單相電爐變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電爐變壓器調(diào)壓技術(shù)，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)新穎的單相電爐變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]在冶金、化工及機(jī)械工業(yè)中，都需要用到電爐。電爐變壓器是供電源給這些工業(yè)電爐的變壓器，并且可以將較高的電網(wǎng)電壓降低到電爐所需要的工作電壓。由于電爐變壓器二次輸出電壓較低(幾十伏至幾百伏)，二次輸出電流往往很大，可達(dá)幾萬(wàn)安甚至十幾萬(wàn)安。電爐變壓器的另一個(gè)特點(diǎn)是二次電壓調(diào)壓范圍大，有時(shí)要求二次電壓由最高值一直調(diào)節(jié)到最高值的25%?50%。這就使得電爐變壓器與電力變壓器有著本質(zhì)上的區(qū)別。
[0003]電力變壓器的電壓調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)一次繞組的匝數(shù)來適應(yīng)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，以維持二次電壓的恒定。調(diào)壓時(shí)變壓器鐵心磁通是不變的。這種調(diào)壓方式被稱為恒磁通調(diào)壓。
[0004]電爐變壓器的電壓調(diào)節(jié)是在一次電壓不變的情況下改變二次電壓。由于二次電壓低，繞組匝數(shù)少，所以無法在二次側(cè)設(shè)置調(diào)壓分接頭來進(jìn)行恒磁通調(diào)壓。為了調(diào)節(jié)電爐變壓器的二次電壓，根據(jù)具體情況，一般有三種類型調(diào)壓方式:變磁通直接調(diào)壓、通過串聯(lián)變壓器調(diào)壓和自耦變壓器調(diào)壓。變磁通直接調(diào)壓用于不要求每級(jí)電壓差調(diào)壓，且調(diào)壓范圍相對(duì)較小的情況下。通過串聯(lián)變壓器調(diào)壓及自耦變壓器調(diào)壓應(yīng)用于調(diào)壓范圍較大或限制要求每級(jí)電壓差的情況下。
[0005]例如，根據(jù)一個(gè)不例，一種大容量(65MVA)單相電石爐變壓器的一次側(cè)輸入電壓llOkV，變壓器阻抗值要求很小，最大輸出電壓分接下阻抗要求小于3.5%，低壓側(cè)最大輸出電流155kA，低壓側(cè)輸出電壓500?1000V。由于阻抗及運(yùn)輸限制等原因，該示例需要采用自耦變壓器調(diào)壓，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案原理圖如圖1a所示，其結(jié)構(gòu)布置如圖1b所示。如圖所示，一臺(tái)二次帶調(diào)壓繞組的自耦變壓器101和一臺(tái)固定變比的主變壓器102組成單相變壓器組100。其中，自耦變壓器101包含自耦調(diào)壓變壓器繞組105，且主變壓器102包含主變壓器繞組106。變壓器101和變壓器102為兩個(gè)獨(dú)立的鐵芯，作為變壓器磁路部分(自耦調(diào)壓變壓器鐵芯記為103，主變壓器鐵芯記為104)。為了降低阻抗及運(yùn)輸高度，主變壓器有兩個(gè)繞線柱，一次側(cè)串聯(lián)，二次側(cè)并聯(lián)。一次側(cè)IlOkV電網(wǎng)沖擊電壓直接作用在有載開關(guān)和調(diào)壓繞組上，產(chǎn)生較大的振蕩電壓，主變壓器一次側(cè)兩線端間及線端對(duì)地電壓會(huì)大幅增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的基本原理，提供了一種單相電爐變壓器，包括:單個(gè)磁芯，所述磁芯具有兩個(gè)旁芯柱和至少一個(gè)主芯柱；主變壓器，具有設(shè)置于所述至少一個(gè)主芯柱上的第一一次側(cè)繞組和第一二次側(cè)繞組，其中所述第一一次側(cè)繞組由彼此串聯(lián)的第一繞組和第二繞組構(gòu)成；以及調(diào)壓自耦變壓器，設(shè)置于所述磁芯的兩個(gè)旁芯柱之一上并具有第二一次側(cè)繞組和第二二次側(cè)繞組，其中所述第二二次側(cè)繞組是具有有載分接開關(guān)的可調(diào)繞組且該可調(diào)繞組串聯(lián)于所述主變壓器的第一繞組和第二繞組之間。
[0007]此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述主變壓器的第一二次側(cè)繞組由分別同所述第一一次側(cè)繞組的第一繞組和第二繞組相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)繞組構(gòu)成。
[0008]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述主變壓器的第一二次側(cè)繞組是同時(shí)同所述第一一次側(cè)繞組的第一繞組和第二繞組相對(duì)設(shè)置的單個(gè)繞組。
[0009]在上述單相電爐變壓器的兩個(gè)實(shí)施方式中，所述第二二次側(cè)繞組進(jìn)一步包括:彼此串聯(lián)的第三繞組和第四繞組，其中，所述第三繞組和所述第四繞組都是具有有載分接開關(guān)的可調(diào)繞組。在上述單相電爐變壓器中，在所述第三繞組和所述第四繞組之間的節(jié)點(diǎn)連接至所述第二一次側(cè)繞組上。
[0010]在上述單相電爐變壓器的兩個(gè)實(shí)施方式中，所述第二二次側(cè)繞組為單個(gè)具有有載分接開關(guān)的可調(diào)繞組。
[0011]在上述單相電爐變壓器中，所述主芯柱的數(shù)量為兩個(gè)，且所述第一一次側(cè)繞組和所述第一二次側(cè)繞組設(shè)置于這兩個(gè)主芯柱中的不同一個(gè)上。
[0012]在上述單相電爐變壓器中，所述主芯柱的數(shù)量為一個(gè)，且所述第一一次側(cè)繞組和所述第一二次側(cè)繞組共同地設(shè)置于該一個(gè)主芯柱上。
