CN103928936A - 用于降低零序电流对变压器影响的转换器及转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于降低零序电流对变压器影响的转换器及转换装置。所述转换器包括三个初级绕组和三个次级绕组,初级绕组与次级绕组匝数相同,三个初级绕组输入端与低压配变变压器输出侧N相线相连,初级绕组输出端与次级绕组输入端交叉连接。所述转换装置包括第一断路器、所述转换器、第二断路器、保护控制电路、浪涌保护器、缺相保护器、用于保护缺相保护器的空气开关、用于采集零序电流转换器输入端N相线电流值的电流互感器、用于显示电流互感器采集电流值的电流表、时间继电器。本发明能使低压配网中三相负荷不平衡现象产生的零序电流回流至配变变压器的比例降低,且能有效降低三相电流不平衡程度,从而减小零序电流对变压器造成危害。
Description
技术领域
本发明涉及低压配网中三相负荷不平衡现象产生的零序电流对变压器造成危害的解决。
背景技术
在我国传统的三相四线制配电变压器接线系统中,由于低压单相负荷不能通过人工完全均分,分配的负荷实际运行率不同等各种原因,就不可避免的造成三相负荷不平衡现象。在三相负荷不平衡运行下的变压器,必然会产生零序电流,而变压器内部零序电流的存在,会在铁芯中产生零序磁通,这些零序磁通就会在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路。但配电变压器设计时不考虑这些金属构件为导磁部件,则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热,致使变压器局部金属件温度异常升高,严重时将导致变压器运行事故。
针对上述技术问题,现有技术中尚无有效的解决方案。现有技术中,有针对无功或谐波进行补偿,来减小零序电流的大小,但针对有功的不平衡产生的零序电流,还是没有方法使其减小。有人可能会进行切换负荷来调整零序电流,但是居民用电的不确定性,再怎么调整负荷都会产生零序电流。因此,低压配网中三相负荷不平衡现象产生的零序电流对变压器造成危害的问题亟待解决。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足,提供了一种能使低压配网中三相负荷不平衡现象产生的零序电流回流至配变变压器的比例降低,且能有效降低三相电流不平衡程度,从而能减小零序电流对变压器造成危害的零序电流转换装置。
为了解决上述问题,本发明通过下述技术方案得以解决:
用于降低零序电流对变压器影响的转换器,包括三个初级绕组A2、B2、C2和三个次级绕组A1、B1、C1,初级绕组与次级绕组匝数相同,三个初级绕组A2、B2、C2的输入端为与低压配变变压器输出侧N相线相连的用于零序电流输入的接线端,初级绕组A2的输出端与次级绕组C1的输入端连接,初级绕组B2的输出端与次级绕组A1的输入端连接,初级绕组C2的输出端与次级绕组B1的输入端连接,次级绕组A1、B1、C1的输出端为所述转换器的A、B、C三相输出端。
上述零序电流转换器,是一种三相绕组经过特殊方式连接而成的变压器。初级、次级的绕组匝数相同,这样使得初级和次级的感应电流幅度就是相同的。所以得到:IA1(t) = IB1(t) = IC1(t)。流入变压器原边的电流幅值相等,所以转换器对零序电流是阻抗值很低的通路。当零序电流转换器接入到配变变压器的输出侧,可使零序电流经过零序电流转换器而不再通过配变变压器中性线。零序电流转换器各相绕组相互交叉连接,通过互相转换铁芯的磁通量,使各相绕组对正序、负序电压形成高阻抗、而对零序电压形成低阻抗。该特征理论上使得零序电流主要通过该变压器形成回路,后将零序电流补偿至三相电路中,使得三相电路中,电流值最大的相侧电流减少,电流值最小的相侧电流增大,另一相侧电流值根据上述两相电流相位及大小的差值,或增大或减少,最终实现最大相电流与最小相电路的差值减少的效果,同时又降低了中性线配变变压器上的零序电流。
