CN103683957A

CN103683957A - 电容式变压器

Info

Publication number: CN103683957A
Application number: CN201410004490.2A
Authority: CN
Inventors: 刘群耀; 马云涌; 廖传方
Original assignee: JIANGXI SENYUAN POWER CMI HOLDINGS Ltd
Current assignee: JIANGXI SENYUAN POWER CMI HOLDINGS Ltd
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种电容式变压器，在相套装的绝缘套和绝缘柱筒内设有相串联的第一电容和第二电容，其中第一电容和第二电容串联在高压端和接地端之间，并由环氧树脂进行绝缘固定填充，同时在绝缘套的侧边设有从第一电容和第二电容串联处引出的二次电压端至充电电源模块。本发明既可作10KV高压电网获取220V及以下电压，又可作备用电源之用，在高压侧停电时仍可提供交/直流220V及以下电压等级的电源。本发明能耐受较高额定工作电压，不闪烁，不击穿，能输出可靠稳定的电压、电流，供给电气设备控制器的操作、计量，具有电压等级多、电源质量好、电能存储、绝缘性能好、结构简单、体积小、成本低、功能多、取电可靠等优点。

Description

电容式变压器

技术领域

本发明涉及变压器，尤其是涉及一种从高压电源中获取二次电压源并能储存电能的电容式变压器。

技术背景

电容式变压器应用于10KV配电网中，是一种将10KV电源转变成220V及以下电压等级的电源并储存的电容式变压器。目前，变压器都为铁芯式多线圈绕制，其绝缘性能差，体积庞大，成本较高，而且还会造成系统不稳定及通讯干扰。尤其不适宜于户外场合使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适宜于户外场合作为10KV配电网中实现电压等级转换并将电能储存、电压等级多、电源质量好、绝缘性能好的电容式变压器。

本发明的目的是这样实现的：

一种电容式变压器，包括用硅橡胶制作而成、伞裙式的绝缘套，在绝缘套内套装有由环氧树脂制作而成的绝缘柱筒，特征是：在绝缘柱筒中间的筒腔的顶端和底端的内壁均加工有内螺纹，均由金属制成的高压端和接地端通过螺纹分别连接在筒腔的顶端和底端，在高压端上设有用于连接高压母线且向上开口的高压预制螺孔，在接地端上设有用以固定外接设备支架柜且向下开口的接地预制螺孔，在筒腔内的第一电容的一端接高压端，第一电容的另一端与第二电容串联后接接地端，在第一电容和第二电容的中间串联处设有引出导线，该引出导线在绝缘套的接地侧引出作为二次电压端，在筒腔内灌浇有将第一电容和第二电容包容固定、起绝缘作用的填充层；充电电源模块包含电磁抗干扰滤波器（EMI）、高压整流滤波电路、PWM控制模块、功率变换电路、输出整流滤波电路、直流变换电路、输出检测保护电路、电池充电管理模块、电池放电管理模块、电池输入输出检测保护电路和蓄电池，电磁抗干扰滤波器的两个输出端接高压整流滤波电路的交流输入L相、交流输入N相，高压整流滤波电路的输出端依次与PWM控制模块、功率变换电路依次串联后接输出整流滤波电路的输入端，输出整流滤波电路的第一输出端与直流变换电路串联后接电池输入输出检测保护电路的输入端，电池输入输出检测保护电路分别输出直流输出正端、直流输出负端、交流输出L相、交流输出N相，输出整流滤波电路的第二输出端接电池放电管理模块的第一输入端，输出整流滤波电路的第三输出端接电池充电管理模块的输入端，电池充电管理模块的输出端接电池输入输出检测保护电路的输入端，电池输入输出检测保护电路的两个电源输出端接蓄电池的正极和负极，电池输入输出检测保护电路的电源检测端接电池放电管理模块的第二输入端，蓄电池的正极和负极接直流变换电路的第二输入端和第三输入端。