[0013]在上述單相電爐變壓器中，所述主變壓器的一次側(cè)繞組與所述調(diào)壓自耦變壓器的一次繞組彼此并聯(lián)地接于電網(wǎng)。
[0014]本發(fā)明的單相電爐變壓器避免了電網(wǎng)過電壓對(duì)調(diào)壓繞組和調(diào)壓開關(guān)的直接作用，降低了主變壓器一次繞組兩線端之間的電壓。此外，本發(fā)明還將調(diào)壓變壓器繞組設(shè)置在主變壓器旁柱上，節(jié)省了制造變壓器的材料和降低了變壓器損耗，減少了變壓器安裝空間。因此，本發(fā)明的技術(shù)方案不僅降低了材料成本，還降低了變壓器損耗進(jìn)而降低變壓器運(yùn)行成本，節(jié)省了變壓器占用空間，還減少了變壓器用油進(jìn)而降低了對(duì)環(huán)境污染，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。
[0015]應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，并且旨在為如權(quán)利要求所述的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。
【附圖說明】
[0016]包括附圖是為提供對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與本說明書一起起到解釋本發(fā)明原理的作用。附圖中:
[0017]圖1a示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種單相電爐變壓器的設(shè)計(jì)方案的電路圖。
[0018]圖1b示出了圖1a所示的單相電爐變壓器的結(jié)構(gòu)布置。
[0019]圖2a示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的電路圖。
[0020]圖2b示出了圖2a所示的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)布置。
[0021]圖2c詳細(xì)示出了圖2a所示的實(shí)施例中的磁芯的結(jié)構(gòu)。
[0022]圖3示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例的電路圖。
[0023]圖4示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例的電路圖。
[0024]圖5示出了本發(fā)明的第一至第三實(shí)施例中的磁芯中的磁通。
[0025]圖6?圖8分別不出了本發(fā)明的第四、第五和第六實(shí)施例的電路圖。
[0026]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的單相電爐變壓器的另一種結(jié)構(gòu)布置。
【具體實(shí)施方式】
[0027]現(xiàn)在將詳細(xì)參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0028]以下首先參考圖2a?圖9來詳細(xì)討論本發(fā)明的基本原理。本發(fā)明的單相電爐變壓器200主要包括:單個(gè)磁芯201、主變壓器202和調(diào)壓自耦變壓器203。
[0029]如圖2c所示，該單個(gè)磁芯201具有兩個(gè)旁芯柱204和至少一個(gè)主芯柱205 (在圖2c所示的實(shí)施例中有兩個(gè)主芯柱，但后續(xù)將進(jìn)一步討論只有一個(gè)主芯柱的實(shí)施例)。例如，該磁芯201可以是鐵芯。所述兩個(gè)旁芯柱204位于所述主芯柱205的兩側(cè)。
[0030]回到圖2a，主變壓器202具有設(shè)置于上述至少一個(gè)主芯柱205上的第一一次側(cè)繞組206和第一二次側(cè)繞組207，其中該第——次側(cè)繞組206由彼此串聯(lián)的第一繞組206-1和第二繞組206-2構(gòu)成。
[0031]調(diào)壓自耦變壓器203設(shè)置于所述磁芯201的兩個(gè)旁芯柱204之一上并具有第二一次側(cè)繞組208和第二二次側(cè)繞組209。通過將調(diào)壓自耦變壓器203放置在主變壓器202的一個(gè)旁芯柱204上，可以省去現(xiàn)有技術(shù)中的調(diào)壓變壓器的鐵芯。
[0032]此外，該第二二次側(cè)繞組209是具有有載分接開關(guān)的可調(diào)繞組，且該可調(diào)繞組串聯(lián)于所述主變壓器202的第一繞組206-1和第二繞組206-2之間，從而在主變壓器202的兩個(gè)一次側(cè)獲得可以調(diào)節(jié)的輸入電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)低壓輸出電壓，從連接圖可以看出，主變一次側(cè)兩線端的電壓在調(diào)壓過程中始終保持與電網(wǎng)電壓一致。有載分接開關(guān)，是一種為變壓器在負(fù)載變化時(shí)提供恒定電壓的開關(guān)裝置，其基本原理就是在保證不中斷負(fù)載電流的情況下，實(shí)現(xiàn)變壓器繞組中分接頭之間的切換，從而改變繞組的匝數(shù)，即變壓器的電壓比，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的。
[0033]該主變壓器202的一次側(cè)繞組206與該調(diào)壓自耦變壓器203的一次繞組208彼此并聯(lián)地接于電網(wǎng)。
[0034]本發(fā)明的單相電爐變壓器通過結(jié)構(gòu)上的變化阻止電網(wǎng)過電壓對(duì)調(diào)壓繞組和調(diào)壓開關(guān)的直接作用，從而可以降低主變壓器一次繞組兩線端之間的電壓。此外，通過將調(diào)壓變壓器繞組設(shè)置在主變壓器的旁柱上，可以減少材料損耗和安裝空間。
[0035]在圖2a?圖2c所不的第一優(yōu)選實(shí)施例中，主變壓器202有兩個(gè)鐵芯柱，兩個(gè)柱一次側(cè)串聯(lián)，二次側(cè)并聯(lián)。此外，如圖2a所示，該主變壓器2