CN102185489B - 三相低压配电降压装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三相低压配电降压装置，包括：两台三相多绕组变压器和电子复合开关、检测模块、主控制模块、过零触发模块，两台变压器的一次绕组通过复合开关后并联连接，同时连接三相电源，二次绕组串联后出线连接主电源和负载。检测模块用于检测变压器输出的电压检测值，主控制模块根据电压检测值以及预设电压值，发出控制信号使过零触发模块产生控制电子复合开关通或断的高电平或低电平信号，电子复合开关的不同通断组合可以得到8421编码组合，使变压器输出电压实现16档级差，提高了调压精度，且二次绕组分别绕在不同的铁心柱上，起到均压电抗器的作用，平衡三相电压和电流，减少配电系统的负序分量和零序分量，从而降低电能消耗。

Description

三相低压配电降压装置

技术领域

本申请涉及低压配电技术领域，特别是涉及三相低压配电降压装置。

背景技术

在380V低压配电系统中，电压的高低是供电系统决定的，不能随电力用户的需要调节，电力用户只能被动接受，而且，供电部门为了保证电能正常输送到远端用户，通常将主变压器的输出电压调高5%，因此一般情况下电力用户的电源电压都比较高，在用电低谷时，电力用户端的电源电压可以达到420V-430V，造成电能浪费。

由于电力用户无法实时调节电压，一方面电压过高造成电能的浪费，同时缩短了用电设备的使用寿命；另一方面，各个用电单位都有不同的单相负载，往往会造成三相电流不平衡进而导致三相电压不平衡，造成了三相系统的中性点偏移从而增加了负序磁场损耗，从而增加了电能消耗。

三相低压配电降压装置，能够调节用户端的接收到的电压值，现有的三相低压配电降压装置通常采用自耦变压器调压形式，由于自耦变压器上设置有几个固定分接头，只能实现粗略调整，很难做到精细调整，而且无法消除三相电压不平衡的现象。因此，需要一种既能实现精确调压，又能降低负序磁场分量消耗的三相低压配电降压装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种三相低压配电降压装置，以实现精确调压、稳压并使三相电压平衡和滤波，技术方案如下：

一种三相低压配电降压装置，包括：两台三相多绕组变压器、电子复合开关、主控制模块、检测模块及过零触发模块，其中，

所述三相多绕组变压器的二次绕组包括分别绕在二个不同铁心柱上，且串联的两部分绕组；其一次绕组为星形接线方式，包括三个分接头，每个分接头均通过电子复合开关与电源相连，且该一次绕组的首末端连接有电子复合开关；

所述两台变压器的三相一次绕组分别通过复合开关连接三相电源，二次绕组串联后出线连接三相电源和负载；

所述检测模块，用于检测所述三相多绕组变压器出线侧的电压检测值和电源输入端电压检测值，并提供给所述主控制模块；

所述主控制模块的输入端与所述检测模块相连，输出端与所述过零触发模块相连，用于根据所述电压检测值及预设电压值，产生控制信号使所述触发模块产生控制所述电子复合开关通或断的高电平或低电平信号，调节所述三相多绕组变压器的一次绕组接入电路中的分接头。

优选的，上述的三相低压配电降压装置，还包括：

与所述主控制模块相连的人机交互模块，用于向所述主控制模块输入所述预设电压值。

优选的，上述的三相低压配电降压装置，还包括：电源模块，用于为所述主控制模块、检测模块、人机交互模块和过零触发模块提供工作电源。

优选的，所述电子复合开关由两个反并联的晶闸管及与晶闸管并联的交流接触器构成。

优选的，所述三相多绕组变压器的A相二次绕组包括，绕在B相铁心柱上的第一二次绕组和绕在A相铁心柱上的第二二次绕组，且所述第一二次绕组和所述第二二次绕组串联；

B相二次绕组包括，绕在C相铁心柱上的第三二次绕组和绕在B相铁心柱上的第四二次绕组，且所述第三二次绕组与所述第四二次绕组串联；

C相二次绕组包括，绕在A相铁心柱上的第五二次绕组和绕在C相铁心柱上的第六二次绕组，所述第五二次绕组和所述第六二次绕组串联。

优选的，所述三相多绕组变压器的A相一次绕组包括，第一分接头、第二分接头、第三分接头，分别通过第一电子复合开关、第二电子复合开关、第三电子复合开关与A相电源相连，第一末端接头通过第四电子复合开关与所述第一分接头相连，且所述第一分接头与所述第一二次绕组的电源进线端为同名端；

