变压器附加绕组

摘要

本发明涉及一种变压器附加绕组(10、60)，所述变压器附加绕组包括第一绕组模块(12、72)、第二绕组模块(14、74)和第三绕组模块(16、64)，所述绕组模块分别具有至少一个第一绕组段(18)、至少一个第二绕组段(20)或者至少一个第三绕组段(22)，所述绕组段(18、20、22)具有相应的抽头(24、26、28、30、32、76、78)。提供与第二绕组模块(14、78)的抽头(28、76)连接的分接开关(34)，其中第二绕组模块(14、78)的接线端(40、42)通过位于外部的抽头和分接开关(34)的输出端构成。第二绕组模块(14、78)在其两个接线端(40、42)上与第一绕组模块(12、72)或者第三绕组模块(16、64)的至少一个绕组段(18、22)连接并且与其串联电连接(44、46)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器附加绕组，该变压器附加绕组包括第一绕组模块、第二绕组模块和第三绕组模块，所述绕组模块分别具有至少一个第一绕组段、至少一个第二绕组段或者至少一个第三绕组段，所述绕组段具有相应的抽头，变压器附加绕组包括与所述第二绕组模块的抽头连接的分接开关，其中，第二绕组模块的接线端通过位于外部的抽头和分接开关的输出端构成。

背景技术

众所周知，电力变压器、尤其是油浸变压器能够设置有所谓的分接开关以用于提高其在电能量供给网络中的灵活性，由此最后能够在一定限度内（例如在额定电压的85％至115％的范围内）匹配变压器的传动比。这大多是可在负载下接通的选择开关，所述选择开关根据给定的边界条件接触附加绕组的例如24个抽头之一，所述附加绕组通常与相应的变压器主绕组串联电连接。也绝对常见的是，仅仅提供唯一的绕组，所述唯一的绕组然后在其后部区域中（例如在其绕组的最后的20%中）具有相应的抽头。分接开关的输出端然后用作串联连接的主绕组和附加绕组的输出端。这种分接开关尤其由于其要求能够在负载电流下接通并且对其绝缘的高要求是高成本的和复杂的。在油浸变压器中使用的情况下，由于分接开关在油箱内的布置并且还用油浸注分接开关，至少在绝缘花费方面提供一定的减轻。

即使在所谓的干式变压器中也越来越多地要求这种调节能力。干式变压器例如在6kV和110kV之间的额定电压的情况下具有在数百kVA直至数十MVA的范围内的额定功率。因此，干式变压器的额定功率典型地低于油浸变压器的额定功率。干式变压器由于不存在油或油箱与油浸变压器相比维护更少，但是推动了在其绝缘方面的花费增加。这相应地也适用于干式变压器可以配备有的分接开关。

因此，被证明为缺点的是，在油浸变压器领域已知的分接开关装置不能够转用到干式变压器上或仅仅能够在过度高的花费的情况下转用到干式变压器上。

发明内容

由现有技术出发，本发明的任务是，说明一种用于尤其是干式变压器的变压器绕组的调节可能性，其避免了所提到的缺点。所述任务通过开始提到的类型的变压器附加绕组来解决。

所述变压器附加绕组的特征在于，第二绕组模块在其两个接线端上与第一绕组模块或第三绕组模块的至少一个绕组段连接且串联电连接。

通过将附加绕组分为三部分：第一绕组模块、第二绕组模块和第三绕组模块（其中分接开关仅仅被设置用于中间的、即第二绕组模块），以有利的方式减小可能的电压偏移，所述电压偏移可以由分接开关控制。因此，例如可以在典型的24个抽头的数量的情况下各8个分摊到三个绕组模块中的每一个上。用于典型地恰恰没有填充有油并且因此特别昂贵的分接开关的设计花费和绝缘花费由此有利地减小。

恰恰在干式变压器的使用领域中，在网络运行中出于调节目的，典型地宁可需要仅较低的电压偏移，所述较低的电压偏移可以由分接开关覆盖。这是由于在干式变压器的较低的电压水平情况下通常较小百分比的运行上的电压波动，所述电压波动能够通过调节装置（如分接开关）补偿。然而，当要补偿长期的和与网络基础设施有关的电压变化时，例如当计划将确定的网络部分的电压一般升高若干百分数时，则需要从油浸变压器已知的更大的调节范围，所述调节范围例如覆盖干式变压器的额定电压的80%至120%的范围。在这种情形中，分接开关在电压升高之后运行上在可选择的分级（Stufen）的高范围内操作，然而，此后低范围保持不被使用。

