[其他]超容性電力變壓器

無效

• 申請號: 87105430
• 申請日: 1987-08-10
• 公開（公告）號: CN87105430A
• 公開（公告）日: 1988-02-24
• 發明（設計）人: 許先進;曹緒華
• 申請（專利權）人: 天津師范專科學校
• 主分類號: H01F27/28
• 分類號: H01F27/28;H01F27/32;H01F33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于電力變電裝置。

從十九世紀八十年代在電力系統中出現了變壓器，至今已有百年的歷史。

目前最常見的是感性變壓器，而其中比較先進的是最近由瑞士生產的一種電力變壓器，它是用一層厚度為0.2～0.8mm的金屬箔做成繞組，繞組之間用紙作絕緣層。上述變壓器只適用于220V的低壓，且鐵芯線圈與線圈之間的電磁耦合是感性的，故導致電力網絡中的負載也是感性的。所以不論是電力網絡或電力變壓器本身的功率因數COSφ均較小，并且是滯后的。為了提高功率因數，提高發電廠機組的出力，降低網絡輸電能耗，人們做了很多的努力。目前比較通用的方法是并聯電容器組補償法。也就是說，感性負載用容性負載來補賞，以減小其滯后相位，從而提高功率因數。但這種方法有嚴重的缺陷，這是電容器本身的特性決定的。由于電容器端電壓恒定，所以在欠補償和過補償時，就會發生對一定數量的電容器組進行投切，方可達到較理想的補償點。但伴隨而來是沖擊、振蕩和過電壓。這些對于電力網絡都是不允許的。同時，大量的高低壓電容器設備的設置，使投資增加，占地面積增大，也不符合經濟原則。

本發明的目的是設計一種超容性的變壓器，以便依靠其繞組本身的分布電容，通過強化措施，使電力變壓器在50Hz工頻交流時，由感性轉為超容性，在用于電力網絡時，可大大提高其功率因數。

為實現上述目的，需對繞組進行容性處理。因此必須采用兩層或兩層以上的金屬薄膜（1），每層厚度均為0.007～0.01mm，然后將兩層或兩層以上的金屬薄膜（1）做成繞組，繞組之間是絕緣薄膜層（2）。本發明繞組總匝數等于各層繞組的匝數之和，而各層繞組之間連接是采用串聯方式。

上述金屬薄膜（1）采用銅或鋁，而絕緣薄膜層（2）則是聚脂、聚丙烯或聚四氟乙烯材料。

基于電氣繞組層、匝間電位差的存在，由分布電容所引起的超前無功功率是存在的。但由于相對面積間距與電壓均不適應，因此，這種超前無功功率在50Hz工頻交流時甚為微小。如果我們加大相對面積，減小間距，采用較大的介電常數的介質等措施，分布電容將大大加強。因此必需采取多層金屬薄膜式繞組，如圖1所示，由圖1看出金屬薄膜層（1）之間是絕緣薄膜層（2）。

除此之外，本發明各金屬層繞組間采用串聯方式。下面以兩層金屬薄膜為例，并結合圖2對其接線方式的原理加以說明。

由圖2看出：1-3和1′-3′是雙層金屬薄膜繞組，A、X端為激勵端，N₁、N₂分別是兩層金屬薄膜的繞組匝數。而且N₁＝N₂，因而繞組總匝數N＝N₁+N₂，所以

U₁-U₂＝U₂

即A-X端的電壓U＝U₁＝2U₂（Ux＝0）。

如設點2位置于1、3中間，考慮三點1、2、3處的分布電容電壓為Uc₁、Uc₂、Uc₃。在1-1′處，分布電容C₁兩端的電壓

Uc₁＝U₁-U₂＝U₂

在2-2′處，分布電容C₂兩端的電壓

Uc₂=(U₂+ (U₁-U₂)/2 )- (U₂)/2 = (U₂)/2 = U₁

在3-3′處分布電容C₃兩端的電壓

Uc₃＝U₂-O＝U₂

所以Uc＝Uc₁＝Uc₂＝Uc₃

實際分分布電容的兩端電壓是處處相等的。當電容C和兩端電壓Uc足夠大時，鐵芯線圈將產生足夠大的超前無功功率Qc，即：

Qc＝WCU²（ω＝2πf，而f＝50Hz）。

這就是本發明的理論基礎。本發明具有如下優點：

1.適用于電力網絡中220V～35KV范圍的電壓。可大幅度提高電力網絡的功率因數，而不需用并聯電力電容器作為容性負載來補償功率因數。