交流单相用户供电(三相变单相)，并将这类纯单相交流负荷，直接在线转变成为三相系统供电网能够感知的完全均衡的对称三相交流负荷。 

发明内容

本发明的目的是就是灵活应用电磁感应原理改造现有的三相电力变压器，使其具备直接连接一个单相交流系统与一个三相交流系统的能力，两个系统在传递交换电功率时，可保证三相系统运行对称度要求。 

设计原理： 

1合相变压器合相的定义及实现合相的工作原理 

1.1我们给这里的“合相”目标概念下一个定义 

1.1.1本合相变压器体系满足三相交流输入电功率在时间、空间上的均衡，并以纯单相交流的形式输出，满足独立单相交流系统与独立三相交流系统的完美在线统一； 

1.1.2实现三相系统不同相别之间电能量的有条件在线传递、转移功能，建立起三相系统(供电方)与单相系统(用户端)之间和谐相处的新型相互依存关系。 

1.2变压器的拆相运行及实现三相合一功能的基本原理 

为了便于理解，我们此处以一个△/△接线方式的三相变压器(原理接线图可参考图3)阐述一个普通三相变压器经改造后实现合相功能的原理。假设该△/△接线方式的三相变压器一次与二次间的匝数比为K1∶K2，三相一次系统电压分别是对应的二次感应电压分别是我们就拿这个三相变压器引出本文“合相变压器”的概念。该隔离变压器在正常接线运行时，一、二次的各分相电压向量之间分别存在着 这样一个基本关系。 

这里我们把该三相隔离变压器的二次三角接线的闭合环打开(参考图1)，如：我们将二次侧绕组的C相打开，并且反向接入这个打开相的一端(反接这个打开相并且使二次侧呈开口状)，参考图1的左半部分，我们在这个二次开口端得到了一个二次交流开口电压，该电压相位向量上对应着一次电压向量的相，如一次侧按照三角接线方式接入三相系统运行，在二次开口端我们就得到了在数值上为的一个二次单相交流输出合成电压，当这 个二次合成单相交流电对外接单相负载进行功率输出时，就实现了一、二次侧三相交流的每一分相都同时参与了功率传递(输入)过程，实现了将二次侧的一个单相电功率转变给一次三相系统的三相共同承担目的；在这种假设模式下，当二次侧的单相交流输出部分对外进行满力率(cosΦ2＝1)功率输出时，一次侧对应的三相交流各分相输入的有功功率在数值上是不平衡的，经计算，此时一次侧的A、B相只有C相输入有功功率的1/2。由于此时的二次输出合成电压向量对应的一次电压向量为这里的一、二次对应电压向量这一对应相我们就给它定义为“目标相”，目标相是指三相交流电通过合相变压器的互感作用直接传递到二次侧的单相负载的那一相交流电，目标相在这里也可以简单理解为二次三角型接线变压器被打开并反接的那一相，也就是二次单相交流输出相。在这样的假设接线方式中，目标相在三相交流合相过程中的一次侧与二次侧之间总是存在着直接传递100％的分相有功功率的特性，其它两相(非目标相)的电压向量与二次单相合成电压向量之间存在着事实上的±60°相角关系，也可以理解为两个非目标相的实际运行力率问题，此时两个非目标相分别同步于目标相并向同一个二次单相负载传递25％的分相有功功率，目标相则向这个二次单相负载直接传递50％的分相有功功率。 

1.3、实现合相变压器二次侧单相交流输出与一次侧三相交流输入功率每一相在数值上的同步均衡原理