CN103457270B - 变压器集中动态无功补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种变压器动态无功补偿装置。属电力系统一种电压无功自动控制装置，它由电力变压器的调压线圈、有载分接开关、补偿电容器、微机控制器组成。其特征在于变压器的调压线圈设有7～9个抽头引出不同的电压，每个抽头接对应的有载分接开关触头，经动触头选择切换，现引出套管接补偿电容器。变压器三侧电流电压及有载分接开关档位信号接入微机控制器输入端，微机控制器按相关程序进行分析计算，当运行参数不满足电压无功管理技术要求时，发出信号，调节分接开关改变电压输出，从而控制电容器输出无功功率，达到无功就地实时平衡；提高功率因数；降低线损；增大变压器有功输出能力。

Description

变压器集中动态无功补偿装置

技术领域：

本发明专利公开了一种电力系统变压器就地无功补偿装置。属电力系统变压器制造及无功自动控制技术领域，可广泛用于电力用户及供电单位所用的变压器上，解决无功动态补偿问题，可有效提高功率因数、降低线损、提高变压器供电能力。

背景技术：

电力系统无功补偿的好坏直接影响系统的电压质量、损耗大小及变压器的供电能力。目前我国供电系统线损率在6％以上，而日本、欧美发达国家及澳大利亚供电线损率只有3％左右，因此节能降损空间巨大。在系统网络及供电设备确定之后，线损主要决定于系统无功补偿是否科学合理，能否实现动态无功补偿，使系统功率因数任一时间都接近1。当功率因数由cosφ₁提高到cosφ₂，则线损降低百分数为 目前国内电力用户及变电站大部分还都采用固定电容器进行无功补偿，它不能实现无功动态平衡，经常出现过补和欠补现象，造成线损过高。近几年来虽有SVC装置(包括TCR+C和MCR+C)、SVG装置(无功发生器)、电容器自动投切装置(VQC)及调压型动态无功补偿装置，但这些装置有的造价高且自身损耗大(TCR及MCR)，运行中产生谐波污染电力系统；有的可靠性差(VQC)，在变电 站得不到广泛应用。而且上述装置还不能实现就地补偿，因此补偿效果不理想。变压器集中动态无功补偿装置就是利用变压器有载调压技术，在变压器本身加装补偿线圈为补偿电容器提供可调电压电源，用微机控制器进行控制达到就地无功动态补偿。

发明内容：

根据我国无功补偿技术设备现状及存在问题设计发明一种新型变压器和补偿电容器组合用微机控制器进行控制达到就地动态补偿，实现提高功率因数、降低线损、增大变压器供电能力。

方案一：用于配电变压器及部分特种变压器。

见附图1：在原有配电变压器(Ⅰ)高压线圈增设7～9个抽头，分别接对应的有载分接开关(Ⅱ)的定触头，经有载分接开关动触头引出，接补偿电容器(Ⅲ)的断路器电源侧，断路器负荷侧接补偿电容器。将变压器高压侧电流(LH)电压|(YH)信号接入微机控制器，微机控制器根据系统要求(例如：功率因数不小于0.95，不大于0.97)及输入的电流电压信号进行分析判断。当cosφ＜0.95时，发出升高输出电压信号，有载分接开关动作升高电容器电压，增大无功输出，使cosφ＞＝0.95；当cosφ＞0.97时，发出降低输出电压信号，有载分接开关动作降低电容器电压，减少无功输出，使cosφ＜＝0.97，实现动态无功补偿。有载分接开关装在变压器专用油箱内，微机控制器装在主变控制屏或电容器开关柜上。电容器容量按配变容量、实际负荷确定，有载分接 开关通常选择国产125A、端部调压有载分接开关。

方案二：用于电力系统电力升压变压器或降压变压器。

见附图2：变电站电力变压器通常采用Yd-11接线，低压侧线圈为△型接线，高压侧电压又和常用电容器额定电压不一致，因此在原电力变压器铁芯上设计装设专用调压线圈，作为动态无功补偿电容器电源。专用调压线圈容量根据变压器容量及需要补偿的最大无功功率确定，一般为主变容量的0.1～0.3即可。专用调压线圈电压可根据补偿电容器额定电压确定，通常为10kV或35kV。专用调压线圈的接线方式以Y接为宜。其连接方式为专用调压线圈抽头接有相应的有载分接开关定触头，经有载分接开关动触头选择级数，接调压线圈引出套管a₁、b₁、c₁，经专用补偿母线断路器DL接入补偿母线。补偿电容器经一组或多组断路器接入补偿母线。电容器容量可根据实际需要，满足动态无功补偿技术要求决定。专用调压线圈绕在电力变压器铁芯上，而有载分接开关安装在专用油箱内。分解开关根据补偿容量可选用端部调压的V型或S型开关。