B相一次绕组包括，第四分接头、第五分接头及第六分接头，分别通过第五电子复合开关、第六电子复合开关、第七电子复合开关与B相电源相连，第二末端接头通过第八电子复合开关与所述第四分接头相连，且所述第四分接头与所述第三二次绕组的电源进线端为同名端；

C相一次绕组包括，第七分接头、第八分接头及第九分接头，分别通过第九电子复合开关、第十电子复合开关、第十一电子复合开关与C相电源相连，第三末端接头通过第十二电子复合开关与所述第七分接头相连，且所述第七分接头与所述第五二次绕组的电源进线端为同名端。

优选的，所述的三相低压配电降压装置还包括：分别绕在所述三相多绕组变压器的三相铁心柱上的三个滤波绕组，且三个滤波绕组为三角形连接方式。

优选的，所述的三相低压配电降压装置还包括并联在所述滤波绕组两端滤波电容。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，检测模块用于检测变压器二次侧输出的电压检测值和电源输入电压值，主控制模块根据检测模块提供的电压检测值以及预设电压值，计算得到电子复合开关的通断时刻，发出控制信号使过零触发模块产生控制电子复合开关通或断的高电平或低电平信号，所述电子复合开关的不同通断组合，实现8421编码组合，使输出电压实现16档级差，从而提高了该三相低压配电降压装置的调压精度，而且，三相多绕组变压器的二次绕组的两部分分别绕在不同的铁心柱上，起到均压电抗器的作用，平衡三相电压和电流，减少配电系统的负序分量和零序分量，从而降低了电能消耗。

附图说明

图1为本申请实施例一种三相低压配电降压装置的变压器接线示意图；

图2为本申请实施例一种三相低压配电降压装置的控制部分的结构示意图；

图3a为本申请实施例一种滤波绕组和滤波电容的连接示意图；

图3b为本申请实施例另一种滤波绕组和滤波电容的连接示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种三相低压配电降压装置，包括：两台三相多绕组变压器、电子复合开关、主控制模块、检测模块、过零触发模块，其中，所述三相多绕组变压器的二次绕组包括分别绕在二个不同铁心柱上且串联的两部分绕组；其一次绕组为星形接线方式，包括三个分接头，每个分接头均通过电子复合开关与电源相连，且该一次绕组的首末端连接有电子复合开关；所述两台变压器的一次绕组经过电子复合开关后并联连接三相电源，二次绕组串联后出线连接负载；所述检测模块，用于检测所述三相多绕组变压器出线侧的电压检测值和电源输入电压值并提供给所述主控制模块；所述主控制模块的输入端与所述检测模块相连，输出端与所述过零触发模块相连，用于根据所述电压检测值及预设电压值，产生控制信号使所述触发模块产生控制所述电子复合开关通或断的高，低电平信号，调节所述三相多绕组变压器的一次绕组接入电路中的分接头。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参见图1和图2，图1为本申请实施例一种变压器接线示意图；图2为本申请实施例中控制装置的结构示意图。

本实施例提供的三相低压配电降压装置包括三相多绕组变压器T1和T2，其中：

变压器T1的三相一次绕组为星形连接方式，A相一次绕组设置有第一分接头A1、第二分接头A2、第三分接头A3和第一末端接头A0，其中：第一分接头A1、第二分接头A2、第三分接头A3，分别通过第一电子复合开关KA1、第二电子复合开关KA2、第三电子复合开关KA3与A相电源侧回路相连，第一末端接头A0通过第四电子复合开关KA0与第一分接头A1相连；

B相一次绕组设置有第四分接头B1、第五分接头B2、第六分接头B3和第二末端接头B0，分别通过第五电子复合开关KB1、第六电子复合开关KB2、第七电子复合开关KB3与B相电源侧回路相连，第二末端接头B0通过第八电子复合开关KB0与所述第四分接头B1相连。

C相一次绕组设置有第七分接头C1、第八分接头C2及第九分接头C3，分别通过第九电子复合开关KC1、第十电子复合开关KC2、第十一电子复合开关KC3与C相电源侧回路相连，第三末端接头C0通过第十二电子复合开关KC0与所述第七分接头KC1相连。

所述三相多绕组变压器的一次绕组分接头通过电子复合开关、断路器连接于电源侧回路，末端连接电源的中性点。

A相二次绕组，包括绕在B相铁心柱上的第一二次绕组a1和绕在A相铁心柱上的第二二次绕组a2，且第一二次绕组a1和第二二次绕组a2的异名端相连后，剩余两端作为首末两端分别连接输入端和输出端。