本发明因此基于以下基本思想：提供分接开关，所述分接开关通过调节技术覆盖运行上出现的电压波动带并且借助第一绕组模块和第三绕组模块的串联连接的绕组段的数目确定长期的电压波动。对于小数目的第一绕组段和第三绕组段串联连接的情况，可调节的输出电压相应地位于低电压范围内，在相应高数目的串联连接的第一绕组段和第三绕组段的情况下相应地在高范围内。电压带的长期波动因此能够以有利的方式通过第一绕组段和第三绕组段补偿。

根据本发明提出，实施并且必要时还手动实施在无电流状态下附加绕组与长期的电压变化的这种匹配，这是因为第一绕组模块的和第三绕组模块的绕组段的布线相应地能够借助较小的花费实施，在最简单的情况下借助在相应的抽头之间连接线缆等等的螺栓拧紧或其他固定来实施。对于该情况所述抽头则可配备有相应的固定装置。

具有三个绕组模块的本身对称的结构（所述三个绕组模块中中间的绕组模块设置有分接开关）引起：分接开关的偏移的缩短没有负面影响变压器或者变压器附加绕组的短路特性，这在这种情况下则同样将是不对称的。因此，与容易想到的具有仅仅两个串联连接的绕组模块、即无分接开关的第一绕组模块和具有分接开关的第二绕组模块的变型方案相比，还导致一种改进的运行特性。此外，在布置有三个绕组模块的情况下产生在不同的抽头位置中变压器的短路阻抗的更均匀的变化。

根据变压器附加绕组的优选的扩展形式，第二绕组模块具有多个串联电连接的绕组段。绕组段的数目和其相应的绕组数目确定电压的调节带（Reglungsband），所述电压调节带能够借助分接开关实现。根据电网中的要求，例如最大8个，但在个别情况下甚至2或3个绕组段对于第二绕组模块能够是足够用来实现所期望的调节特性。理想地能够用相应的绕组段达到的电压偏移例如位于额定电压的1%-2%的范围内，从而对于所有绕组段概略地产生例如总共+/-5%的偏移，其中这与相应的边界条件很相关。术语“额定电压”在此上下文中涉及与附加绕组串联连接的变压器主绕组的额定电压并且例如是10kV或110kV。

根据根据本发明的变压器附加绕组的进一步优选的扩展形式，第一绕组模块和第三绕组模块具有多个串联电连接的第一绕组段和第三绕组段。第一绕组模块和第三绕组模块的绕组段的数目与其相应的匝数一起确定最大的电压偏移，借助所述最大的电压偏移，具有分接开关的第二绕组模块的可调节的电压带能够移动，以用于长期的电压变化。因为，这最终涉及偏置设立（Offset-Einstellung），所以完全合理的是，在具有相应更高匝数的较少的绕组段上的数目的限制，从而例如得出每绕组模块分别四个绕组段，所述四个绕组段例如具有各2.5%的额定电压的偏移。

根据另一个发明变型方案，相应抽头的对于第一绕组模块和/或第三绕组模块的串联连接所需的触点接通借助能够机械解开的导体和/或线缆连接实现。典型地仅仅在网络情况的长期变化的情况下，例如在额定电压的略微升高的情况下需要第一绕组模块和第三绕组模块的布线的改变。这能够在定期的维护周期期间特别简单地实现，例如其方式是，手动地将相应的线缆或其他电连接与各个所希望的抽头连接。为此，例如可以考虑压合或螺栓连接。

根据根据本发明的变压器附加绕组的另一实施方式，第一绕组模块和/或第三绕组模块的抽头的至少一部分与相应的选择开关的输入端连接，从而因此能够确定与第二绕组模块串联电连接的第一绕组段或者第三绕组段的数目。当网络电压的短期或中期的改变可出现，从而能够相应频繁地匹配第二绕组模块的偏置时，则所述变型方案尤其有利。这种选择开关典型地是无电流地接通并且可以手动地或也可以借助驱动器接通。通过仅仅在无电流状态下的接通，选择开关可以相应简单地并且也可以紧凑地布置。在这种情况下，第一绕组模块或者第三绕组模块的抽头例如可配备有相应的滑动触点，通过所述滑动触点能够导引可运动的用电器。