微机控制器对变压器运行中的无功功率进行控制。微机控制器的输入信号分别为变压器高压侧电流、电压信号；变压器低压侧电流、电压信号；补偿母线电流、电压信号。其内部程序按电压无功技术要求设置。根据变压器电源侧电流、电压信号及微机控制器程序进行分析判断。当功率因数小于规定要求时，发出命令调节有载分接开关档位，升高补偿母线电压，增大电容器无功输出；当功率因数大于规定要求时，发出命令调节有载分接开关档位，降低补偿母线电压，减少电容器无功输出。微机控制器经232、485接口可与变电站后台接口，可以接受远方操作命令进行操作。微机控制器还具有显示和记录功能，可显示装置的运行状态，包括变压器各侧电流电压、有载分接开关运行档位、装置输出无功功率等；可记录30～50次调节前后系统参数，并自动刷新，以备查看相关记录。微机控制器可以单独组屏或安装在主变控制屏或无功补偿断路器控制屏上。

方案三：用于超高压(300KV以上)变压器。

见附图3：超高压变压器由于容量及运输问题，通常为单相结构通过外部接线来确定组别。通常为单相三圈变压器，三侧电压分别为高压侧(300～1000KV)、中压侧220KV、低压侧35KV或10KV作为补偿及站用电电压。因此，可以在原低压侧设计电压抽头作为补偿母线电压，根据超高压系统的特点补偿，可以是感性无功，也可以是容性无功，只需根据实际无功分布情况投入电容器组或并联电抗器即可。

具体接线：由单相变压器(Ⅰ)的低压侧A1、O分别抽出7～9个电压抽头分别接有载分接开关(Ⅱ)的定触头，分接开关动触头将调压好的电压经断路器接入补偿母线，补偿电容器组或并联电抗器经断路器接入补偿母线。

微机控制器接线和变电站接线一样，将电源侧电流、电压作为控制 量输入微机控制器，经运算判断操作分接开关，选择输出电压，保证变压器功率因数在规定的范围内，达到无功就地平衡、节约线损损耗。

由于本发明专利利用电力变压器铁芯及线圈经有载分接开关调节补偿电容，提供可调电压，而电容器根据Q＝2ПfCU²改变无功输出容量，满足电力系统无功动态平衡，实现就地实时无功补偿。因此具有结构简单、投资相对减少、运行可靠、满足无人值班要求。装置本身无附加损耗，运行中不产生谐波，是一种低投资，高回报的无功动态补偿装置。由于采用调节电容器电压的方法调节其无功输出，电容器长期运行在额定电压以下，可以保证电容器运行安全并延长电容器的使用寿命。采用有载分接开关调节电容器电压，调节过程电容器不产生涌流及过电压。

附图说明：

图1是用于配电变压器及特种变压器(例如整流器)的接线图。

图中：Ⅰ为具有电压调节抽头的特种变压器

Ⅱ为有载分接开关

Ⅲ为补偿电容器

图2是用于电力系统升压或降压变压器。

图中：Ⅰ为电力变压器原有线圈

Ⅱ为计增设的专用调压线圈

Ⅲ为有载分接开关

Ⅳ为补偿母线及电容器组

图3是用于超高压变压器的接线方式。

图中：Ⅰ为单相变压器及内部的调压线圈

Ⅱ为有载分接开关

Ⅲ为专用补偿母线

Ⅳ为补偿电容器组或并联电抗器

图4是微机控制器外部接线，其输入信号为变压器各侧电流、电压及有载分接开关档位位置信号；其输出信号控制分接开关升降操作。它可以和远动装置接口上传运行装置信号。

Claims (3)

1.一种对变压器进行集中动态无功补偿装置，它由带调压线圈的变压器，有载分接开关，补偿电容器及微机控制器组成，其特征在于，变压器内设置了一个有7-9个电压抽头的调压线圈，该调压线圈是对其集中动态无功补偿的变压器原有的线圈的一部分，它能为补偿电容器提供可调电压；调压线圈抽头接有载分接开关的定触头，经有载分接开关按要求选择档位套管引出；经断路器接补偿电容器；微机控制器是装置的控制部分，它按系统要求将输入的系统电流，电压按设定程序进行计算对比，发出控制信号控制有载分接开关升降，改变补偿电容器的输入电压，改变补偿电容器的无功出力，满足系统就地适时无功平衡；达到提高功率因数，降低线损，增大变压器输出有功功率的能力；为保证补偿电容器电压相位和变压器电源侧相位相同，线圈的接线组别为Yy0，有载分接开关布置在变压器专用的油箱内，在油箱上安装三个套管将有载分接开关调节后的电压引出，作为补偿电容器的电压。

2.根据权利要求1所述的一种对变压器进行集中动态无功补偿装置，其特征在于调压线圈相邻抽头之间的电压差为补偿电容器额定电压的5％左右。

3.根据权利要求1所述的一种对变压器进行集中动态无功补偿装置，其特征在于该有载分接开关能够带负荷快速切换改变输出电压，切换过程中补偿电容器电压不间断，选用用于端部调压的国产V型及S型有载分接开关。