B相二次绕组，包括绕在C相铁心柱上的第三二次绕组b1，以及绕在B相铁心柱上的第四二次绕组b2，且第三二次绕组b1和第四二次绕组b2的异名端相连后，剩余两端作为首末两端分别连接输入端和输出端。

C相二次绕组，包括绕在A相铁心柱上的第五二次绕组c1，以及绕在C相铁心柱上的第六二次绕组c2，且第五二次绕组c1和第六二次绕组c2的异名端相连后，剩余两端作为首末两端分别连接输入端和输出端。

所述三相多绕组变压器T1的各相二次绕组的首端通过主断路器与电源相连接，末端连接变压器T2的各相二次绕组的首端a11，b11，c11。

变压器T2的三相绕组的连接方式与变压器T1相同，具体的，参见图1，变压器T2的A相一次绕组的三个分接头A11、A12、A13，分别通过电子复合开关KA11、KA12、KA13连接A相电源侧电路相连，末端接头通过KA00与分接头A11相连；B相一次绕组的三个分接头B11、B12、B13，分别通过电子复合开关KB11、KB12、KB13连接B相电源侧电路，末端接头通过KB00与分接头B11相连；C相一次绕组的三个分接头C11、C12、C13，分别通过KC11、KC12、KC13，连接C相电源侧电路，末端接头通过KC00与分接头C11相连，A相二次绕组包括a11、a12两部分，B相二次绕组包括b11、b12两部分，C相二次绕组包括c11、c12两部分。

变压器T1的三相一次绕组与电子复合开关连接后，同变压器T2的与电子复合开关相连的三相一次绕组并联连接，变压器T1的二次绕组和变压器T2的二次绕组串联后其余两端分别作为首、末两端分别与电源、负载连接。A、B、C三相二次绕组，通过外部负载的星形接点形成整个电气系统回路；通过串接在一次绕组各分接头端的电子复合开关可以组成8421编码组合，使变压器的输出电压实现16档级差，从而提高了该三相低压配电降压装置的调压精度。

具体的，所述变压器的一次绕组输入电源的一端与二次绕组输入电源的一端应为同名端，这样三相多绕组变压器为降压变压器。

变压器T1的接线方式必须满足以下功能：变压器T1的三相一次绕组的末端均连接N线，当三相电源分别接入A1、B1、C1分接头时，此时，出线侧输出电压降低1倍级差电压，所述级差电压可以根据具体的使用情况设定，具体可以为1V、1.5V、2V等。当三相电源分别接入A2、B2、C2分接头时，出线侧输出电压降低2倍级差电压；接入A3、B3、C3时，出线侧输出电压降低3倍级差电压。变压器T2输出电压分别降低4倍级差电压、8倍级差电压、12倍级差电压。

具体的，以级差电压单位为1V为例说明，通过设计变压器T2的绕组匝数比，使得当A11、B11、C11连接三相电源时，出线侧输出电压与输入电压相比，降低4V。同理A12，B12，C12连接三相电源时，降低8伏；A13，B13，C13连接三相电源时，降低12伏。

参见图2，图2为本申请实施例提供的控制装置部分的结构示意图，本申请实施例提供的三相配电降压节能装置除包括上述的变压器和电子复合开关外，还包括检测模块1、主控制模块2、过零触发模块3，其中：

检测模块1与电源输入端及上述三相多绕组变压器T2出线侧相连，主控制模块的输入端与所述检测模块1相连，输出端与过零触发模块3的输入端相连，所述过零触发模块3的输出端连接电子复合开关的控制端。

检测模块1检测得到电源输入端的电压值及变压器T2输出的电压检测值，并提供给主控制模块2，主控制模块2将接收到的电压检测值与电压预设值进行比较，根据比较结果计算得到控制信号，控制所述过零触发模块3产生相应的信号控制对应的电子复合开关投入或切断，从而使变压器T1、T2一次绕组中相应的分接头接入回路中，改变输出电压的数值，使输出电压与预设电压相同。