填充层由绝缘填充料和环氧树脂混合而成。

第一电容和第二电容分别由多个电容串联而成。

在接地端上加工有灌浇用孔。

本发明的工作原理是：根据电容器在交流电路中有充放电和分压功能，电容器两端和其电容量成反比的特性原理，变换电容量就能得到不同数值的二次电压值。根据电容和电感产生谐振能相互补偿、互相影响的特性，当电容，电感达到最佳谐振状态时，就可以获得几乎和一次电压相同的相角、相同比值的二次电压源。当第一电容C1+第二电容C 2和电抗器L的电气回路发生共振时，电压比值：

Figure 2014100044902100002DEST_PATH_IMAGE001

该式为电容、电感回路发生谐振时的方程式，K为常数，即变压比。通过交流输入L相ACL、交流输入N相ACN输入至充电电源模块，首先输入电磁干扰滤波器对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，经高压整流滤波电路、PWM控制模块、功率变换电路、输出整流滤波电路后输出直流电压为27V、电流为0.2A的电源给蓄电池充电，蓄电池采用铅酸电池，容量为100Ah，高压侧U1有电时，给蓄电池充电，当高压侧U1停电时，蓄电池经直流变换电路转换成交流220V电源和直流220V电源。

外接设备是指高压电器开关或高压计量箱等设备。

本发明能耐受较高额定工作电压，不闪烁，不击穿，能输出可靠稳定的电压、电流，供给电气设备控制器的操作、计量，具有电压等级多、电源质量好、电能存储、绝缘性能好、结构简单、体积小、成本低、重量轻、功能多、取电可靠、适用性广等优点。本发明既可作10KV高压电网获取220V及以下电源使用，又可作备用电源之用，户外、户内均可使用，当高压断电时充电电源模块仍能提供电源，作为备用。在高压侧停电时仍可提供交/直流220V及以下电压等级的电源。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路原理示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种电容式变压器，包括用硅橡胶制作而成、伞裙式的绝缘套1，在绝缘套1内套装有由环氧树脂制作而成的绝缘柱筒3，在绝缘柱筒1中间的筒腔8的顶端和底端的内壁均加工有内螺纹，均由金属制成的高压端2和接地端5通过螺纹分别连接在筒腔8的顶端和底端，在高压端2上设有用于连接高压母线且向上开口的高压预制螺孔9，在接地端5上设有用以固定外接设备支架柜且向下开口的接地预制螺孔6，在筒腔8内的第一电容C1的一端接高压端2，第一电容C1的另一端与第二电容C2串联后接接地端5，在第一电容C1和第二电容C2的中间串联处设有引出导线，该引出导线在绝缘套1的接地侧引出作为二次电压端7，在筒腔8内灌浇有将第一电容C1和第二电容包容C2固定、起绝缘作用的填充层4；充电电源模块包含电磁抗干扰滤波器（EMI）、高压整流滤波电路、PWM控制模块、功率变换电路、输出整流滤波电路、直流变换电路、输出检测保护电路、电池充电管理模块、电池放电管理模块、电池输入输出检测保护电路和蓄电池，过电压保护器P的一端和电抗器L的一端的公共端接二次电压端7，过电压保护器P的另一端和负载Rz的一端的公共端与接地端5相联，电磁抗干扰滤波器的两个输入端分别接电抗器L的另一端及负载Rz的另一端的公共端、接地端5，电磁抗干扰滤波器的两个输出端接高压整流滤波电路的交流输入L相ACL、交流输入N相ACN，高压整流滤波电路的输出端依次与PWM控制模块、功率变换电路依次串联后接输出整流滤波电路的输入端，输出整流滤波电路的第一输出端与直流变换电路串联后接电池输入输出检测保护电路的输入端，电池输入输出检测保护电路分别输出直流输出正端DVo+、直流输出负端DVo-、交流输出L相Vo、交流输出N相L，直流输出正端DVo+、直流输出负端DVo-共同提供直流220V电源，交流输出L相Vo、交流输出N相L共同提供交流220V电源，输出整流滤波电路的第二输出端接电池放电管理模块的第一输入端，输出整流滤波电路的第三输出端接电池充电管理模块的输入端，电池充电管理模块的输出端接电池输入输出检测保护电路的输入端，电池输入输出检测保护电路的两个电源输出端接蓄电池的正极和负极，电池输入输出检测保护电路的电源检测端接电池放电管理模块的第二输入端，蓄电池的正极和负极接直流变换电路的第二输入端和第三输入端。