用于降低零序电流对变压器影响的转换装置, 包括用于控制所述转换装置通断的第一断路器、上述零序电流转换器、用于控制零序电流转换器的第二断路器、用于控制第二断路器的保护控制电路、用于限制输入电压过高对所述转换装置损害的浪涌保护器、用于防止输入缺相和相序错误对所述转换装置损害的缺相保护器、用于保护缺相保护器的空气开关、用于采集零序电流转换器输入端N相线电流值的电流互感器、用于显示电流互感器采集电流值的电流表、用于采集第一断路器输入端三相电压值的电压表和用于控制第二断路器因过流断开后重启的时间继电器;所述零序电流转换器的N相输入端与低压配变变压器输出侧的N相线相连,所述零序电流转换器的A、B、C三相输出端与第二断路器的A、B、C三相输入端相连,第二断路器的A、B、C三相输出端与第一断路器的A、B、C三相输入端相连,第一断路器的A、B、C三相输出端与低压配变变压器输出侧的A、B、C相线相连。
上述装置使用在低压配变变压器的输出侧,将三相不平衡产生的零序电流进行转换,均衡的分配到三相中去;能将零序电流滤除80%以上;能平衡配变变压器的输出电流,装置吸收的零序电流平均转换为各相电流;能平衡输出电压,防止低压配变变压器中性线电流过大,造成的中性点漂移;能提高低压配变变压器的容量利用率及输出功率,提高变压器的转换效率减少损耗,提高变压器的使用寿命。上述转换装置接入了市电后,对自身具有浪涌保护、缺相保护、过流保护功能。既保证了零序电流转换器能够正常工作,又能保证当电路出现缺相,过流或电压极大时能迅速切断电路,以保护所有电器元器件的安全。所述三相电压表是为了安装通电时方便观察电压。
作为优选,所述浪涌保护器的A、B、C三相输入端与第一断路器的A、B、C三相输入端相连,浪涌保护器的输出端接地;所述浪涌保护器的最大操作电压为440V,当浪涌保护器的A、B、C三相线输入电压高于440V时,浪涌保护器接地线连通。浪涌保护器接地线连通,限制高压对所述装置内部电路的损害。浪涌保护响应时间为0.02S,最大放电电流为15KA,能够最大限度保护整个线路系统的安全性。
作为优选,所述保护控制电路包括AC220V供电组、用于接收缺相保护器输出信号的常开控制组、用于转换和放大电流互感器二次侧采集的电流值的过流采样电路、用于输出控制第二断路器通断信号的控制组、用于控制时间继电器的时间继电器常开组、时间继电器供电组。
作为优选,所述用于保护缺相保护器的空气开关的A、B、C三相输入端与第一断路器的A、B、C三相输入端相连,所述空气开关的A、B、C三相输出端与缺相保护器的A、B、C三相输入端相连,所述缺相保护单元的两相信号输出端与保护控制电路的常开控制组相连;当用于保护缺相保护器的空气开关的A、B、C三相输入端出现缺相及相序错误时,保护控制电路的所述控制组向第二断路器输出断路信号。保护缺相保护器和空气开关组成的缺相保护单元充分保证了当电路出现缺相时,系统能及时停止运行,保护整体装置的安全。
作为优选,所述电流互感器二次侧输出采集的电流信号并与所述过流采样电路相连,过流采样电路输出经电流转换放大后的电压信号并与所述控制组相连,所述控制组监测到所述输出的电压信号大于基准电压时输出断路信号并与第二断路器相连;当第二断路器断路后,所述控制组输出时间继电器计时信号并与时间继电器相连,到达计数时间后,时间继电器输出通路信号,所述控制组向第二断路器输出通路信号,第二断路器重新连通。
过流采样电路通过互感器的二次侧采集到电流值转换成电压值,经过信号的放大处理,输出一个电压信号;输出的电压信号与控制保护电路中的基准电压做比较,当转换的零序电流过大以后,输出的电压信号将大于基准电压,控制保护电压直接发送一个控制信号给断路器控制电路,使断路器控制电路直接将断路器关断;当断路器关断后,时间计数电路开始工作使其到达计数时间后,发出一个控制信号给断路器控制电路,使断路器开通正常工作。过流保护范围为150~160A,保护方式为切断零序电流转换器与A、B、C三相的连接,10~30分钟后自动连接。所述基准电压是电路提供的,是提前设定的。
本发明的技术方案,能使低压配网中三相负荷不平衡现象产生的零序电流回流至配变变压器的比例降低,且能有效降低三相电流不平衡程度,从而能减小零序电流对变压器造成危害。本发明可长时带载,并具有过载保护功能,能将低压配变由于三相不平衡产生的零序电流转换80%以上,有效降低零序电流对变压器、电气设备和用电设备的影响,从而大大提高各种设备的使用寿命,降低线路、变压器各种损耗等。
附图说明:
图1为本发明实施例中用于降低零序电流对变压器影响的转换器的示意图。
图2为本发明实施例中用于降低零序电流对变压器影响的转换装置的示意图。
图3为本发明实施例中保护控制电路的AC220V供电组的示意图。
图4为本发明实施例中保护控制电路的用于接收缺相保护器输出信号的常开控制组的示意图。