下面以降压级差电压单位为1V为例进行说明：

当电子复合开关KA0、KB0、KC0、KA00、KB00、KC00导通时，出线侧输出电压较输入电压降低0V，即输出电压与输入电压相等；当电子复合开关KA1、KB1、KC1、KA00、KB00、KC00导通时，出线侧输出电压较输入电压降低1V；当电子复合开关KA2、KB2、KC2、KA00、KB00、KC00导通时，出线侧输出电压较输入电压降低2V；当电子复合开关KA3、KB3、KC3、KA00、KB00、KC00导通时，出线侧输出电压较输入电压降低3V；当电子复合开关KA0、KB0、KC0、KA11、KB11、KC11导通时，出线侧输出电压较输入电压降低4V；当电子复合开关KA1、KB1、KC1、KA11、KB11、KC11导通时，出线侧输出电压较输入电压降低5V；当电子复合开关KA2、KB2、KC2、KA11、KB11、KC11导通时，出线侧输出电压较输入电压降低6V；当电子复合开关KA3、KB3、KC3、KA11、KB11、KC11导通时，出线侧输出电压较输入电压降低7V；当电子复合开关KA0、KB0、KC0、KA12、KB12、KC12导通时，出线侧输出电压较输入电压降低8V；当电子复合开关KA1、KB1、KC1、KA12、KB12、KC12导通时，出线侧输出电压较输入电压降低9V；当电子复合开关KA2、KB2、KC2、KA12、KB12、KC12导通时，出线侧输出电压较输入电压降低10V；当电子复合开关KA3、KB3、KC3、KA12、KB12、KC12导通时，出线侧输出电压较输入电压降低11V；当电子复合开关KA0、KB0、KC0、KA13、KB13、KC13导通时，出线侧输出电压较输入电压降低12V；当电子复合开关KA1、KB1、KC1、KA13、KB13、KC13导通时，出线侧输出电压较输入电压降低13V；当电子复合开关KA2、KB2、KC2、KA13、KB13、KC13导通时，出线侧输出电压较输入电压降低14V；当电子复合开关KA3、KB3、KC3、KA13、KB13、KC13导通时，出线侧输出电压较输入电压降低15V。如果降压级差单位为1.5V，则最高可降低22.5V，如果降压级差单位为2V，则最高可降低30V。

两台三相多绕组变压器的二次绕组串联在工作主回路中，因此，在调压过程中不会出现闪断，且每相二次绕组分别绕在二个不同的铁心柱上，当三相电流不平衡时，电流大的支路中的感应电势的方向与外电压的方向相反，电流小的支路中，感应电势的方向与外电压的方向相同，使支路中的压降得到补偿，起到电压电流均衡作用，减少系统的负序分量和零序分量，负序分量会产生反方向旋转的附加制动力矩，需要额外增加一倍于负序分量的正序分量，才能保持原转速和转矩，引起额外的铁损、铜损、杂散损耗及定子绕组铜损耗，导致电动机的总损耗增加；而零序分量将导致电压中性点偏移，从而产生振动力矩、增大绕组漏磁通损耗，因此本实施例提供的三相配电降压节能装置具有明显的均压作用，能够减少系统中的负序分量和零序分量，具有显著的节能效果。

优选的，参见图1，上述实施例中的所述电子复合开关包括：反并联的晶闸管，及并联在所述晶闸管两端的交流接触器，所述复合开关的控制端连接所述过零触发模块3，过零触发模块3可以产生触发所述复合开关导通的触发电平信号。

所述过零触发模块3和所述主控制模块2，能够保证电子复合开关投入时，在电流过零点时开通，保证了可控硅无触点无电弧快速投入相应的绕组，激磁电流最小；晶闸管投入后交流接触器K在20ms内无弧闭合，将晶闸管短接，由晶闸管承受工作电流过渡到由交流接触器承受工作电流，从而克服了普通的无触点开关管导通时的管压降产生的发热损耗。当主控制模块发出切除指令信号时，交流接触器首先断开，因为晶闸管仍在导通，故交流接触器在无电流状态下断开，即无弧断开，而晶闸管因无触发信号，会在电流过零点时自然关断，保证在切除时无电弧产生。

本实施例提供的三相低压配电降压装置，通过控制电子复合开关不同通断的组合，可以精确调控输出电压，既保证了无触点无电弧快速投或切，同时又克服了普通的晶闸管导通压降带来的功率损耗及发热的缺陷。而且，该装置通过使用过零触发技术，将电压在转换时激磁电流控制到最小。

优选的，参见图1，上述实施例中的三相低压配电降压装置还包括，分别绕在三相铁心柱上的滤波绕组，即图1中的变压器T1的三相铁心柱上的U1、V1、W1和变压器T2的三相铁心柱上的U2、V2、W2，所述滤波绕组分别接成三角形，这样，能够隔断零序的3的整数倍次谐波的流通，起到双路滤波器的作用既保护电源侧，又保护了负载侧，同时为三次谐波在三角形绕组内流动提供了通道，每个谐波电动势被相应的谐波电压降所抵消，因此输出的电压不会产生畸变。

