三相系统与单相系统在线转变装置制造方法及图纸

一种三相系统与单相系统在线直接互联技术，涉及电力系统。它是以三相变压器为基础，对三相变压器进行匝数比及接线方式的改造，再辅以分相动态无功补偿设备的参与，使得该“三相系统与单相系统在线转变装置”可直接连接一个独立的三相系统与一个独立的单相系统，并且满足两个系统在进行电功率交换时，保证三相系统的运行对称度要求，建立三相系统与单相系统和谐相处的相互依存关系。

【技术实现步骤摘要】

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。
技术介绍
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。本专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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:I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A / A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A/A接线方式的三相变压器一次与二次间的匝数比为Kl: K2，三相一次系统电压分别是Ga、UB, UC,对应的二次感应电压分别是；[a、Ub> {je，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UA+UB+U C=O ,U a+Ub+U c=0;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Uc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(cosC>2 = I)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-2 U e对应的一次电压向量为U C，这里的一、二次对应电压向量iic、-Ge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-2ile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为了使一次侧三相交流输入的每一相功率满足数值上的均衡，这里我们必须将只能向二次单相负载传递25%电功率的每一个非目标相在合相变压器内部的有功功率传递比例增加到与目标相等值的效果。在保持该合相变压器的三相一次匝数不变的原则下，我们只需调整(增加)二次非目标相绕组匝数的方法就可以实现这个目的。图1是该合相变压器的二次电压向量示意图，从该图我们可以看出，二次合成电压向量为U a+ U b+ (-Uc) =-2 U c (图1左半部分)，这里的-2U c就是该合相变压器的二次单相输出合成电压，{ja、{jb这两个非目标相电压向量分别沿-lie方向的分量(投影)只有-Ge的1/2，为了将&a、Gb提高到一个合理值，以达到一次侧三相输入功率中的每一相在时间同步上的均衡，假设非目标相的匝数改变后是未改变前的K倍，这里引入的系数K，可以将非目标相的二次电压提升至原来的K倍，就可以列出这个合相变压器二次侧三个交流分相的有功功率同步平衡的公式:K*Ua* (-12) *Cos60° — K氺 Ub* (-12) * Cos (_60°) 二-U c*I式 I 由于Ua, {^与-&在数值上(模)是相等的，-丨2取平均值，cos°2 = I,由此得出K = 2，在式I中，{ja、Ub^ -Ge应被视为平均值，Cos60° > Cos (-60° )的由来是该合相变压器二次侦_目标相的63、{lb与目标相-1ie之间的空间角(相角差)，也可以理解为在该合相变压器中，非目标相{ja、iib与二次纯阻性单相输出电流向量—h之间的夹角。调整改变匝数后的非目标相二次实际绕组匝数是目标相绕组匝数的2倍，非目标相二次实际感生电势也就自然变成了目标相的2倍； 此时在同一个二次单相交流输出电流-h的作用下，本合相变压器就初步实现了将一个二次单相负荷转变为一次侧三相“同步”均分承担的效果。但是，这只是实现了时间同步层面上的“三相变单相”层次效果，没有解决三相系统一次负序分量问题，我们的目标是:在时空对称层面上彻底实现“三相变单相”目标，解决三相系统一次负序分量问题，下文我们将逐渐揭开在无功补偿设备的合理参与下，在时空层面上彻底做平“三相变单相”的奥秘。2合相变压器运行分析2.1该合相变压器运行时一、二次侧有功功率平衡问题合相变压器运行时两个非目标相电压向量与二次单相电流输出之间存在着事实上的空间夹角，这就意味着非目标相二次相与系统对应的一次同名相之间必然存在的特殊无功交换移相作用，使得该合相变压器只能在时间“同步”层面上平衡一次侧三相交流输入每一相的有功功率；若将这个产生移相作用的特殊无功交换作用予以合理补偿，消除这个特殊无功交换的实际移相作用影响，该合相变压器工作中实际能将二次纯阻性单相负载转变为三相一次系统能够感知的且时空对称的三相负载！这是因为一个二次非目标相相对于目标相而言，在同一个二次纯阻性单相负载电流-h输出作用下，存在着该二次非目标相电压向量与二次电流向量-h不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相系统与单相系统直接在线连接交换电功率的变电技术，其特征在于利用普通三相电力变压器“三角型”接线，打开这个三角环并使被打开的这一相反接于原位置，调整该三角型接线的另两相匝数比例，形成三相一次系统与单相二次系统的接线关系。

【技术特征摘要】
1.一种三相系统与单相系统直接在线连接交换电功率的变电技术，其特征在于利用普通三相电力变压器“三角型”接线，打开这个三角环并使被打开的这一相反接于原位置，调整该三角型接线的另两相匝数比例，形成三相一次系统与单相二次系统的接线关系。2.根据权利要求1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆良，孟繁瑞，刘丹舟，潘大志，郭厚静，
申请(专利权)人：孟庆良，
类型：发明
国别省市：