图5为本发明实施例中保护控制电路的用于转换和放大电流互感器二次侧采集的电流值的过流采样电路。
图6为本发明实施例中保护控制电路的用于输出控制第二断路器通断信号的控制组。
图7为本发明实施例中保护控制电路的用于控制时间继电器的时间继电器常开组和时间继电器供电组。
图8为本发明实施例1中转换装置接入低压配变变压器输出侧后的示意图。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例
用于降低零序电流对变压器影响的转换器,包括三个初级绕组A2、B2、C2和三个次级绕组A1、B1、C1,初级绕组与次级绕组匝数相同,三个初级绕组A2、B2、C2的输入端为与低压配变变压器输出侧N相线相连的用于零序电流输入的接线端,初级绕组A2的输出端与次级绕组C1的输入端连接,初级绕组B2的输出端与次级绕组A1的输入端连接,初级绕组C2的输出端与次级绕组B1的输入端连接,次级绕组A1、B1、C1的输出端为所述转换器的A、B、C三相输出端。
用于降低零序电流对变压器影响的转换装置, 包括用于控制所述转换装置通断的第一断路器、上述零序电流转换器、用于控制零序电流转换器的第二断路器、用于控制第二断路器的保护控制电路、用于限制输入电压过高对所述转换装置损害的浪涌保护器、用于防止输入缺相和相序错误对所述转换装置损害的缺相保护器、用于保护缺相保护器的空气开关、用于采集零序电流转换器输入端N相线电流值的电流互感器、用于显示电流互感器采集电流值的电流表、用于采集第一断路器输入端三相电压值的电压表和用于控制第二断路器因过流断开后重启的时间继电器;所述零序电流转换器的N相输入端与低压配变变压器输出侧的N相线相连,所述零序电流转换器的A、B、C三相输出端与第二断路器的A、B、C三相输入端相连,第二断路器的A、B、C三相输出端与第一断路器的A、B、C三相输入端相连,第一断路器的A、B、C三相输出端与低压配变变压器输出侧的A、B、C相线相连。
所述浪涌保护器的A、B、C三相输入端与第一断路器的A、B、C三相输入端相连,浪涌保护器的输出端接地;所述浪涌保护器的最大操作电压为440V,当浪涌保护器的A、B、C三相线输入电压高于440V时,浪涌保护器接地线连通。浪涌保护器接地线连通,限制高压对所述装置内部电路的损害。浪涌保护响应时间为0.02S,最大放电电流为15KA,能够最大限度保护整个线路系统的安全性。
所述保护控制电路包括AC220V供电组、用于接收缺相保护器输出信号的常开控制组、用于转换和放大电流互感器二次侧采集的电流值的过流采样电路、用于输出控制第二断路器通断信号的控制组、用于控制时间继电器的时间继电器常开组、时间继电器供电组。
所述用于保护缺相保护器的空气开关的A、B、C三相输入端与第一断路器的A、B、C三相输入端相连,所述空气开关的A、B、C三相输出端与缺相保护器的A、B、C三相输入端相连,所述缺相保护单元的两相信号输出端与保护控制电路的常开控制组相连;当用于保护缺相保护器的空气开关的A、B、C三相输入端出现缺相及相序错误时,保护控制电路的所述控制组向第二断路器输出断路信号。保护缺相保护器和空气开关组成的缺相保护单元充分保证了当电路出现缺相时,系统能及时停止运行,保护整体装置的安全。
所述电流互感器二次侧输出采集的电流信号并与所述过流采样电路相连,过流采样电路输出经电流转换放大后的电压信号并与所述控制组相连,所述控制组监测到所述输出的电压信号大于基准电压时输出断路信号并与第二断路器相连;当第二断路器断路后,所述控制组输出时间继电器计时信号并与时间继电器相连,到达计数时间后,时间继电器输出通路信号,所述控制组向第二断路器输出通路信号,第二断路器重新连通。
作为优选,所述第一断路器为SIN125R125断路器,所述第二断路器为A110-30-11断路器,所述浪涌保护器为OVR BT2 3-40-440P TS浪涌保护器,所述电流表为PA750AA-5X1智能数显表,所述空气开关为SH203-C6空气开关,所述缺相保护器为XJ3-G缺相保护器,所述电压表为PZ750AV-AX4三相智能数显表。
将上述转换装置接入低压配变变压器输出侧,测量输入装置的零序电流,及变压器输出侧N线回流电流和A、B、C三相电流,具体数据如下表一。
表一
根据上表一可见,用于降低零序电流对变压器影响的转换装置接入低压配变变压器输出侧后,可使N线回流电流明显降低。
在单相有功功率负载65A时,所测数据如下表二。