优选的，参见图3a-图3b，图3a为本申请实施例一种滤波绕组与滤波电容的连接示意图，图3b为另一种滤波绕组与滤波电容的连接示意图，还可以在上述实施例提供的三相低压配电降压装置的滤波绕组连接滤波电容，如图3a所示，所述滤波电容C可以并联在所述滤波绕组L两端；如图3b所示，还可以在滤波绕组L两端分别通过两个滤波电容接地，形成完整的滤波电路，滤除高次谐波。

优选的，参见图2，所述三相低压配电降压装置的控制部分还包括：与所述主控制模块2相连的人机交换模块4，可以显示输入电压、输出电压、当前档位以及故障代码，还可以用于设定预设电压等参数，进行人机对话。该装置还包括电源模块5，用于为所述主控制模块2、检测模块1、人机交互模块4和过零触发模块3提供直流工作电源。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种三相低压配电降压装置，其特征在于，包括：两台三相多绕组变压器、电子复合开关、主控制模块、检测模块及过零触发模块，其中，

所述三相多绕组变压器的二次绕组包括，分别绕在二个不同铁心柱上，且串联的两部分绕组；其一次绕组为星形接线方式，包括三个分接头，每个分接头均通过电子复合开关与三相电源相连，且该一次绕组的首末端连接有电子复合开关；

所述两台变压器的三相一次绕组分别通过电子复合开关连接三相电源，二次绕组串联后出线连接三相电源和负载；

所述检测模块，用于检测所述三相多绕组变压器出线侧的电压检测值和电源输入端电压检测值，并提供给所述主控制模块；

所述主控制模块的输入端与所述检测模块相连，输出端与所述过零触发模块相连，用于根据所述三相多绕组变压器出线侧的电压检测值和电源输入端电压检测值及预设电压值，产生控制信号使所述过零触发模块产生控制所述电子复合开关通或断的高电平或低电平信号，调节所述三相多绕组变压器的一次绕组接入电路中的分接头。

2.根据权利要求1所述的三相低压配电降压装置，其特征在于，还包括：与所述主控制模块相连的人机交互模块，用于向所述主控制模块输入所述预设电压值。

3.根据权利要求2所述的三相低压配电降压装置，其特征在于，还包括：电源模块，用于为所述主控制模块、检测模块、人机交互模块和过零触发模块提供工作电源。

4.根据权利要求1所述的三相低压配电降压装置，其特征在于，所述电子复合开关由两个反并联的晶闸管及与晶闸管并联的交流接触器构成。

5.根据权利要求1所述的三相低压配电降压装置，其特征在于：

所述三相多绕组变压器的A相二次绕组包括，绕在B相铁心柱上的第一二次绕组和绕在A相铁心柱上的第二二次绕组，且所述第一二次绕组和所述第二二次绕组串联；

B相二次绕组包括，绕在C相铁心柱上的第三二次绕组和绕在B相铁心柱上的第四二次绕组，且所述第三二次绕组与所述第四二次绕组串联；

C相二次绕组包括，绕在A相铁心柱上的第五二次绕组和绕在C相铁心柱上的第六二次绕组，所述第五二次绕组和所述第六二次绕组串联。

6.根据权利要求5所述的三相低压配电降压装置，其特征在于：

所述三相多绕组变压器的A相一次绕组包括，第一分接头、第二分接头、第三分接头，分别通过第一电子复合开关、第二电子复合开关、第三电子复合开关与A相电源相连，第一末端接头通过第四电子复合开关与所述第一分接头相连，且所述第一分接头与所述第一二次绕组的电源进线端为同名端；

B相一次绕组包括，第四分接头、第五分接头及第六分接头，分别通过第五电子复合开关、第六电子复合开关、第七电子复合开关与B相电源相连，第二末端接头通过第八电子复合开关与所述第四分接头相连，且所述第四分接头与所述第三二次绕组的电源进线端为同名端；

C相一次绕组包括，第七分接头、第八分接头及第九分接头，分别通过第九电子复合开关、第十电子复合开关、第十一电子复合开关与C相电源相连，第三末端接头通过第十二电子复合开关与所述第七分接头相连，且所述第七分接头与所述第五二次绕组的电源进线端为同名端。

7.根据权利要求1-6任一项所述的三相低压配电降压装置，其特征在于，还包括：

分别绕在所述三相多绕组变压器的三相铁心柱上的三个滤波绕组，且三个滤波绕组为三角形连接方式。

8.根据权利要求7所述的三相低压配电降压装置，其特征在于，还包括：并联在所述滤波绕组两端的滤波电容。

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