CN101692393B - 有载调节20kV及以下电网中调容变压器的开关 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种有载调节在20kV及以下电网中使用的调容变压器容量的开关，所要解决的问题是：目前调容量变压器使用的无励磁调容开关，只能在变压器停电的时候由人工操作来改变变压器的容量，不能有效地发挥变压器节能降耗作用。并且在变压器小容量时，突然增大变压器负荷会烧毁变压器。本发明的要点是：主触头是由能形成串联多断口的若干个动触头和静触头串联组成，过渡触头是由能形成串联多断口的若干个动触头、静触头串联组成并和过渡电阻串联。本发明的有益效果是：在变压器有载状态下根据负荷变化自动改变变压器容量，有效地发挥变压器节能降耗作用。

Description

有载调节20kV及以下电网中调容变压器的开关
技术领域
本发明涉及在20KV及以下电网中使用的调容变压器、及有载调节该变压器容量的开关，具体说是一种在变压器有载状态下根据负荷变化自动调节变压器容量的有载调容开关。
背景技术
电力系统的节能降耗是实现节约型社会的重要组成部分。
农业用电的负荷有着明显的季节性，在收获季节负荷最高，用电最多，要求变压器的容量较大；其余季节用电较少，要求变压器的容量较小。同时负荷的大小也随昼夜交替而显著变化。由于变压器本身的损耗是随变压器容量的增大而增大的，所以安装调容量变压器可有效地解决这种电能浪费(在变压器大容量时，用电较少，产生的较大损耗)。
目前调容变压器使用的是无励磁调容开关，它只能在变压器停电的时候由人工操作该开关来改变调容变压器的容量。这种操作时间长、过程繁琐，同时也给用电造成不便。由于操作这种开关十分不便，当负荷变化时没有及时操作，不能有效地发挥变压器节能降耗作用。并且在变压器小容量时，突然增大变压器负荷会烧毁变压器。
发明内容
为了有效地发挥变压器节能降耗作用，本发明的目的在于提供一种有载调节在20KV及以下电网中使用的调容变压器容量的开关。
调容变压器有大小两个容量，变压器在大容量时高压侧绕组为角接运行，小容量时为星接运行。低压侧分为I、II、III三段绕组，小容量时三段绕组串联运行，大容量时I，II绕组并联后再与III绕组串联运行。
变压器有载时要完成变压器绕组的切换任务，主要技术难点在于高压侧触头在星角切换过程中可靠熄弧的问题。
一般而言，在有载开关中，一个触头断点的切换能力不能高于2000V，调容开关在星角变换时切换的电压达到10000÷1.732＝5773V(以相电压10KV电压等级为例，下同)，为此本发明根据串联多断口原理，将几个动静触点串联在一起形成多个断口，让一个很高的切换电压(5773V)分担到N个断口上，如果N＝5，则每个断口的恢复电压都不高于1155V，N个动静触头一同动作完成了单个触头不能完成的任务。简要的说，本发明的方案核心就是：将串联多断口技术应用到有载开关上，以实现对较高电压的切换。所说的有载开关包括传动机构、快速机构、绝缘转轴、高压动触头系统、高压静触头系统、高压过渡电阻R，低压动触头系统、低压静触头系统、低压过渡电阻R’、以及由动、静触头系统形成的主触头和过渡触头。
本发明的技术方案是，有载开关包括主触头和过渡触头，所说的主触头是由若干个动触头和静触头串联组成，由它们形成串联多断口；所说的过渡触头是由若干个动触头、静触头串联组成，由它们形成串联多断口，并与过渡电阻串联；当变压器高压侧绕组为星接时，过渡触头一端经过渡电阻接于变压器高压侧绕组的末端，主触头连接相邻两个绕组的末端；当变压器高压侧绕组为角接时，过渡触头一端经过渡电阻接于变压器高压侧绕组的末端，主触头的一端接在绕组的末端，另一端接在相邻绕组的始端。本发明在完成变压器绕组的星角切换任务时，将一个切换电压平均分配到由若干个动触头和静触头形成的多个断口，使每个断口电压低于熄弧电压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在变压器有载状态下根据负荷变化自动改变变压器容量，使节能降耗目标有了可靠的保证。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中高压动触头系统的立体图。
图3是图2沿T-T线剖面图，即T-T层示意图。
图4是图2沿S-S线剖面图，即S-S层示意图。
