船舶用三相變兩相平衡變壓器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力變壓器技術領域，具體地涉及一種應用于船舶等三相三線電力系 統(tǒng)的三相變兩相平衡變壓器。
【背景技術】
[0002] 單相負載是一種特殊的三相不對稱負載。當艦船電力系統(tǒng)帶單相負載運行時，電 網(wǎng)中電流的正序分量、負序分量和零序分量相等，這是一種及不平衡狀態(tài)。尤其是單相負載 較大時，電力系統(tǒng)的不平衡度可能超標。
[0003] 目前艦船三相電力系統(tǒng)帶單相負載運行，采用基于平均分配負荷法的供電方式， 單相變壓器從電網(wǎng)獲得電能向單相負載供電。將所有的單相負載進行功率計算，盡可能的 把所有的單相負載按功率平均分配到A、B、C三相，從而減小系統(tǒng)的不平衡度。但該方法存在 以下問題：
[0004] (1)當所有的單相負載同時運行時，電力系統(tǒng)基本能夠保持平衡，達到了國軍標規(guī) 定的要求。但是在實際運行時，這種方法存在很大的局限性，因為在不同的時段，單相負載 運行狀態(tài)是隨機的，實際上并不能保證A、B、C三相的瞬態(tài)功率相等。
[0005] (2)不能抑制電網(wǎng)局部區(qū)域的三相不平衡。單相變壓器帶單相負載運行，將造成單 相變壓器周圍的局部電力系統(tǒng)的三相不平衡，對鄰近用電設備造成不良影響，相當于底層 "污染"。
[0006] (3)負荷平均分配法給艦船單相負載的布置和接線帶來不便。在艦船設計之初，單 相負載要按照設計要求接入到相應的單相變壓器，當艦船新增或者減少單相負載時，單相 負載必將造成不平衡，必須要重新接線來達到新的平衡。

【發(fā)明內容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術無法解決艦船電力系統(tǒng)中單相負載供電引起的三相不平衡問題，提 供一種適用于三相三線艦船電力系統(tǒng)的綜合性能優(yōu)良的平衡變壓器，達到了繞組數(shù)量少， 變壓器結構簡單，材料利用率較高的技術進步性，且不需要進行復雜的阻抗匹配，生產(chǎn)制造 容易。
[0008] 本發(fā)明提供的船舶用三相變兩相平衡變壓器，包括鐵心、一次側繞組和二次側繞 組，其特征在于:鐵心為三相柱式或三相殼式;一次側繞組采用三角形連接，由三相繞組AX、 BY、CZ組成，繞組匝數(shù)為W1;二次側繞組分為兩部分，第一部分是匝數(shù)均為…的六相和C相繞 組，A相和C相繞組為串聯(lián)連接，第二部分是B相一個匝數(shù)為W 3的繞組，二次側繞組的匝數(shù)關 系為W3 =播"
[0009] 進一步地，一次側三相電流與二次側兩相負載電流的關系如式(1)所示：
[0010] (I)
r, W
[0011] 式中，A= i，W為基準E數(shù)W=Wi，
[0012] 調整式（1)中參數(shù)，使二次側兩相負載電流大小相等，相位相差90°，達到二次側兩 相負載電流對稱，同時一次側三相電流對稱，無零序分量，無負序分量。
[0013] 進一步地，調整繞組之間軸向或徑向距離，使各相繞組之間的短路阻抗?jié)M足下列 關系
[0014] Z7 kai2 = Z7 kci2 (2)
[0015] 式中Ζ'ΚΑ12*Α相一次側繞組與A相二次側繞組之間的短路阻抗;Z'KC12*C相一次側 繞組與C相二次側繞組之間的短路阻抗;二次側帶兩相負載時，無論負載電流如何變化，一 次側三相電流中始終無零序分量;二次側兩相負載對稱時，一次側三相電流也對稱，既無零 序分量，也無負序分量;二次側兩相出線端短路時，從一次側各相看去的全短路阻抗相等； 兩相系統(tǒng)實現(xiàn)完全解耦，即一相電流或負荷的變化，不會影響另一相電壓的變化。
[0016] 再進一步地，所述一次側三相與二次側兩相負載的空載電壓大小相等，相位互差 90。。
[0017]本發(fā)明的船舶用三相變兩相平衡變壓器的工作原理如下：
[0018] 為了達到抑制單相負載引起的三相不平衡現(xiàn)象，本發(fā)明創(chuàng)造性的采用了三相-兩 相平衡變壓器接線方式，為了減小絕緣成本，原邊采用星形連接，將中性點引出接地，副邊 采用了閉環(huán)繞組回路來容納三次諧波環(huán)流，副邊繞組數(shù)量多，通過調整各對繞組之間的短 路阻抗值，使之滿足平衡條件，則不管負載電流如何變化，總能保證一次側電流中無零序分 量，即保持電流平衡狀態(tài)。由于需要考察和確定的量為短路阻抗，具有確定的物理意義，這 給設計和制造帶來了極大方便。
[0019] 本發(fā)明的船舶用三相變兩相平衡變壓器采用上述技術方案，具有如下優(yōu)點：
[0020] 本發(fā)明采用三相柱式結構時，原邊僅布置有3個繞組，副邊僅布置有3個繞組，且不 必對繞組作特殊布置，不需要拆分繞組，不需要進行繞組間的阻抗匹配設計和計算。
[0021] 本發(fā)明綜合性能優(yōu)良、結構簡單，材料利用率較高，設計和制造難度下降。
[0022] 本發(fā)明綜合性能優(yōu)良的平衡變壓器，其繞組數(shù)量少，變壓器結構簡單，材料利用率 較高，且不需要進行復雜的阻抗匹配，生產(chǎn)制造容易，特別適合于船舶等三相三線制電力系 統(tǒng)，給單相負載供電。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的繞組接線圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的二次繞組電壓向量圖。
[0025] 圖3為本發(fā)明采用三相柱式鐵心結構實施例示意圖。
[0026] 圖4為本發(fā)明采用三相殼式鐵心結構實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖所示實施例詳細說明本發(fā)明的實施情況，但它們并不構成對本發(fā)明 的限制，僅作舉例而已。同時通過說明本發(fā)明的優(yōu)點將變得更加清楚和容易理解。
[0028]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明的船舶用三相變兩相平衡變壓器，船舶用三相變 兩相平衡變壓器，包括鐵心、一次側繞組和二次側繞組，其特征在于:鐵心為三相柱式或三 相殼式；一次側繞組采用三角形連接，由三相繞組AX、BY、CZ組成，繞組匝數(shù)為W 1;二次側繞 組分為兩部分，第一部分是匝數(shù)均為…的六相和C相繞組，A相和C相繞組為串聯(lián)連接，第二部 分是B相一個匝數(shù)為W3的繞組，二次側繞組的匝數(shù)關系為!T3 =
[0029] 一次側三相電流與二次側兩相負載電流的關系如式(1)所示：
[0030] ⑴ W
[0031] 式中，農(nóng)3 = gr，W為基準匝數(shù)W=W1,
[0032] 調整式（1)中參數(shù)，使二次側兩相負載電流大小相等，相位相差90°，達到二次側兩 相負載電流對稱，同時一次側三相電流對稱，無零序分量，無負序分量。
[0033]進一步地，調整繞組之間軸向或徑向距離，使各相繞組之間的短路阻抗?jié)M足下列 關系
[0034] Z7 kai2 = Z7 kci2 (2)
[0035] 式中Ζ'ΚΑ12*Α相一次側繞組與A相二次側繞組之間的短路阻抗;Z' KC12SC相一次側 繞組與