同的是所述低压绕组的应数和铁忍的有效截面积与升压用电力变压器相比：
[0059] 铁忍的有效截面积A相同，低压绕组的应数增大5.3%;各项指标如下表：
[0061] 实施例S
[0062] -种风电场用主升压变压器，其结构与实施例一基本相同，包括铁忍、高压绕组1 和低压绕组2,所述高压绕组1与低压绕组2之间设置有d接的辅助绕3,不带负荷，引出接 地，变压器连接组别为YNdll+d，高压绕组、低压绕组和辅助绕组S个绕组之间的短路电抗 关系細足下述关系：Xl3巧23>Xl2，
[0063] 其中；
[0064] Xi2-为辅助绕组开路，高压绕组与低压绕组之间的短路电抗，
[0065] Xi3-为低压绕组开路，高压绕组与辅助绕组之间的短路电抗，
[0066] X23-为高压绕组开路，低压绕组与辅助绕组之间的短路电抗。
[0067] 所述高压绕组（1)与低压绕组(2)之间的短路阻抗值比国标值大10%W上，即：
[006 引 110kV级为10.5%X110%W上，220 kV级为（12~14%)X110%W上，其中10.5%为110 kV级国标值，12~14%为220 kV级国标值。
[0069]所不同的是，与升压用电力变压器相比，铁忍的有效截面积A增大4.5%，低压应数 W2增大0.8%，各项指标如下表：
[0071] 本实用新型的工作原理：
[0072] -、通过加大铁忍的有效截面积、或增加低压绕组应数或同时增加低压绕组应数 和铁忍的有效截面积达到降低磁密：
[0073] 由于导致磁密较大的直接的原因是铁忍有效截面积和低压绕组应数较小；
[0074] B=(45X 化）/A (1)
[007引=45X(U2*/W2)/A (2)
[0076] =45XU24/7(W2XA) (3)
[0077] 式中，B-铁忍的设计磁密(T)，Et -应电势，（V/应），化(6-低压相电压， 低压应数，A -铁忍的有效截面积，（cm2);
[0078] 从上式中可知，当低压相电压化4 一定时，铁忍的设计磁密B与铁忍的有效截面积A 和低压应数W负相关，故:通过加大铁忍的有效截面积A、或增加低压应数化或同时增加低压 应数W2和铁忍的有效截面积A (即铁忍直径），都能降低磁密，使B含1.65 T;达到有效降低 了变压器铁忍的饱和程度，降低励磁电流的波形崎变程度和各次谐波电流幅值的目的。
[0079] 二、在高、低压绕组之间设置辅助绕组，通过改变变压器内部结构，有效减少风电 场用主升压变压器铁忍中的谐波磁通成分，起到消除谐波作用的原理：
[0080] 各绕组布置如图2，绕组1为高压绕组，绕组2为低压绕组，绕组3为辅助绕组，变压 器绕组阻抗星形等效电路如图3,其中各支路的等效阻抗：
[0081] Zl=(Zi2+Zi3-Z23)/ 2 (5)，
[0082] Z2=(Zi2+Z23-Zi3)/ 2 (6)，
[0083] Z3=(Zi3+Z23-Zi2)/ 2 (7)，
[0084] Zi2=(R1+R2)+JXi2 (8)，
[0085] Zi3=(R1+R3)+JXi3 (9)，
[0086] Z23=(R2+R3)+JX23 (10)；
[0087] 式中；
[0088] Zl-支路I的等效阻抗，Z2-支路2的等效阻抗，Z3-支路3的等效阻抗，
[0089] Rl-绕组I的电阻，R2-绕组2的电阻，R3-绕组3的电阻，
[0090] Zi2-绕组3开路，绕组1和绕组2之间的短路阻抗，
[0091] Zi3-绕组2开路，绕组1和绕组3之间的短路阻抗，
[0092] Z23-绕组1开路，绕组2和绕组3之间的短路阻抗；
[0093] 对注入绕组2的某一次谐波电流l2nf分成两个支路，一路Ilnf流经Zl(注入电网），一 路l3nf流经Z3,为了使绝大部分的谐波电流不注入电网，Z3应尽可能小，使Z3远小于Z1，
[0094] Z3=(Zi3+Z23-Zi2)/ 2
[0095] =[(R1+R3+JXi3)+(R2+R3+JX23)-(R1+R 化 LXi2)]/2
[0096] =R3+J(Xi3巧23-Xi2)/ 2 (11)
[0097] 要使Z3最小，应使其电抗分量为零，即Xi3巧23=Xi2 (12)
[0098] 而变压器绕组间的短路电抗X计算公式如下：
[0100] 式中：IW-每相安应数，I：化一漏磁等效面积，（cm2)，p-洛氏系数，Kx-电抗修正 系数，Et -应电势，（V/应），Hk-两绕组的平均电抗高，（cm);
[0101] 其中，I：化K绕组间的距离，它对短路电抗X的影响远远超过P和Kx;
