斯考特變壓器原理簡(jiǎn)介

斯考特變壓器通常是由兩臺(tái)單相變壓器組成的。將一臺(tái)變壓器一次繞組的末端聯(lián)結(jié)到另一臺(tái)變壓器一次繞組的中央，便可組成T形聯(lián)結(jié)的三相一次繞組。這樣聯(lián)結(jié)的兩臺(tái)單相變壓器便可用作三相變兩相的變壓器。這兩臺(tái)單相變壓器，前者稱為梯塞（Teaser）變壓器，簡(jiǎn)稱為梯變或T變，后者稱為主（Main）變壓器，簡(jiǎn)稱為主變或M變。逆斯考特變壓器是將其兩單相電源對(duì)應(yīng)接至斯考特變壓器兩單相電源或其他的相位相差90°的兩單相電源上，即將站內(nèi)牽引變壓器二次輸出的27.5KV的兩相電源變換為三相對(duì)稱電源的變壓器。

斯考特變壓器設(shè)計(jì)要點(diǎn)

斯考特變壓器設(shè)計(jì)的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)為：額定容量SN=2500KVA；額定電壓比為27.5±2×2.5/10.5KV；空載損耗4250Ｗ；負(fù)載損耗23000Ｗ；空載電流1.1%；短路阻抗6.5%。

通常此種斯考特變壓器是由兩臺(tái)單相變壓器聯(lián)結(jié)起來(lái)的，但在聯(lián)結(jié)以后這兩臺(tái)變壓器的電流、電壓與容量的關(guān)系和兩臺(tái)獨(dú)立變壓器有不同之處，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)加以特別注意。

斯考特變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝措施

①斯考特變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)

鐵芯結(jié)構(gòu)有兩種：一種是由兩臺(tái)獨(dú)立的單相變壓器鐵芯組成的雙鐵芯結(jié)構(gòu)，其芯柱和軛柱截面相同，這種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。由于其互不影響，所以設(shè)計(jì)的自由度較大。其缺點(diǎn)是兩個(gè)器身安裝尺寸較大，導(dǎo)致箱體尺寸也增大，整體結(jié)構(gòu)不緊湊，占地面積大。國(guó)外進(jìn)口的同類產(chǎn)品多為此結(jié)構(gòu)。

另一種是單鐵芯三柱式結(jié)構(gòu)，其兩個(gè)邊柱和軛柱截面相同。主變和梯變的高低壓線圈分別套裝在這兩個(gè)邊柱上，中柱不套線圈，僅作為共用的磁路。通過(guò)它的磁通為主變的磁通φM和梯變的磁通φT的矢量合成。因?yàn)閮墒噶炕ハ啻怪背?0°，其合成值即為？倍φM或φT，所以中柱的截面應(yīng)取為邊柱截面的？倍左右。由于中柱不套裝線圈，所以該結(jié)構(gòu)硅鋼片用量較大。但其整體結(jié)構(gòu)緊湊，安裝尺寸小，占地面積也隨之減些。另外由于受鐵芯結(jié)構(gòu)限制，繞組設(shè)計(jì)的自由度較小，特別是要求主梯變阻抗匹配，因此設(shè)計(jì)的難度較大。

斯考特變壓器設(shè)計(jì)采用單鐵芯三柱式結(jié)構(gòu)，邊柱采用多級(jí)圓截面，中柱采用多級(jí)橢圓截面。中柱也可以采用矩形截面，但工藝性不如前者好。鐵芯整體為45°全斜接縫四步進(jìn)搭接拉螺桿結(jié)構(gòu)，采用鋼拉帶夾緊方式，有效地降低了空載損耗和空載電流，使其達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

②斯考特變壓器繞組結(jié)構(gòu)

斯考特變壓器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵就在于繞組部分，特別是主變低壓繞組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。既要使主變和梯變的阻抗匹配，又要使梯變低壓電流流經(jīng)主變低壓兩半繞組時(shí)產(chǎn)生的電抗壓降盡量小，即要使其兩半繞組之間的漏磁通最小，否則主變低壓繞組將對(duì)該電流起扼流作用，這將導(dǎo)致三相電壓的明顯不對(duì)稱。

為了提高主變低壓兩半繞組之間的電磁耦合，減小漏磁通，通常采用的繞組結(jié)構(gòu)有：一是圓筒式曲折串接的一次繞組；二是圓筒式并聯(lián)連接的一次繞組；三是二次繞組并聯(lián)連接；四是采用附加繞組等。后兩種方法的主要缺點(diǎn)是增加銅耗和用銅量，經(jīng)濟(jì)性較差，同時(shí)由于是通過(guò)間接的方法去削弱漏磁通，效果也不好。本次設(shè)計(jì)主變低壓繞組采用圓筒式曲折串接的方法。把繞組分成四部分，每一部分匝數(shù)相同，然后按圖曲折串接起來(lái)。當(dāng)梯變低壓電流IAS從S點(diǎn)流入主變低壓兩半繞組時(shí)，形成兩對(duì)漏磁組，磁勢(shì)互相平衡。在結(jié)構(gòu)上采取措施，減小它們之間的距離，阻抗高度要盡量相等。這樣使得兩半繞組之間耦合緊密，漏抗很小，平衡效果也好，同時(shí)也減小了附加損耗。其余繞組也采用了圓筒式結(jié)構(gòu)。圓筒式繞組繞制簡(jiǎn)單，散熱性能好，特別是雷電沖擊性能好，電壓分布均勻，但機(jī)械強(qiáng)度較差。在設(shè)計(jì)中采用了加強(qiáng)措施使其滿足設(shè)計(jì)要求。如采用硬酚醛紙筒作端部絕緣，加強(qiáng)端部和線圈外部的綁扎等。其余部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如器身絕緣、油箱等與普通雙繞組電力變壓器相同，這里不再贅敘。產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足多方面要求的情況下力求體積小，布局合理，簡(jiǎn)單大方，外形美觀。

③斯考特變壓器每柱容量的計(jì)算

鐵心采用的是三柱式結(jié)構(gòu)，中柱不套裝任何繞組，邊柱分別套裝主變和梯變的高低壓繞組，所以每柱容量等于主變或梯變的電氣容量即總?cè)萘康囊话搿?/p>

④斯考特變壓器電抗計(jì)算

這種結(jié)構(gòu)變壓器的電抗計(jì)算在設(shè)計(jì)手冊(cè)中沒(méi)有現(xiàn)成的公式，需要自行推導(dǎo)，這里采用相對(duì)漏磁鏈法做一簡(jiǎn)單推導(dǎo)，以供參考。

斯考特聯(lián)結(jié)的變壓器電抗分為主變電抗UXM和梯變電抗UXT。主變的電抗就是主變高低壓繞組之間的電抗。梯變的電抗包括兩部分：主要部分是梯變高低壓繞組之間的電抗，另一部分是梯變低壓電流流經(jīng)主變低壓兩半繞組時(shí)產(chǎn)生的電抗。設(shè)計(jì)要求主變和梯變的阻抗匹配，即ZKM=ZKT，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)盡可能使其電抗值UXM=UXT。

⑤斯考特變壓器性能數(shù)據(jù)對(duì)比

斯考特變壓器沒(méi)有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，性能參數(shù)的確定是參考相應(yīng)容量及電壓等級(jí)的三相電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)及用戶的技術(shù)協(xié)議，性能參數(shù)設(shè)計(jì)值與實(shí)測(cè)值的對(duì)應(yīng)。