柔性变压系统技术方案

公开了一种独特的模块化电力变压器的系统、方法、技术和装置。一个示例性实施例是包括多个块组件的矩阵电力变压器，每个块组件包括多个变压器模块，每个变压器模块包括耦合到输入的初级绕组和耦合到输出的次级绕组，在一个块组件中的每个变压器模块的输入被耦合到一起，并且每个变压器块的输出被耦合到一起。次级绕组中的一个次级绕组包括多个分接头，这些分接头被构造为选择性地耦合到相关联的变压器模块组件的输出，或选择性地耦合到相关联的模块组件的另一次级绕组。

Flexible transformer system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性变压系统相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.119(e)要求于2017年4月24日提交的、标题为“柔性变压系统(FlexibleVoltageTransformationSystem)”的序列号为62/489,197的美国临时申请的优先权权益，，该美国临时申请的全部内容通过引用的方式并入本文。
本公开涉及模块化电力变压器，并且更具体地涉及包括选择性互连的多个变压器模块的电力变压器。
技术介绍
电力变压器被用于从能量生成点到能量使用点的能量传输中。所生成的能量通常以高电压跨越长距离被传输到变电站，在变电站中，变压器将传输功率的电压电平降低以供用户使用。电力变压器包括初级绕组，该初级绕组接收变化的电流和电压以在变压器芯中生成变化的磁通量。变化的磁通量将在次级绕组中感应出电压，该次级绕组提供输出电压和电流。作为初级绕组的匝数与次级绕组的匝数之比的结果，输出电压和电流的值直接与输入电压和电流相关。虽然电力变压器的构造可能看起来相对简单，中型和大型电力变压器仍存在某些缺点。例如，这些电力变压器需要大量非重复性工程工作。由于特定地点的电压、阻抗以及成本要求，通常很少有“大量-生产”的单元(具有相同尺寸、形状和电气特性的多个单元)。平均而言，针对每个特定应用，仅1.3个变压器单元被建造，因此不需要相同类型的多个变压器单元。电力变压器还需要相对较高的生产提前期。一般而言，从最初的客户请求到变压器的最终交付，需要五个月以上。电力变压器也难以运输。单个变压器可能重达一百(100)吨(或更多)，并且无法容易地在现有公路上运输。由于这些困难，需要特定的运输布置以选择适当的公路并且选择交付的时间，其通常在深夜期间，以减少在交通流上的不良影响。当变压器故障时，该故障被视为单点故障。如果电力变压器出现故障，则整个变压器单元将离线，这将影响其提供能量的整个系统。这些故障在被认为是“关键”处的某些功率变电站中是尤其成问题的。因此，需要一种克服这些缺陷的电力变压器。
技术实现思路
示例性实施例包括用于模块化电力变压器的独特的系统、方法、技术以及装置。从以下描述和附图，本公开的其他实施例、形式、目的、特征、优点、方面以及益处将变得显而易见。在一个实施例中，提供了矩阵电力变压器系统，该矩阵电力变压器系统包括第一变压器块，该第一变压器块包括第一多个变压器模块组件，其中第一变压器模块组件中的每个变压器模块组件包括具有输入和输出的初级绕组以及具有输入和输出的次级绕组。第二变压器块包括第二多个变压器模块组件。第二多个变压器模块组件中的每个变压器模块组件包括具有输入和输出的初级绕组以及具有输入和输出的次级绕组，其中第一多个变压器模块组件的初级绕组被耦合到第二多个变压器模块组件的初级绕组。第一变压器模块组件中的每个变压器模块组件的次级绕组被耦合到第一多个变压器模块组件中的另一变压器模块组件的次级绕组，并且第二多个变压器模块组件中的每个变压器模块组件被耦合到第二多个变压器模块组件中的另一变压器模块组件的次级绕组。在另一实施例中，提供了矩阵电力变压器系统，该矩阵电力变压器系统包括第一变压器块，该第一变压器块包括第一多个变压器模块组件，其中第一变压器模块组件中的每个第一变压器模块组件包括具有输入和输出的初级绕组以及具有输入和输出的次级绕组。第二变压器块包括第二多个变压器模块组件，其中第二多个模块组件中的至少一个模块组件包括使用具有分接头变换器的调节绕组的可选择或可调整阻抗，该调节绕组在在线或离线时是可调整的。在又一实施例中，提供了包括一个或多个变压器块的矩阵电力变压器系统，其中变压器块中的每个变压器块包括多个变压器模块组件。