[发明专利]单相电炉变压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电炉变压器调压技术，尤其涉及一种结构新颖的单相电炉变压器。

背景技术

在冶金、化工及机械工业中，都需要用到电炉。电炉变压器是供电源给这些工业电炉的变压器，并且可以将较高的电网电压降低到电炉所需要的工作电压。由于电炉变压器二次输出电压较低(几十伏至几百伏)，二次输出电流往往很大，可达几万安甚至十几万安。电炉变压器的另一个特点是二次电压调压范围大，有时要求二次电压由最高值一直调节到最高值的25％～50％。这就使得电炉变压器与电力变压器有着本质上的区别。

电力变压器的电压调节主要是调节一次绕组的匝数来适应电网电压的波动，以维持二次电压的恒定。调压时变压器铁心磁通是不变的。这种调压方式被称为恒磁通调压。

电炉变压器的电压调节是在一次电压不变的情况下改变二次电压。由于二次电压低，绕组匝数少，所以无法在二次侧设置调压分接头来进行恒磁通调压。为了调节电炉变压器的二次电压，根据具体情况，一般有三种类型调压方式：变磁通直接调压、通过串联变压器调压和自耦变压器调压。变磁通直接调压用于不要求每级电压差调压，且调压范围相对较小的情况下。通过串联变压器调压及自耦变压器调压应用于调压范围较大或限制要求每级电压差的情况下。

例如，根据一个示例，一种大容量(65MVA)单相电石炉变压器的一次侧输入电压110kV，变压器阻抗值要求很小，最大输出电压分接下阻抗要求小于3.5％，低压侧最大输出电流155kA，低压侧输出电压500～1000V。由于阻抗及运输限制等原因，该示例需要采用自耦变压器调压，传统设计方案原理图如图1a所示，其结构布置如图1b所示。如图所示，一台二次带调压绕组的自耦变压器101和一台固定变比的主变压器102组成单相变压器组100。其中，自耦变压器101包含自耦调压变压器绕组105，且主变压器102包含主变压器绕组106。变压器101和变压器102为两个独立的铁芯，作为变压器磁路部分(自耦调压变压器铁芯记为103，主变压器铁芯记为104)。为了降低阻抗及运输高度，主变压器有两个绕线柱，一次侧串联，二次侧并联。一次侧110kV电网冲击电压直接作用在有载开关和调压绕组上，产生较大的振荡电压，主变压器一次侧两线端间及线端对地电压会大幅增加。

发明内容

根据本发明的基本原理，提供了一种单相电炉变压器，包括：单个磁芯，所述磁芯具有两个旁芯柱和至少一个主芯柱；主变压器，具有设置于所述至少一个主芯柱上的第一一次侧绕组和第一二次侧绕组，其中所述第一一次侧绕组由彼此串联的第一绕组和第二绕组构成；以及调压自耦变压器，设置于所述磁芯的两个旁芯柱之一上并具有第二一次侧绕组和第二二次侧绕组，其中所述第二二次侧绕组是具有有载分接开关的可调绕组且该可调绕组串联于所述主变压器的第一绕组和第二绕组之间。

此外，根据本发明的一个实施方式，所述主变压器的第一二次侧绕组由分别同所述第一一次侧绕组的第一绕组和第二绕组相对设置的两个绕组构成。

此外，根据本发明的另一实施方式，所述主变压器的第一二次侧绕组是同时同所述第一一次侧绕组的第一绕组和第二绕组相对设置的单个绕组。

在上述单相电炉变压器的两个实施方式中，所述第二二次侧绕组进一步包括：彼此串联的第三绕组和第四绕组，其中，所述第三绕组和所述第四绕组都是具有有载分接开关的可调绕组。在上述单相电炉变压器中，在所述第三绕组和所述第四绕组之间的节点连接至所述第二一次侧绕组上。

在上述单相电炉变压器的两个实施方式中，所述第二二次侧绕组为单个具有有载分接开关的可调绕组。

在上述单相电炉变压器中，所述主芯柱的数量为两个，且所述第一一次侧绕组和所述第一二次侧绕组设置于这两个主芯柱中的不同一个上。

在上述单相电炉变压器中，所述主芯柱的数量为一个，且所述第一一次侧绕组和所述第一二次侧绕组共同地设置于该一个主芯柱上。

在上述单相电炉变压器中，所述主变压器的一次侧绕组与所述调压自耦变压器的一次绕组彼此并联地接于电网。

本发明的单相电炉变压器避免了电网过电压对调压绕组和调压开关的直接作用，降低了主变压器一次绕组两线端之间的电压。此外，本发明还将调压变压器绕组设置在主变压器旁柱上，节省了制造变压器的材料和降低了变压器损耗，减少了变压器安装空间。因此，本发明的技术方案不仅降低了材料成本，还降低了变压器损耗进而降低变压器运行成本，节省了变压器占用空间，还减少了变压器用油进而降低了对环境污染，既经济又环保。