通过特别有利的方式，第一绕组模块的串联连接的绕组段的数目与第三绕组模块的串联连接的绕组段的数目几乎相同，更理想地是相同。通过在第二绕组模块的两侧接通类似数目的绕组段的方式，相应地有利于整个附加绕组的对称性并且改进运行特性。然而，最后起决定作用的不是有效串联连接的绕组段的数目，而是绕组的有效串联连接的匝的数目，这是因为绝对根据本发明地规定，同一绕组模块内也设置有具有不同数目的匝的绕组段。由此也将以有利的方式进一步提高例如电压调节的灵活性。

通过同样有利的方式，第一绕组模块的和/或第三绕组模块的触点接通在相应地位于外部的、与第二绕组模块相邻的抽头上实现以用于与第二绕组模块的接线端的相应的连接。抽头大多沿着路径布置在绕组表面上，其中第一抽头和最后的抽头分别构成外部的抽头。在绕组表面上抽头的布置大多在一定限度内与绕组中绕组段的布置相关。如果现在使用分别与第二绕组模块几何相邻的抽头用于电串联连接，则避免了在有效的绕组段之间具有最后提高的电势的不必要的开放绕组段。这以有利的方式提高了运行安全性。

根据进一步优选的实施变型方案，第一绕组模块和第二绕组模块通过具有相应数目的抽头的共同的绕组模块构成。通过这种方式，不需要两个绕组模块之间的触点接通，这是因为所述两个绕组模块原本就没有电分离。这简化了这种附加绕组的制造。此外在共同的绕组模块的情况下大多从以下出发：第一绕组段和第二绕组段包括不同数目的匝。在此同样避免了在有效绕组段之间布置开放的绕组段。

根据本发明的任务也通过变压器绕组解决，所述变压器绕组包括根据本发明的变压器附加绕组和与所述变压器附加绕组串联电连接的变压器主绕组。变压器主绕组在此用于引入在总绕组中感应引起的电压的主要部分，例如85%，而附加绕组对感应引起的电压的例如最大30%作出贡献，其中例如涉及第一绕组模块、第二绕组模块和第三绕组模块上的各10%。但也完全可以考虑12%、6%和12%的划分。根据本发明的附加绕组的先前提到的优点以类似的方式又延伸到根据本发明的变压器绕组上。

这以同样的方式适用于相应的三相变压器绕组和具有根据本发明的变压器绕组的干式变压器。

其他有利的扩展方案可能性能够从其他从属权利要求中得出。

附图说明

根据在附图中所示的实施例将进一步描述本发明、其他实施方式和其他优点。

其示出：

图1示出示例性的第一变压器附加绕组；

图2示出示例性的第二变压器附加绕组；以及

图3以剖视图示出示例性的第一和第二绕组模块。

具体实施方式

图1示出示例性的具有第一绕组模块12、第二绕组模块14和第三绕组模块16的第一变压器附加绕组10。绕组模块虽然能够假定为电分离，但典型地可以被看作围绕共同的旋转轴线地布置在同一绕组体上。第一绕组模块12具有三个第一绕组段18，所述三个第一绕组段串联电连接并且为了与其相应的接线端的触点接通，被引导到未明确示出的绕组体的表面上作为抽头24、26。与第一绕组模块12相似地构造第三绕组模块16，所述第三绕组模块具有三个串联连接的第三绕组段22，所述三个串联连接的第三绕组段的接线端被引导到未示出的绕组体的表面上作为抽头30、32。