[0102] 在设计风电场用主升压变时，可通过调整各绕组之间的距离大小和其它参数（IW、 Et、化等）（详见《电力变压器设计手册》)来实现式（12)，使Xl3巧23 - Xl2，
[0103] 此时 Z3-R3 (14)
[0104] 另外，Zl = (Zl2+Zl3-Z23)/ 2
[0105] =[(R1+R化JXi2)+(R1+R3+JXi3)-(R化R3+L拉3) ] / 2
[0106] =R1+J(Xi2巧 13-X23)/ 2 (15)
[0107] 将式（12)代入式（14)可得，
[010 引 Zl= R1+J(Xi3 巧 23 巧 13-X23)/ 2
[0109] =R1+JXi3 (16)
[0110] 对于大型变压器而言，短路阻抗中电阻的成分很小，即电阻值远小于电抗值，即R ?X，所
[0川]Z1-JX13， (17)
[0112] 对比式（14)与式（17)，可得Z3远小于Zl，支路3对谐波电流呈通路状态，支路1(电 网支路)对谐波电流呈阻路状态，绝大部分的谐波电流不注入电网，由于电抗与频率成正 比，谐波次数越高，效果越明显。
[0113] 其物理意义是，对于某一特定结构的风电场用主升压变压器，绕组2的某一次谐波 电流在铁忍中产生的谐波磁通02nf，将在绕组3产生感应谐波电势，由于绕组3为d接，是个 闭合回路，会产生感应谐波电流，该感应谐波电流在铁忍中产生的谐波磁通03nf将平衡0 化f，从而在铁忍中消除谐波磁通02nf部分，使绕组1中感应的谐波电流接近为零。
[0114] =、增大高、低压绕组间短路阻抗即可增强变压器抗短路冲击能力，又可减少铁忍 中的谐波磁通：
[0115] 对于大型变压器而言，短路阻抗中电阻的成分很小，
[0116] 在上述结构中，zi-jxi3=yxi2-拉3) (18)
[0117] 当保持X23不变，可通过调整高、低压之间的距离大小和其它参数（IW、化、化等）来 增大高、低压绕组之间的短路阻抗值Xl2。当Xl2增大，拉3不变，相应Xl3增大，即增大了 Zl;
[0118] 当主升压变按上述方法（即按式（12)设计时，Z3 - R3，Zl - JXi3，即Z3远小于Zl，支 路3对谐波电流呈通路状态，支路1对谐波电流呈阻路状态，运使绝大部分的谐波电流注入 Z3支路；
[0119] 较高的短路阻抗可W有效降低各次谐波电流幅值，由于电抗与频率成正比，谐波 次数越高，效果越明显。同时高、低压绕组间短路阻抗的增大，增强了变压器抗短路冲击能 力。
【主权项】
1. 一种风电场用主升压变压器，包括铁芯、高压绕组（1)和低压绕组(2)，其特征在于： A.所述高压绕组（1)与低压绕组（2)之间设置有d接的辅助绕组(3)，不带负荷，引出接 地，变压器连接组别为YNdll+d，高压绕组、低压绕组和辅助绕组三个绕组之间的短路电抗 关系?两足下述关系：Xl3+X23*Xl2 ; 其中： χ12-为辅助绕组开路，高压绕组与低压绕组之间的短路电抗， χ13-为低压绕组开路，高压绕组与辅助绕组之间的短路电抗， χ23-为高压绕组开路，低压绕组与辅助绕组之间的短路电抗； Β.所述低压绕组的匝数和铁芯的有效截面积与升压用电力变压器相比： 或是低压绕组的匝数与升压用电力变压器相同，铁芯的有效截面积增大， 或是铁芯的有效截面积与升压用电力变压器相同，低压绕组的匝数增大， 或是铁芯的有效截面积和低压绕组的匝数均比升压用电力变压器的大， 使铁芯的磁密达到变流变压器设计要求的磁密、即1.65 Τ。2. 如权利要求1所述一种风电场用主升压变压器，其特征在于:所述高压绕组（1)与低 压绕组(2)之间的短路阻抗值比国标值大10%以上。
【专利摘要】一种风电场用主升压变压器，其高压绕组与低压绕组之间设置有d接的辅助绕组，引出接地，变压器连接组别为YNd11+d，高、低压绕组和辅助绕组之间的短路电抗关系满足X13+X23≈X12，与升压用电力变压器相比：或是低压绕组的匝数相同，铁芯的有效截面积增大，或是铁芯的有效截面积相同，低压绕组的匝数增大，或是铁芯的有效截面积和低压绕组的匝数均增大，使铁芯的磁密为B≤1.65T；所述高压绕组与低压绕组之间的短路阻抗值比国标值大10%以上。该主升压变压器不须配置外部滤波装置即可有效降低各次谐波电流幅值和变压器空载损耗、振动和噪音，增强变压器抗短路冲击能力，减少设备的投资、占地面积及维护成本。
【IPC分类】H01F38/00, H01F27/28
【公开号】CN205230792
【申请号】CN201520876228
【发明人】李永革
【申请人】广西柳州特种变压器有限责任公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年11月5日