斯考特隔離變壓器結構設計要點及工藝措施

斯考特變壓器原理簡介

斯考特變壓器通常是由兩臺單相變壓器組成的。將一臺變壓器一次繞組的末端聯結到另一臺變壓器一次繞組的中央，便可組成T形聯結的三相一次繞組。這樣聯結的兩臺單相變壓器便可用作三相變兩相的變壓器。這兩臺單相變壓器，前者稱為梯塞（Teaser）變壓器，簡稱為梯變或T變，后者稱為主（Main）變壓器，簡稱為主變或M變。逆斯考特變壓器是將其兩單相電源對應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，即將站內牽引變壓器二次輸出的27.5KV的兩相電源變換為三相對稱電源的變壓器。

斯考特變壓器設計要點

斯考特變壓器設計的產品技術參數為：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單相變壓器聯結起來的，但在聯結以后這兩臺變壓器的電流、電壓與容量的關系和兩臺獨立變壓器有不同之處，所以在設計中應加以特別注意。

斯考特變壓器結構設計及工藝措施

①斯考特變壓器鐵芯結構

鐵芯結構有兩種：一種是由兩臺獨立的單相變壓器鐵芯組成的雙鐵芯結構，其芯柱和軛柱截面相同，這種結構比較簡單。由于其互不影響，所以設計的自由度較大。其缺點是兩個器身安裝尺寸較大，導致箱體尺寸也增大，整體結構不緊湊，占地面積大。國外進口的同類產品多為此結構。

另一種是單鐵芯三柱式結構，其兩個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邊柱上，中柱不套線圈，僅作為共用的磁路。通過它的磁通為主變的磁通φM和梯變的磁通φT的矢量合成。因為兩矢量互相垂直成90°，其合成值即為？倍φM或φT，所以中柱的截面應取為邊柱截面的？倍左右。由于中柱不套裝線圈，所以該結構硅鋼片用量較大。但其整體結構緊湊，安裝尺寸小，占地面積也隨之減些。另外由于受鐵芯結構限制，繞組設計的自由度較小，特別是要求主梯變阻抗匹配，因此設計的難度較大。

斯考特變壓器設計采用單鐵芯三柱式結構，邊柱采用多級圓截面，中柱采用多級橢圓截面。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°全斜接縫四步進搭接拉螺桿結構，采用鋼拉帶夾緊方式，有效地降低了空載損耗和空載電流，使其達到了設計要求。

②斯考特變壓器繞組結構

斯考特變壓器設計的關鍵就在于繞組部分，特別是主變低壓繞組的結構設計。既要使主變和梯變的阻抗匹配，又要使梯變低壓電流流經主變低壓兩半繞組時產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該電流起扼流作用，這將導致三相電壓的明顯不對稱。

為了提高主變低壓兩半繞組之間的電磁耦合，減小漏磁通，通常采用的繞組結構有：一是圓筒式曲折串接的一次繞組；二是圓筒式并聯連接的一次繞組；三是二次繞組并聯連接；四是采用附加繞組等。后兩種方法的主要缺點是增加銅耗和用銅量，經濟性較差，同時由于是通過間接的方法去削弱漏磁通，效果也不好。本次設計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，每一部分匝數相同，然后按圖曲折串接起來。當梯變低壓電流IAS從S點流入主變低壓兩半繞組時，形成兩對漏磁組，磁勢互相平衡。在結構上采取措施，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，同時也減小了附加損耗。其余繞組也采用了圓筒式結構。圓筒式繞組繞制簡單，散熱性能好，特別是雷電沖擊性能好，電壓分布均勻，但機械強度較差。在設計中采用了加強措施使其滿足設計要求。如采用硬酚醛紙筒作端部絕緣，加強端部和線圈外部的綁扎等。其余部分結構的設計如器身絕緣、油箱等與普通雙繞組電力變壓器相同，這里不再贅敘。產品整體結構設計在滿足多方面要求的情況下力求體積小，布局合理，簡單大方，外形美觀。

③斯考特變壓器每柱容量的計算

鐵心采用的是三柱式結構，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容量的一半。

④斯考特變壓器電抗計算

這種結構變壓器的電抗計算在設計手冊中沒有現成的公式，需要自行推導，這里采用相對漏磁鏈法做一簡單推導，以供參考。

斯考特聯結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主變低壓兩半繞組時產生的電抗。設計要求主變和梯變的阻抗匹配，即ZKM=ZKT，所以計算時應盡可能使其電抗值UXM=UXT。

⑤斯考特變壓器性能數據對比

斯考特變壓器沒有相關的國家標準，性能參數的確定是參考相應容量及電壓等級的三相電力變壓器標準及用戶的技術協議，性能參數設計值與實測值的對應。