具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一绕组称为第二绕组，且类似地，可将第二绕组称为第一绕组。第一绕组和第二绕组两者都是绕组，但其不是同一绕组。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

目前，国内外电力设备中的单相自耦变压器类产品，普遍采用单独的高压调压、单独的低压调压或高压和低压同时调压这三种调压方式。这三种形式的单相自耦变压器均不能在第三绕组带不同负荷的情况下，适应电网电压变化的要求，无法确保不同情况下电网的安全运行。经研究，出现这一问题的原因是变压器的第三绕组输出的电压固定。基于此，本申请提出了一种第一绕组和第三绕组均带有载调压的双开关单相自耦变压器，可以在第三绕组带电抗器、电容器等补偿类负荷，或同时接站用负荷的情况下，适应电网电压的要求，从而真正的实现对电网潮流的自动调节，解决第三绕组带不同负荷引起的高压或低压过载问题。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种单相自耦变压器，包括铁芯100，绕制于铁芯100的第一绕组200、第一绕组调压线圈300、第二绕组400、第三绕组500和第三绕组调压线圈600，以及第一有载分接开关(图未示)和第二有载分接开关(图未示)。第一绕组200和第二绕组400分别为高压绕组和低压绕组，第一有载分接开关连接第一绕组200与第一绕组调压线圈300；第二有载分接开关连接第三绕组500与第三绕组调压线圈600。

其中，铁芯100的类型并不唯一，例如可以是E型铁芯、C型铁芯或0型铁心。在一个实施例中，铁芯100为单相三柱式铁芯结构；第一绕组200、第一绕组调压线圈300、第二绕组400、第三绕组500和第三绕组调压线圈600均绕制于三柱式铁芯的主柱上，结构更紧凑。第一绕组200和第二绕组400分别为高压绕组和低压绕组，是指第一绕组200为低压绕组，第二绕组400为高压绕组；或者第一绕组200为高压绕组，第二绕组400为低压绕组。进一步的，第一有载分接开关和第二有载分接开关的类型并不唯一，例如可以是正反调压有载分接开关、线性调压有载分接开关或粗细调压有载分接开关。各有载分接开关包括至少两个档位，可以改变对应调压线圈的接入饼数。可以理解，当调压线圈不接入时，有载分接开关的一端连接对应绕组的末端，另一端直接作为接线端引出。此外，各绕组的绕线方式并不唯一，例如可以采用内屏连续式结构、纠结连续式结构或全连续式结构。在一个实施例中，第一绕组200为全连续式线圈，可以降低设计、工艺、生产的复杂性，进而降低成本。

具体的，第一有载分接开关用于改变第一绕组调压线圈300投入电路的饼数，进而调节第一绕组200的输出电压；第二有载分接开关用于改变第三绕组调压线圈600投入电路的饼数，进而调节第三绕组500的输出电压。

上述单相自耦变压器，第一绕组和第三绕组均带有载调压，变压器运行时，根据互感原理，可以检测到电网电压值，无需断开负载即可调节各有载分接开关的位置，使变压器可以匹配电网电压值，能解决第三绕组带不同负载时引起的高压或低压过载的问题，有利于提高变压器对电网电压的适应性。

在一个实施例中，第一绕组200为高压绕组，第二绕组400为低压绕组，第一绕组调压线圈300为高压调压线圈。具体的，根据变压器原理，高压侧电流比低压侧电流小得多，在高压侧接入有载分接开关，有载分接开关工作电流小，对应体积也小，便于安装。

进一步的，在一个实施例中，单相自耦变压器为升压变压器；第三绕组调压线圈600、第三绕组500、第二绕组400、第一绕组200、第一绕组调压线圈300由内往外依次绕制于铁芯100。具体的，第二绕组400为低压绕组，第一绕组200为高压绕组。单相自耦变压器为升压变压器，是指低压绕组用于连接供电侧，高压绕组用于连接负载，即电网侧。高压绕组置于最外层，低压绕组放在高压绕组和第三绕组之间，可以使漏磁场分布均匀，漏抗分布合理，不致因低压和高压绕组相距太远而造成漏磁通增大以及附加损耗增加，从而保证有较好的电压调整率和运行性能。