变压器模块组件中的每个变压器模块组件包括初级绕组和次级绕组，其中变压器模块组件中的每个变压器模块组件的初级绕组被耦合到多个变压器模块组件中的另一变压器模块组件的初级绕组。变压器模块组件中的每个变压器模块组件的次级绕组被耦合到第一多个变压器模块组件中的另一变压器模块组件的次级绕组。多个变压器模块组件中的至少一个变压器模块组件包括使用具有分接头变换器的调节绕组的可选择或可调整阻抗，该调节绕组在在线或离线时是可调整的。因为相同的块可以被使用在多个电压、功率水平以及阻抗处，所以包括多个变压器块的矩阵电力变压器系统减少了非重复工程工作的量。通过具有可重复的变压器块，减少了生产提前期，因为块可以由供应商或由客户(诸如公用事业公司)进行制造或作为库存被保存，以用于具有不同要求的位置。因为每个块是通过公路而不是通过特定的布置(例如铁路车厢)，运输成本也被减少了。此外，因为并联连接的块可以离线并且一次替换一个，所以将不再存在单点故障。除了通过矩阵电力变压器系统提供的性能增强以外，还放宽了变压器设计方或制造方遇到的系统要求。例如，由于将变压器块在所需配置中组合的能力导致的热源的空间散布，减轻了热管理要求。相似的，由于短路力的分布，机械要求也被减轻了。因此，由于标准化的部件和子部件的大量生产，实现了成本的降低。附图说明图1是包括矩阵电力变压器的示例性变压系统的示意图。图2A至图2D是用于矩阵电力变压器的多个示例性电力变压器模块的示意图。图3A是具有多个变压器模块的示例性电力变压器块的示意图。图3B是在图3A的实施例中的变压器电压图。图4是包括多个变压器模块的示例性电力变压器块的示意图。图5是具有可选择电压或阻抗的示例性变压器模块的示意图，该变压器模块具有分离的调节绕组以及顶部入口和在底部出口的低压绕组。图6是具有可选择电压或阻抗的示例性变压器模块的示意图，该变压器模块具有分离的调节绕组以及在顶部的入口和出口的低压绕组。图7是在同一绕组上具有可选择电压或阻抗的变压器模块的示意图。图8A至图8E是在示例性变压器模块中包括的示例性的芯的示意图。图9A至图9C是示例性的六绕组变压器模块的示意图。图10A是示例性的1/4变压器模块的示意图。图10B是图10A的变压器模块的等效电路。图11A是示例性的2/4变压器模块的示意图。图11B是在图11A中的2/4变压器模块的等效电路。图12A是示例性的4/4变压器模块的示意图。图12B是在图12A中的4/4变压器模块的等效电路。图13是具有在高压绕组之间的各种连接和在低压绕组之间的各种连接的示例性变压器模块的多个等效电路。图14A和图14B是由示例性的1/4和4/4变压器模块组成的示例性块的多个等效电路。具体实施方式为了清楚、简洁和准确描述本公开的非限定性示例性实施例、制作和使用本公开的非限定性示例性实施例的方式和过程、并且实现制作和使用本公开的非限定性示例性实施例的实践，将引用某些示例性实施例，包括在图中示出的部分，并且将使用特定的语言来描述非限定性示例性实施例。此外，尽管工业系统包括许多不同类型和种类的设备、装置、部件和安装，但是除非另有说明，否则这些术语在本文中可互换使用。然而需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矩阵电力变压器系统，包括：/n多个块组件，每个块组件包括多个变压器模块，每个变压器模块包括耦合到输入的初级绕组和耦合到输出的次级绕组，在一个块组件中的每个变压器模块的输入被耦合到一起，并且每个变压器块的输出被耦合到一起，/n其中所述次级绕组中的一个次级绕组包括多个分接头，所述多个分接头被构造成选择性地耦合到相关联的变压器模块组件的输出、或所述相关联的模块组件的另一次级绕组。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170424 US 62/489,1971.一种矩阵电力变压器系统，包括：
多个块组件，每个块组件包括多个变压器模块，每个变压器模块包括耦合到输入的初级绕组和耦合到输出的次级绕组，在一个块组件中的每个变压器模块的输入被耦合到一起，并且每个变压器块的输出被耦合到一起，
其中所述次级绕组中的一个次级绕组包括多个分接头，所述多个分接头被构造成选择性地耦合到相关联的变压器模块组件的输出、或所述相关联的模块组件的另一次级绕组。