填充层4由绝缘填充料和环氧树脂混合而成。

在接地端5上加工有灌浇用孔10。

由图2可知，U1表示输入的10KV高电压，第一电容C1为高压电容器，与高压端2串联，第二电容C2为取压电容器，串联后由接地端5通过支架引线接地，在第一电容C1、第二电容C2串联处通过二次电压端7外配高精度的电抗器L组合使用，可以放置在任何合适的地点和位置，在第二电容C2的两端并联过电压保护器P和负载Rz，过电压保护器P的保护动作电压为其额定工作电压的1.7倍，内部采用氖管式闪光结构，当一次10KV高压端2因故突然上升时，过电压保护器P会迅速自动接地，以防瞬时高电压直接影响到由电抗器L、负载Rz构成的二次电压回路造成损害，当电压回落到接近正常工作电压时过电压保护器P会自动恢复，又进入正常工作状态，U2为输出的二次电压。

二次电压通过高压整流滤波电路的交流输入L相ACL、交流输入N相ACN输入至充电电源模块中的电磁干扰滤波器，电磁干扰滤波器对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，经高压整流滤波电路、PWM控制模块、功率变换电路、输出整流滤波电路后输出直流电压为27V、电流为0.2A的电源给蓄电池充电，蓄电池采用铅酸电池，容量为100Ah，电池输入输出检测保护电路的两个电源输出端B+、B-分别引出至蓄电池的正极、负极将电能储存。高压侧U1有电时，给蓄电池充电，当高压侧U1停电时，蓄电池经直流变换电路、输出检测保护电路转换成交流220V电源和直流220V电源。

Claims

1.一种电容式变压器，包括用硅橡胶制作而成、伞裙式的绝缘套，在绝缘套内套装有由环氧树脂制作而成的绝缘柱筒，其特征在于：在绝缘柱筒中间的筒腔的顶端和底端的内壁均加工有内螺纹，均由金属制成的高压端和接地端通过螺纹分别连接在筒腔的顶端和底端，在高压端上设有用于连接高压母线且向上开口的高压预制螺孔，在接地端上设有用以固定外接设备支架柜且向下开口的接地预制螺孔，在筒腔内的第一电容的一端接高压端，第一电容的另一端与第二电容串联后接接地端，在第一电容和第二电容的中间串联处设有引出导线，该引出导线在绝缘套的接地侧引出作为二次电压端，在筒腔内灌浇有将第一电容和第二电容包容固定、起绝缘作用的填充层；充电电源模块包含电磁抗干扰滤波器、高压整流滤波电路、PWM控制模块、功率变换电路、输出整流滤波电路、直流变换电路、输出检测保护电路、电池充电管理模块、电池放电管理模块、电池输入输出检测保护电路和蓄电池，电磁抗干扰滤波器的两个输出端接高压整流滤波电路的交流输入L相、交流输入N相，高压整流滤波电路的输出端依次与PWM控制模块、功率变换电路依次串联后接输出整流滤波电路的输入端，输出整流滤波电路的第一输出端与直流变换电路串联后接电池输入输出检测保护电路的输入端，电池输入输出检测保护电路分别输出直流输出正端、直流输出负端、交流输出L相、交流输出N相，输出整流滤波电路的第二输出端接电池放电管理模块的第一输入端，输出整流滤波电路的第三输出端接电池充电管理模块的输入端，电池充电管理模块的输出端接电池输入输出检测保护电路的输入端，电池输入输出检测保护电路的两个电源输出端接蓄电池的正极和负极，电池输入输出检测保护电路的电源检测端接电池放电管理模块的第二输入端，蓄电池的正极和负极接直流变换电路的第二输入端和第三输入端。

2.根据要求1所述的电容式变压器，其特征在于：填充层由绝缘填充料和环氧树脂混合而成。

3.根据要求1所述的电容式变压器，其特征在于：第一电容和第二电容分别由多个电容串联而成。

4.根据要求1所述的电容式变压器，其特征在于：在接地端上加工有灌浇用孔。