可以理解，在其他实施例中，第二绕组400也可以设置对应的第二绕组调压线圈和有载分接开关，即单相自耦变压器的第一绕组200、第二绕组400和第三绕组500均带有电压调节功能，有利于进一步提高变压器对电网电压的适应性。

在一个实施例中，第一有载分接开关为正反调压有载分接开关。其中，正反调压有载分接开关是指基于正反调压原理进行调压的有载分接开关。使用正反调压有载分接开关，有利于降低单相自耦变压器的材料成本。

进一步的，在一个实施例中，第一绕组200的首端连接电网；第一绕组200的末端连接第一有载分接开关的引入端极性选择器的不变触点；第一绕组调压线圈300的两端分别连引入端接极性选择器的正负极。第一有载分接开关的各可选调压分接头分别连接第一绕组调压线圈300的不同接线端；第一有载分接开关的引出端和第二绕组400的首端连接供电侧；第二绕组400的末端作为中性点连接电网。

具体的，如图2和图3所示，第一有载分接开关Q1为包含引入端极性选择器K的正反调压有载分接开关，第一绕组200为高压绕组H，第一绕组调压线圈300为高压调压线圈HT，第二绕组400为低压绕组L。高压绕组H的首端H1连接电网。引入端极性选择器的不变触点K连接高压绕组H的末端H1’；引入端极性选择器的正极(即图3中的可变触点“+”)连接高压调压线圈HT的首端8’，负极(即图3中的可变触点“-”)连接高压调压线圈HT的末端1。第一有载分接开关Q1的各可选调压分接头(即图3中的可变触点“1”-“9”)，分别连接高压调压线圈HT的不同接线端。第一有载分接开关Q1的引出端0和低压绕组L的首端X1连接供电侧；低压绕组L的末端H0X0作为中性点连接电网。

当引入端极性选择器的负极接入电路时，高压调压线圈HT的投入线圈与高压线圈H产生抵消效果，相当于减少了高压绕组H的投入饼数；当引入端极性选择器的正极接入电路时，高压调压线圈HT的投入线圈与高压线圈H产生叠加效果，相当于增多了高压绕组H的投入饼数。改变高压绕组H的投入饼数，就可以改变高压绕组H的输出电压，实现高压调压。以极性选择器K的正极接入电路为例，当第一有载分接开关Q1的引出端0连接可选调压分接头9时，高压调压线圈HT完全不接入电路；当第一有载分接开关Q1的引出端0连接可选调压分接头1时，高压调压线圈HT完全接入电路。如图3所示，使用带有9个可选调压分接头的第一有载分接开关Q1，可以实现±8级高压有载调压，调压范围广，有利于进一步提高变压器对电网的适应性。

在一个实施例中，第二有载分接开关为线性调压有载分接开关，可以减少线圈匝数，有利于降低单相自耦变压器的材料成本。

在一个实施例中，第三绕组500的首端连接电网；第三绕组500的末端连接第三绕组调压线圈600的首端；第三绕组调压线圈600的不同接线端分别连接第二有载分接开关的各可选调压分接头；第二有载分接开关的引出端连接电网。

具体的，如图2和图4所示，第二有载分接开关Q2为线性调压有载分接开关，第三绕组500为绕组T，第三绕组调压线圈600为调压线圈TT。绕组T的首端Y1连接电网，绕组T的末端Y1’连接调压线圈TT的首端T6’，绕组T的末端Y1’还连接第二有载分接开关Q2的可选调压分接头7。调压线圈TT的不同接线端，分别连接第二有载分接开关Q2的各可选调压分接头(即图4中的可变触点“1”-“7”)；第二有载分接开关Q2的引出端0通过接线端Y2连接电网。