图5是图2沿F-F线剖面图，即F-F层示意图。
图6-10为高压侧绕组由角接变到星接时依次切换成每个状态的示意图，每个状态图的右上角是该状态的电原理图，其余是高压动触头系统所对应的状态示意图。具体是
图6是角接状态示意图。
图7是过渡状态I示意图。
图8是过渡状态II示意图。
图9是过渡状态III示意图。
图10是星接状态示意图。
图11-13为低压侧绕组由并联变到串联时的每个状态电原理图，具体是
图11是低压侧绕组并联时状态图，它对应高压侧角接。
图12是过渡状态示意图。
图13低压侧绕组串联状态图，它对应高压侧星接。
具体实施方式
参见图1，所说的有载调容开关包括传动机构和快速机构1、绝缘转轴2、高压动触头系统4、高压静触头系统5、高压过渡电阻6，低压动触头系统7、低压静触头系统8、低压过渡电阻9和绝缘筒10，高压和低压动触头系统固定在绝缘转轴上，高压和低压静触头系统固定在绝缘筒上。
参见图2-5，以A相为例，高压动触头系统为三层结构，自下而上为F-F层、S-S层和T-T层，静触头B与变压器绕组高压侧B或C相连接，三个中性点静触头相互连接构成变压器封星点，静触头X连接于A相绕组的X端(参见图6-10)。T-T层的静触头M1、M2、M3、M4的作用是形成串联多断点，所以没有外接引线。
高压触头系统的主触头连线12是：主动触头1-1在F-F层上，用导线连接到S-S层的主动触头2-1，主动触头3-1在T-T层上，用导线连接到F-F层的主动触头1-2。
所说的过渡触头连线11是：F-F层1-1连接过渡电阻后，由电阻另一端连接到S-S层过渡动触头2-2。T-T层过渡动触头3-2由导线连接到过渡动触头3-3，S-S层过渡动触头2-3由导线接到过渡动触头1-3。
工作过程为：
(1)当需要大容量角接时，由于A相的绕组X端连接到静触头X，经主动触头1-1、2-1、M3、3-1、1-2连接到静触头B，与高压B(或C相)连接，实现角型连接，见图6。
(2)开始向星接切换，整个动触头系统(本实施例为逆时针)旋转，到达图7所示位置时，过渡电阻接入电路中，连接通路为：经主动触头1-1，过渡电阻，过渡动触头2-2，M2，过渡动触头3-2，过渡动触头3-3，M1，过渡动触头2-3，过渡动触头1-3，接到B。
(3)动触头系统继续转动，到达图8所示位置时，主触头断开主回路，并由2-1与M3之间，M3与3-1之间，1-2与B之间形成三处断口，三个断口串联共同承担熄弧电压。
(4)转到图9位置时，主动触头接入中性点，连接通路为：A相的绕组X端经主动触头1-1，2-1，M4，3-1，1-2连接到中性点，此时过渡电阻并未断开。
(5)最后旋转到图10位置时，主动触头仍将变压器的绕组星接，但过渡电阻回路断开，并在2-2与M2之间，M2与3-2之间，3-3与M1之间，M1与2-3之间，1-3与B之间形成五处断口，以上断口串联共同保证可靠地熄弧。
自此由角接到星接的切换过程结束。相反的过程只是反方向转动触头即可，具体过程略。
为保证输出电压的稳定，低压侧绕组需要同时进行串并联的切换，参见图11-13。具体过程如下(以A相为例)：
首先是并联，低压绕组的a，a3连接，a2，a4连接，参见图11，它对应高压侧角接状态；
此段删除
转到图12位置时，a2，a4断开，a，a3直接连接断开，过渡电阻接入其中；
最后转到图13，a3，a2连接，过渡电阻断开，完成串联，它对应高压侧星接状态。

Claims (2)

1.一种有载调节在20kV及以下电网中使用的调容变压器容量的开关，有载开关包括由动、静触头系统形成的主触头和过渡触头，其特征是：所说的主触头是由能形成串联多断口的若干个动触头和静触头串联组成，所说的过渡触头是由能形成串联多断口的若干个动触头、静触头串联组成，并和过渡电阻串联；当变压器高压侧绕组为星接时，过渡触头一端经过渡电阻接于变压器高压侧绕组的末端，主触头连接相邻两个绕组的末端；当变压器高压侧绕组为角接时，过渡触头一端经过渡电阻接于变压器高压侧绕组的末端，主触头的一端接在绕组的末端，另一端接在相邻绕组的始端。
2.按照权利要求1所述的有载调节在20kV及以下电网中使用的调容变压器容量的开关，其特征是：所说的主触头形成三个断口串联，过渡触头形成五个断口串联。 
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