第二绕组模块14包括五个示例性的串联电连接的第二绕组段20，所述第二绕组段的接线端被引导到未示出的绕组体的表面上作为抽头28。第二绕组模块14的抽头28与分接开关34的输入端电连接，所述分接开关可选地将所述抽头28之一与其输出端电连接。这借助能够在箭头方向38上运动的触点36实现，所述触点与连接到抽头上的滑动触点一起建立相应的电连接。第二绕组模块14的接线端40、42通过位于外部的抽头和分接开关34的输出端构成。借助触点接通44、46，接线端40、42与第一绕组模块12和第三绕组模块16的分别位于外部的和与第二绕组模块14相邻的抽头26、32电连接。触点接通44、46例如是绝缘的线缆或还是铜杆或其他导体。因此，绕组模块12、14和16串联电连接。

第一绕组模块12的抽头24、28设有相应的触点接通装置，从而借助触点接通52能够可选地建立到变压器附加绕组的第一接线端48的电连接。这不仅能够借助待手动布置和固定的线缆连接或导体连接实现，或也能够借助选择开关实现，所述选择开关在电方面看执行同一功能。所述选择开关优选如此布置，使得它仅仅在无电流状态中接通，以便因此降低其结构性的花费。通过类似的方式，第三绕组模块22的抽头30、32能够借助触点接通与变压器附加绕组的第二接线端50连接。变压器附加绕组的接线端因此通过其两个接线端48、50实现。

图2示出示例性的第二变压器附加绕组60。所述第二变压器附加绕组在其重要的部件方面相应于图1中的第一变压器绕组10。然而，在本示例中，第一绕组模块和第二绕组模块合并在共同的绕组模块62中。然而，所述共同的绕组模块与第三绕组模块64电分离。所述分离是必需的，以便能够将分接开关的输出端引入第三绕组模块中，并且避免与共同的绕组模块62的后部（在图中右边所示的）区域中的非有效的第二绕组段的短路。

图3以剖视图70示出示例性的第一绕组模块和第二绕组模块。所述剖视图相对接近于根据本发明的变压器附加绕组的真实结构，这是因为在此示出围绕缠绕轴线90的分层缠绕结构。示例性的第一绕组模块以附图标记72表示并且第二示例性的绕组模块以附图标记74表示。然而，借助来表示绕组模块72、74的延伸的线不描述任何导电体，而是相反地描述围绕缠绕轴线90缠绕的导体的缠绕方案、即并排布置的导体区段的横截面分布。导体在多个缠绕层80、82、84、86、88上从径向内部区域向径向外部区域曲折形缠绕。基本上还与第三绕组模块相对应的第一绕组模块72具有三个示例性的抽头76。第二绕组模块74具有九个示例性的抽头78，所述九个示例性的抽头然后可以与未示出的分接开关连接。在相邻的抽头之间布线的绕组段的绕组的数目在第一绕组模块72的情况下比在第二绕组模块74的情况下明显更高，这是因为这仅仅用于第二绕组模块的电压调节带的偏置确定，典型地所述偏置确定必须不太精细地分级。

参考标记列表

10  示例性的第一变压器附加绕组

12  第一绕组模块

14  第二绕组模块

16  第三绕组模块

18  第一绕组模块的绕组段

20  第二绕组模块的绕组段

22  第三绕组模块的绕组段

24  第一绕组模块的抽头

26  位于外部的与第二绕组模块相邻的抽头

28  第二绕组模块的抽头

30  第三绕组模块的抽头

32  位于外部的与第二绕组模块相邻的抽头

34  分接开关

36  能够运动的触点

38  触点的运动方向

40  第二绕组模块的第一接线端

42  第二绕组模块的第二接线端

44  第一绕组模块和第二绕组模块之间的触点接通

46  第二绕组模块和第三绕组模块之间的触点接通

48  变压器附加绕组的第一接线端

50  变压器附加绕组的第二接线端

52  变压器附加绕组的第一接线端的触点接通

54  变压器附加绕组的第二接线端的触点接通

60  示例性的第二变压器附加绕组

62  共同的绕组模块

64  第三绕组模块

70  剖视图中的示例性的第一绕组模块和第二绕组模块

72  示例性的第一绕组模块

74  示例性的第二绕组模块

76  第一绕组模块的抽头

78  第二绕组模块的抽头

80  第二绕组模块的第一绕组层

82  第二绕组模块的第二绕组层

84  第二绕组模块的第三绕组层

86  第二绕组模块的第四绕组层

88  第二绕组模块的第五绕组层

90  缠绕轴线