如图4所示，将第二有载分接开关Q2的各可选调压分接头，分别连接调压线圈TT的不同接线端，可以改变调压线圈TT的投入饼数，进而改变绕组T的输出电压，实现第三绕组调压。当第二有载分接开关Q2的引出端0连接可选调压分接头7时，调压线圈TT完全不接入电路；当第二有载分接开关Q2的引出端0连接可选调压分接头1时，调压线圈TT完全接入电路。如图4所示，使用带有7个可选调压分接头的第一有载分接开关Q2，可以实现±3级第三绕组有载调压，调压范围广，有利于进一步提高变压器对电网的适应性。

在一个实施例中，单相自耦变压器还包括储油柜和油箱。第一有载分接开关Q1及其连接线、第二有载分接开关Q2及其连接线、第一绕组200的引出端、第二绕组400的引出端和第三绕组500的引出端设置于油箱的外壳的不同位置。

其中，储油柜700用于储存变压器工作所需的冷却油，油箱800包括外壳以及用于布置冷却油管道的内部空间。油箱800的外壳上，还设置有单相自耦变压器的接线端，方便进行连接线的接线和拆除工作。以第一绕组200为高压绕组，第二绕组400为低压绕组的情况为例。第一绕组200的引出端为高压首端H1，第二绕组400的引出端包括低压首端X1和低压末端H0X0，第三绕组500的引出端为第三绕组首端Y1。进一步的，接线端Y2也设置在油箱800的外壳上。将各接线端设置于油箱外壳的不同位置，可以避免接线之间距离过短而导致干扰。

进一步的，如图4所示，油箱800为长方形油箱。第一有载分接开关Q1及其连接线、第二有载分接开关Q2及其连接线、高压首端H1及其连接线、低压末端H0X0及其连接线分别设置在油箱800的四个角，充分合理的利用长方形油箱四角空间。油箱上方较小的空间，则放置电压较低、对绝缘距离需求较小的第三绕组首端Y1和接线端Y2及其引出线。油箱下方的空间，则放置较为简单的低压首端X1及其引出线，低压首端X1引出线直接连接到低压套管引出。此外，储油柜700放置在距离高压绕组的引出端(即高压首端H1)最远的一侧，可以确保高压绕组引出端的绝缘距离需求。上述布置方式不但可以提高油箱800的占空率，还充分利用油箱800的每一寸空间，使得产品结构更加紧凑。也即，可以节省变压器油的重量，减小了油箱体积和绝缘钢板重量，同时又确保了变压器内部的绝缘距离，在保证变压器性能的同时减少变压器的占地面积，有利于节约设计成本。

下面结合图1至图5对本申请中的单相自耦变压器进行详细说明。

在一个实施例中，单相自耦变压器包括铁芯100，绕制于铁芯100的第一绕组200、第一绕组调压线圈300、第二绕组400、第三绕组500、第三绕组调压线圈600，以及第一有载分接开关Q1和第二有载分接开关Q2。如图1所示，第一绕组200为高压绕组H，第二绕组400为低压绕组L，第三绕组500为绕组T，对应的，第一绕组调压线圈300为高压调压线圈HT，第三绕组调压线圈600为调压线圈TT。铁芯100为单相三柱式铁芯结构，调压线圈TT、绕组T、低压绕组L、高压绕组H、高压调压线圈HT由内往外依次绕制于铁芯100的中柱上。

如图2和图3所示，第一有载分接开关Q1为包含引入端极性选择器的正反调压有载分接开关。具体的，引入端极性选择器的不变触点K连接高压绕组H的末端H1’；引入端极性选择器的正负极分别连接高压调压线圈HT的首端8’和末端1。第一有载分接开关Q1的各可选调压分接头，分别连接高压调压线圈HT的不同接线端。第一有载分接开关Q1的引出端0和低压绕组L的首端X1连接供电侧；低压绕组L的末端H0X0作为中性点连接电网。高压绕组H的首端H1连接电网。当引入端极性选择器的负极接入电路时，高压调压线圈HT的投入线圈与高压线圈H产生抵消效果，相当于减少了高压绕组H的投入饼数；当引入端极性选择器K的正极接入电路时，高压调压线圈HT的投入线圈与高压线圈H产生叠加效果，相当于增多了高压绕组H的投入饼数。改变高压绕组H的投入饼数，就可以改变高压绕组H的输出电压，实现高压调压。以极性选择器K的正极接入电路为例，当第一有载分接开关Q1的引出端0连接可选调压分接头9时，高压调压线圈HT完全不接入电路；当第一有载分接开关Q1的引出端0连接可选调压分接头1时，高压调压线圈HT完全接入电路。