2.根据权利要求1所述的矩阵电力变压器系统，其中每个块组件被构造为重量小于40吨，以及其中所述矩阵电力变压器系统具有大于100兆伏-安培(MVA)的额定功率。


3.根据权利要求1所述的矩阵电力变压器系统，其中每个变压器模块包括串联耦合或并联耦合的多个初级绕组，以及其中每个变压器模块包括串联耦合或并联耦合的多个次级绕组。


4.根据权利要求3所述的矩阵电力变压器系统，其中每个输入包括两个输入端子，每个输入端子被耦合到另一变压器模块组件的至少一个端子，以及其中每个输出包括两个输出端子，每个输出端子被耦合到另一变压器模块组件的至少一个端子。


5.根据权利要求4所述的矩阵电力变压器系统，其中所述多个变压器模块组件包括具有串联耦合的输入的变压器模块组件的第一集合、以及具有串联耦合的输入的变压器模块组件的第二集合，并且其中所述变压器模块组件的第一集合和所述变压器模块组件的第二集合被并联耦合。


6.根据权利要求1所述的矩阵电力变压器，其中每个块组件被构造为通过罐体被封闭。


7.根据权利要求6所述的矩阵电力变压器，其中所述罐体被构造为适配于外壳内，所述外壳测量为40英尺乘8英尺乘8英尺又6英寸。


8.一种模块化电力变压器，具有大于100MVA的额定功率，所述模块化电力变压器包括：
多个变压器块，每个变压器块包括：
外壳，
块端子的第一集合，
块端子的第二集合，以及
多个变压器模块，位于所述外壳内，每个模块包括：
模块端子的第一集合，
模块端子的第二集合，
耦合到所述模块端子的第一集合的至少一个初级绕组，
耦合到所述模块端子的第二集合的至少一个次级绕组，以及
变压器芯，
其中在一个变压器块中的所述变压器模块的所述初级绕组在所述块端子的第一集合之间被耦合到一起，以及在同一变压器块中的所述变压器模块的所述次级绕组在所述块端子的第二集合之间被耦合到一起。


9.根据权利要求8所述的模块化电力变压器，其中每个变压器块重量小于或等于40吨。


10.根据权利要求8所述的模块化电力变压器，其中在一个变压器块中的所述变压器模块的所述初级绕组被并联耦合在一起、被串联耦合在一起、或以并联和串联的组合被耦合到一起。


11.根据权利要求8所述的模块化电力变压器，其中所述变压器模块中的至少一个变压器模块包括第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组、第四初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、第三次级绕组以及第四次级绕组，其中所述第一初级绕组对所述第二初级绕组、对所述第三初级绕组、对所述第四初级绕组的电压比是5:1:1:5，以及其中所述第一次级绕组对所述第二次级绕组、对所述第三次级绕组、对所述第四次级绕组的电压比是5:1:1:5。


12.根据权利要求8所述的模块化电力变压器，其中所述变压器模块中的至少一个变压器模块包括第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组、第四初级绕组、第一次级绕组以及第二次级绕组，其中所述第一初级绕组对所述第二初级绕组、对所述第三初级绕组、对所述第四初级绕组的电压比是5:1:1:5，以及其中所述第一次级绕组对所述第二次级绕组的电压比是1:1。


13.根据权利要求8所述的模块化电力变压器，其中所述变压器模块中的至少一个变压器模块包括第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组、第四初级绕组以及所述次级绕组，其中所述第一初级绕组、对所述第二初级绕组、对所述第三初级绕组、对所述第四初级绕组的电压比是5:1:1:5。


14.根据权利要求8所述的模块化电力变压器，其中所述变压器模块中的至少一个变压器模块包括第一初级绕组、第二初级绕组、第三初级绕组、第四初级绕组、第五初级绕组、第六初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、第三次级绕组、第四次级绕组、第五次级绕组以及第六次级绕组，其中所述第一初级绕组对所述第二初级绕组、对所述第三初级绕组、对所述第四初级绕组、对所述第五初级绕组、对所述第六初级绕组的电压比是1:1:1:1:1:1，以及其中所述第一次级绕组对所述第二次级绕组、对所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·普列托，N·赞特，S·巴拉，M·L·亨里克森，P·厄帕迪亚伊，I·C·雷杜，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH