CN102651273A - 一种无弧有载调容调压配电变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配电变压器，具体讲涉及一种无弧有载调容调压配电变压器。该调容调压配电变压器包括：变压器本体，用于无弧有载调容调压操作、能量传输和变压；有载调容高压复合开关和有载调容低压复合开关，用于容量档位变换；三相有载调压复合开关，用于电压档位变换；以及配电变压器监测判断单元，用于对所述有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关以及三相有载调压复合开关的监测、判断和控制。本发明提供无弧有载调容调压配电变压器，有效降低配电变压器空载损耗，改善用户供电电压质量，提高配电台区运行管理效率，并达到提升配电台区可靠经济运行水平的目的。

Description

一种无弧有载调容调压配电变压器
技术领域
本发明涉及配电变压器，具体讲涉及一种无弧有载调容调压配电变压器。
背景技术
传统的配电变压器为单额定容量和无载调压类型，无论配电变压器处于轻载还是重载状态，均运行在同一额定容量方式下，轻载时配变的空载损耗占配变总损耗的比重较大，甚至高达80％以上。调容变压器则可具有大小两种容量，大小容量比例接近3∶1。当负荷处于轻载时运行在小容量方式，空载损耗为小容量方式下的损耗值；当负荷处于重载时则运行在大容量方式，空载损耗为大容量方式下的损耗值。如果配电变压器一年中绝大多数时间适于小容量方式运行，较少时间适于大容量方式运行，则采用调容配电变压器比传统配电变压器可有效减少空载损耗，降低配变运行费用。
目前调容变压器主要分为无载调容配电变压器和有载调容配电变压器，无载调容配电变压器需要在停电状态下，通过无载调容开关实现大小容量运行方式的转换；已在电网中运行的有载调容变压器，可以在带电的状态下，根据实际负荷情况，自动控制有载调容开关实现大小容量运行方式的转换。无载调压型配电变压器分接头切换均需要停电操作，主要问题一是调节不及时，二是影响供电可靠性。有载调压型配电变压器应用少，主要由机械式有载调压开关和相关电动部件完成，分接开关带负荷切换时产生较大的电弧，容易烧蚀触头造成油污染，影响配电变压器的绝缘特性和使用寿命。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种无弧有载调容调压配电变压器，以有效降低配电变压器空载损耗，改善用户供电电压质量，提高配电台区运行管理效率，并达到提升配电台区可靠经济运行水平的目的。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种无弧有载调容调压配电变压器，其改进之处在于，包括：
变压器本体，用于无弧有载调容调压操作、能量传输和变压；
有载调容高压复合开关和有载调容低压复合开关，用于容量档位变换；
三相有载调压复合开关，用于电压档位变换；
配电变压器监测判断单元，用于对所述有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关以及三相有载调压复合开关的监测、判断和控制。
本发明提供的一种优选的技术方案是：所述变压器本体包括三相高压绕组和三相低压绕组；由三相高压绕组抽出的高压绕组调容分接头、由三相低压绕组抽出的低压绕组调容分接头和由三相高压绕组抽出的三相高压绕组调压分接头；
所述有载调容高压复合开关与所述高压绕组调容分接头连接；所述有载调容低压复合开关与所述低压绕组调容分接头连接；所述三相有载调压复合开关与所述三相高压绕组调压分接头连接；
所述配电变压器监测判断单元与所述变压器本体低压侧母线连接；
所述配电变压器监测判断单元发出的输出信号分别传输给有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关和三相有载调压复合开关。
本发明提供的一种较优选的技术方案是：所述有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关和三相有载调压复合开关分别包括并联的机械开关和电力电子开关。
本发明提供的第二优选的技术方案是：所述三相有载调压复合开关包括A相有载调压复合开关、B相有载调压复合开关和C相有载调压复合开关；
所述A相有载调压复合开关、所述B相有载调压复合开关和所述C相有载调压复合开关分别与所述三相高压绕组调压分接头连接。
本发明提供的第三优选的技术方案是：所述配电变压器监测判断单元的输出信号包括有载调容控制输出信号和有载调压控制输出信号；
所述有载调容控制输出信号分别传输给有载调容高压复合开关和有载调容低压复合开关；
所述有载调压控制输出信号分别传输给所述A相有载调压复合开关、所述B相有载调压复合开关和所述C相有载调压复合开关。
本发明提供的第四优选的技术方案是：所述有载调容高压复合开关和有载调容低压复合开关对所述变压器本体中三相高压绕组星角连接转换和三相低压绕组的串并联转换。
本发明提供的另一较优选的技术方案是：所述变压器本体的三相高压绕组在大容量时三角形连接；在小容量时星形连接；所述变压器本体的三相低压绕组在大容量时并联，在小容量时串联。
本发明提供的再一较优选的技术方案是：所述大容量与小容量的比稍大于3∶1。
本发明提供的第五优选的技术方案是：所述配电变压器监测判断单元包括调容调压综合控制器。
本发明提供的第六优选的技术方案是：所述高压绕组调容分接头包括由高压绕组抽出的g1-g9分接头；所述低压绕组调容分接头包括由低压绕组抽出的d1-d12分接头。
本发明提供的还一较优选的技术方案是：所述由高压绕组抽出的g1-g9分接头与所述有载调容高压复合开关连接；所述由低压绕组抽出的d1-d12分接头与所述有载调容低压复合开关连接。
本发明提供的第七优选的技术方案是：所述三相高压绕组调压分接头包括由三相高压绕组抽出的A相分接头、B相分接头和C相分接头；
所述A相分接头包括分接头ta1-ta7；所述B相分接头包括分接头tb1-tb7；所述C相分接头包括分接头tc1-tc7。
本发明提供的又一较优选的技术方案是：所述分接头ta1-ta7与所述A相有载调压复合开关连接；所述分接头tb1-tb7与所述B相有载调压复合开关连接；所述分接头tc1-tc7与所述C相有载调压复合开关连接。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
1、本发明所涉及的有载调容复合开关和有载调压复合开关是由机械开关与电力电子开关并联组成，正常运行时机械开关相应抽头或分接连通，降低运行损耗；
2、当需要配电变压器容量或电压档位变换时，利用电力电子开关电压过零触发和电流过零自动关闭的快速调节技术完成分接或档位间切换，快速无弧实现变压器容量档位变换和分接调整，延长机械开关使用寿命，降低油污染；
3、本发明集成应用大功率电力电子、实时监测和自动控制等多项技术，综合电力电子开关的无弧快速切换特性与机械开关闭合时低损耗特性，实现配电变压器无弧有载调容调压功能，有效降低配电变压器空载损耗，改善用户供电电压质量，提高配电台区运行管理效率，提升配电台区可靠经济运行水平。
附图说明
图1是本发明提供的无弧有载调容调压配电变压器原理框图；
图2是本发明提供的无弧有载调容调压配电变压器内部三相高低压绕组连接图；
图3是本发明提供的无弧有载调容开关内部连接图；
图4是本发明提供的无弧有载调压开关与三相双绕组变压器绕组内部连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的无弧有载调容调压配电变压器原理框图，本发明提供的无弧有载调容调压配电变压器包括变压器本体、配电变压器监测判断单元、有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关以及A、B、C三相有载调压复合开关。
变压器本体包括三相高压绕组、三相低压绕组、高压套管和低压套管；以及由三相高压绕组抽出的高压绕组调容分接头、由三相低压绕组抽出的低压绕组调容分接头和由三相高压绕组抽出的三相高压绕组调压分接头。
有载调容高压复合开关与所述高压绕组调容分接头连接；有载调容低压复合开关与低压绕组调容分接头连接；三相有载调压复合开关与三相高压绕组调压分接头连接；配电变压器监测判断单元与所述低压套管连接；配电变压器监测判断单元发出的输出信号分别传输给有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关和三相有载调压复合开关。
变压器本体结构具有大小两种额定容量连接方式，当配电变压器监测判断单元监测变压器的运行参数和各开关状态参数，综合判断形成调容或调压控制策略，如果根据判断需要进行容量档位调节，则通过有载调容控制输出单元控制有载调容高、低压复合开关，实现调容操作；如果根据判断需要进行电压分接档位调节，则通过有载调压控制输出单元控制A、B、C三相有载调压复合开关，实现调压操作；同时将开关及档位状态反馈至配电变压器监测判断单元，循环监测、判断与控制操作。
三相有载调压复合开关包括A相有载调压复合开关、B相有载调压复合开关和C相有载调压复合开关；A相有载调压复合开关、B相有载调压复合开关和C相有载调压复合开关分别与所述三相高压绕组调压分接头连接。
配电变压器监测判断单元的输出信号包括有载调容控制输出信号和有载调压控制输出信号；有载调容控制输出信号分别传输给有载调容高压复合开关和有载调容低压复合开关；有载调压控制输出信号分别传输给A相有载调压复合开关、B相有载调压复合开关和C相有载调压复合开关。
如图2所示，图2是本发明提供的无弧有载调容调压配电变压器内部三相高低压绕组连接图，无弧有载调容调压配电变压器大小容量运行方式变换，主要通过高低压调容开关实现高压绕组星角连接变换和低压绕组的串并联变换。调容变压器三相高压绕组在大容量时接成三角形D，小容量时接成星形Y。三相低压绕组大容量时并联连接，小容量时串联连接。由大容量方式调为小容量方式时，低压绕组匝数增加，同时高压绕组连接变为星形Y接法，相电压降低，且匝数增加与电压降低的倍数相当，保证输出电压不变。
高压绕组调容分接头包括由高压绕组抽出的g1-g9分接头；所述低压绕组调容分接头包括由低压绕组抽出的d1-d12分接头。
由高压绕组抽出的g1-g9分接头与所述有载调容高压复合开关连接；所述由低压绕组抽出的d1-d12分接头与所述有载调容低压复合开关连接。
三相高压绕组调压分接头包括由三相高压绕组抽出的A相分接头、B相分接头和C相分接头；A相分接头包括分接头ta1-ta7；B相分接头包括分接头tb1-tb7；C相分接头包括分接头tc1-tc7。
分接头ta1-ta7与所述A相有载调压复合开关连接；分接头tb1-tb7与所述B相有载调压复合开关连接；分接头tc1-tc7与所述C相有载调压复合开关连接。
如图3所示，图3是本发明提供的无弧有载调容开关内部连接图，有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关和三相有载调压复合开关分别由机械开关和电力电子开关并联组成。变压器高压绕组与6个有载调容复合开关连接，变压器高压绕组抽出的9个g1-g9分接头与有载调容高压复合开关进行接口；低压绕组共需9个复合开关，变压器低压绕组抽出的12个d1-d12分接头与有载调容低压复合开关进行接口，通过有自动控制复合开关通断，实现容量档位无弧有载变换。
如图4所示，图4是本发明提供的无弧有载调压开关与三相双绕组变压器绕组内部连接图，以配电变压器高压分接为±3*2.5％为例，则高压绕组每相需要7个分接抽头，A、B、C三相共需与21个有载调压复合开关相连接，实现无弧有载调压操作。有载调压三相复合开关的一端与高压绕组调压分接头连接，另一端与高压绕组的尾端(由变压器的星角连接决定高压绕组的尾端)连接。
本发明主要针对目前农村电网配电变压器调容调压问题现状，集成应用大功率电力电子、实时监测和自动控制等多项技术，综合电力电子开关的无弧快速切换特性与机械开关闭合时低损耗特性，依据配电变压器实际运行参数情况，自行实现配电变压器在有载状态下快速无弧切换运行容量方式和变换分接头的目的，从而提供了一种无弧有载调容调压配电变压器。
本发明提供调容调压变压器本体、有载调容复合开关、有载调压复合开关及配电变压器监测判断单元，根据对配电变压器运行参数和状态信息的实时监测，并综合判断形成控制策略，实现在配电变压器不停电情况下无弧有载调容调压等功能，有载调容输出优先级高于有载调压，当其中一个控制输出执行时，另一控制输出自行转为闭锁状态，可保证有序执行控制操作。
本发明集成应用大功率电力电子、实时监测和自动控制等多项技术，综合电力电子开关的无弧快速切换特性与机械开关闭合时低损耗特性，实现配电变压器无弧有载调容调压功能，提供了一种无弧有载调容调压配电变压器，以有效降低配电变压器空载损耗，改善用户供电电压质量，提高配电台区运行管理效率，并达到提升配电台区可靠经济运行水平的目的。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (13)

1.一种无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，包括：
变压器本体，用于无弧有载调容调压操作、能量传输和变压；
有载调容高压复合开关和有载调容低压复合开关，用于容量档位变换；
三相有载调压复合开关，用于电压档位变换；