如图2和图4所示，第二有载分接开关Q2为线性调压有载分接开关。具体的，绕组T的首端Y1连接电网，绕组T的末端Y1’连接调压线圈TT的首端T6’，绕组T的末端Y1’还连接第二有载分接开关Q2的分接头7。调压线圈TT的不同接线端，分别连接第二有载分接开关Q2的各分接头；第二有载分接开关Q2的引出端0通过接线端Y2连接电网。将第二有载分接开关Q2的各可选调压分接头，分别连接调压线圈TT的不同接线端，可以改变调压线圈TT的投入饼数，进而改变绕组T的输出电压，实现第三绕组调压。当第二有载分接开关Q2的引出端0连接可选调压分接头7时，调压线圈TT完全不接入电路；当第二有载分接开关Q2的引出端0连接可选调压分接头1时，调压线圈TT完全接入电路。

上述双有载高过载单相自耦变压器，使用带有9个可选调压分接头的第一有载分接开关Q1，和带有7个可选调压分接头的第二有载分接开关Q2，可以实现±8级高压有载调压，以及±3级第三绕组有载调压，最大调压范围可达17*7＝119级，变压器运行时的工作位置多，调压范围广，有利于进一步提高变压器对电网的适应性。

如图5所示，单相自耦变压器还包括储油柜700和油箱800。其中，油箱800为长方形油箱。第一有载分接开关Q1及其连接线、第二有载分接开关Q2及其连接线、高压首端H1及其连接线、低压末端H0X0及其连接线分别设置在油箱800的四个角，充分合理的利用长方形油箱四角空间。油箱上方较小的空间，则放置电压较低、对绝缘距离需求较小的第三绕组首端Y1和接线端Y2及其引出线。油箱下方的空间，则放置较为简单的低压首端X1及其引出线，低压首端X1引出线直接连接到低压套管引出。此外，储油柜700放置在距离高压绕组的引出端(即高压首端H1)最远的一侧，可以确保高压绕组引出端的绝缘距离需求。上述布置方式不但可以提高油箱800的占空率，还充分利用油箱800的每一寸空间，使得产品结构更加紧凑。也即，可以节省变压器油的重量，减小了油箱体积和绝缘钢板重量，同时又确保了变压器内部的绝缘距离，在保证变压器性能的同时减少变压器的占地面积，有利于节约设计成本。

此外，常规220kV及以上的变压器类产品，高压绕组一般采用内屏连续式线圈或纠结连续式线圈，结构复杂且工艺成本高。内屏连续式线圈的占空率较低，导致屏蔽端电密非常高，使得绕组的热点温升变高，成本增加，并且内屏连续式线圈纵绝缘分布梯度较大，因此线圈屏蔽段需放大线圈油道来调节纵绝缘分布。纠结连续式线圈可以解决上述两个问题，但是一方面纠结连续式线圈工艺复杂，绕制难度大容易导致纠结短路；另一方面纠结线圈限制较多，只能采用纸包铜扁线或组合导线绕制。本申请在保证产品所有性能的前提下，高压绕组H采用全连续结构，不仅可以降低设计、工艺、生产的复杂性，而且能解决高过载运行带来的温升过高问题。通过合理的高压、低压及第三绕组的相关结构设计，可以优化油箱中幅向油道和轴向油道的配合，加大热点处线饼油道，合理分配油道大小排布，能解决由于第三绕组接电抗器或电容器等补偿类负荷或同时接站用负荷等的不同负荷而引起的高压绕组或低压绕组热点温升超标的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。