若将降低零序电流对变压器影响的转换装置靠近负载侧安装,可以几乎将所有的零序电路都进行转换,试验数据看到的效果就是回流的零序电流都非常的小,这是因为零序的连接线有阻抗,而且这个阻抗较大。上述试验是将降低零序电流对变压器影响的转换装置靠近变压器的输出侧安装,此时没有所述阻抗,只有变压器内部的零序阻抗。在多次不同容量的变压器安装测试后发现,零序电流转化率最小达到80%。
由此可见,本发明的技术方案,能使三相最大电流差和N线回流电流明显降低,降低零线电流带来的变压器附加铁损;降低三相不平衡时带来的绕组铜损耗;降低三相不平衡时带来的电压偏移;防止中性线过热造成变压器中线烧毁,保证变压器安全运行,进而提高变压器的使用寿命。
总之,以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰,皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (6)
1.用于降低零序电流对变压器影响的转换器,其特征在于:包括三个初级绕组A2、B2、C2和三个次级绕组A1、B1、C1,初级绕组与次级绕组匝数相同,三个初级绕组A2、B2、C2的输入端为与低压配变变压器输出侧N相线相连的用于零序电流输入的接线端,初级绕组A2的输出端与次级绕组C1的输入端连接,初级绕组B2的输出端与次级绕组A1的输入端连接,初级绕组C2的输出端与次级绕组B1的输入端连接,次级绕组A1、B1、C1的输出端为所述转换器的A、B、C三相输出端。
2.用于降低零序电流对变压器影响的转换装置,其特征在于:包括用于控制所述转换装置通断的第一断路器、权利要求1所述的零序电流转换器、用于控制零序电流转换器的第二断路器、用于控制第二断路器的保护控制电路、用于限制输入电压过高对所述转换装置损害的浪涌保护器、用于防止输入缺相和相序错误对所述转换装置损害的缺相保护器、用于保护缺相保护器的空气开关、用于采集零序电流转换器输入端N相线电流值的电流互感器、用于显示电流互感器采集电流值的电流表、用于采集第一断路器输入端三相电压值的电压表和用于控制第二断路器因过流断开后重启的时间继电器;所述零序电流转换器的N相输入端与低压配变变压器输出侧的N相线相连,所述零序电流转换器的A、B、C三相输出端与第二断路器的A、B、C三相输入端相连,第二断路器的A、B、C三相输出端与第一断路器的A、B、C三相输入端相连,第一断路器的A、B、C三相输出端与低压配变变压器输出侧的A、B、C相线相连。
3.根据权利要求2所述的用于降低零序电流对变压器影响的转换装置,其特征在于:所述浪涌保护器的A、B、C三相输入端与第一断路器的A、B、C三相输入端相连,浪涌保护器的输出端接地;所述浪涌保护器的最大操作电压为440V,当浪涌保护器的A、B、C三相线输入电压高于440V时,浪涌保护器接地线连通。
4.根据权利要求2所述的用于降低零序电流对变压器影响的转换装置,其特征在于:所述保护控制电路包括AC220V供电组、用于接收缺相保护器输出信号的常开控制组、用于转换和放大电流互感器二次侧采集的电流值的过流采样电路、用于输出控制第二断路器通断信号的控制组、用于控制时间继电器的时间继电器常开组、时间继电器供电组。
5.根据权利要求4所述的用于降低零序电流对变压器影响的转换装置,其特征在于:所述用于保护缺相保护器的空气开关的A、B、C三相输入端与第一断路器的A、B、C三相输入端相连,所述空气开关的A、B、C三相输出端与缺相保护器的A、B、C三相输入端相连,所述缺相保护单元的两相信号输出端与保护控制电路的常开控制组相连;当用于保护缺相保护器的空气开关的A、B、C三相输入端出现缺相及相序错误时,保护控制电路的所述控制组向第二断路器输出断路信号。
6.根据权利要求4所述的用于降低零序电流对变压器影响的转换装置,其特征在于:所述电流互感器二次侧输出采集的电流信号并与所述过流采样电路相连,过流采样电路输出经电流转换放大后的电压信号并与所述控制组相连,所述控制组监测到过流采样电路输出的电压信号大于基准电压时输出断路信号并与第二断路器相连;当第二断路器断路后,所述控制组输出时间继电器计时信号并与时间继电器相连,到达计数时间后,时间继电器输出通路信号,所述控制组向第二断路器输出通路信号,第二断路器重新连通。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160817 Termination date: 20170430 |