配电变压器监测判断单元，用于对所述有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关以及三相有载调压复合开关的监测、判断和控制。
2.如权利要求1所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述变压器本体包括三相高压绕组和三相低压绕组；由三相高压绕组抽出的高压绕组调容分接头、由三相低压绕组抽出的低压绕组调容分接头和由三相高压绕组抽出的三相高压绕组调压分接头；
所述有载调容高压复合开关与所述高压绕组调容分接头连接；所述有载调容低压复合开关与所述低压绕组调容分接头连接；所述三相有载调压复合开关与所述三相高压绕组调压分接头连接；
所述配电变压器监测判断单元与所述变压器本体低压侧母线连接；
所述配电变压器监测判断单元发出的输出信号分别传输给有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关和三相有载调压复合开关。
3.如权利要求2所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述有载调容高压复合开关、有载调容低压复合开关和三相有载调压复合开关分别包括并联的机械开关和电力电子开关。
4.如权利要求1所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述三相有载调压复合开关包括A相有载调压复合开关、B相有载调压复合开关和C相有载调压复合开关；
所述A相有载调压复合开关、所述B相有载调压复合开关和所述C相有载调压复合开关分别与所述三相高压绕组调压分接头连接。
5.如权利要求1所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述配电变压器监测判断单元的输出信号包括有载调容控制输出信号和有载调压控制输出信号；
所述有载调容控制输出信号分别传输给有载调容高压复合开关和有载调容低压复合开关；
所述有载调压控制输出信号分别传输给所述A相有载调压复合开关、所述B相有载调压复合开关和所述C相有载调压复合开关。
6.如权利要求1所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述有载调容高压复合开关和有载调容低压复合开关对所述变压器本体中三相高压绕组星角连接转换和三相低压绕组的串并联转换。
7.如权利要求6所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述变压器本体的三相高压绕组在大容量时三角形连接；在小容量时星形连接；所述变压器本体的三相低压绕组在大容量时并联，在小容量时串联。
8.如权利要求7所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述大容量与小容量的比大于3∶1。
9.如权利要求1所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述配电变压器监测判断单元包括调容调压综合控制器。
10.如权利要求1所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述高压绕组调容分接头包括由高压绕组抽出的g1-g9分接头；所述低压绕组调容分接头包括由低压绕组抽出的d1-d12分接头。
11.如权利要求10所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述由高压绕组抽出的g1-g9分接头与所述有载调容高压复合开关连接；所述由低压绕组抽出的d1-d12分接头与所述有载调容低压复合开关连接。
12.如权利要求1所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述三相高压绕组调压分接头包括由三相高压绕组抽出的A相分接头、B相分接头和C相分接头；
所述A相分接头包括分接头ta1-ta7；所述B相分接头包括分接头tb1-tb7；所述C相分接头包括分接头tc1-tc7。
13.如权利要求11所述的无弧有载调容调压配电变压器，其特征在于，所述分接头ta1-ta7与所述A相有载调压复合开关连接；所述分接头tb1-tb7与所述B相有载调压复合开关连接；所述分接头tc1-tc7与所述C相有载调压复合开关连接。
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