CN104272405A - 地区电网变压器 - Google Patents

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K.汉德特
G.希普兹基
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Abstract

本发明涉及一种用于地区电网供电的地区电网变压器，该地区电网变压器包括：-具有用于将初级的中压转换为次级的地区电网电压的初级和次级绕组的有源部件，其中，有源部件布置在具有冷却和绝缘液体的变压器容器中，-多个用于适配初级电压与次级电压之间的变压比的开关装置，其中，开关装置在次级侧连接在次级侧绕组的抽头与次级侧绕组的星形接点之间并且，开关装置在变压器容器中布置在冷却和绝缘液体的区域内且在绕组下方的有源部件内。

Description

地区电网变压器
技术领域
本发明涉及一种用于将千伏范围内的中压转换为用于地区电网供电的电压的地区电网变压器。
背景技术
传统的发电由例如化石能源载体实践中达到100％中央集中地进行并且目前的电流网针对这种情况设计。在此总是要考虑从地区电网变压器到接头如私人家庭的电压降。但现在由可再生能源的发电存在很大的增长。与传统发电比较，不可忽略的部分的由可再生能源的发电分散地，例如在私人家庭中或小型设备中进行。
由此，逐渐增多地发生以前不可能的情况，能量流沿地区电网中的短线反转，但为此未设计地区电网。结果是在地区电网中的电压变化，该电压变化可以超过额定电压的+/-10％的极限。在中压网中还可以提高电压，例如通过与之连接的风能发电设备提高电压。这同样带来的后果是低压网(地区电网)中的电压提高。
已知的解决此问题的可能在于明显地扩建地区电网，亦即，增大铺设在地区电网中的电缆横截面。这导致通过电缆的电压降的减小并因此还导致地区电网中的过压的减小。但这会造成很大的费用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种改进的地区电网变压器，通过该地区电网变压器减少开头所述的问题。
该技术问题通过一种具有权利要求1所述的特征的地区电网变压器解决。
按本发明的用于地区电网电压供电的地区电网变压器具有有源部件，该有源部件具有用于将初级的中压转换为次级的地区电网电压的初级和次级绕组，其中，有源部件布置在具有冷却和绝缘液体的变压器容器中。此外，地区电网变压器包括多个用于适配初级电压与次级电压之间的变压比的开关装置，其中，开关装置在次级侧连接在次级侧绕组的抽头与次级侧绕组的星形接点之间。最后，开关装置在变压器容器中布置在冷却和绝缘液体的区域内。
初级电压在此是若干千伏范围内例如10kV，20kV或30kV的中压。次级电压是用于地区电网或城市电网的局部供电的电压，在线电压为400V的情况下，单相电压例如230V。
开关装置例如设计成，使得借助适合的控制可以步进地改变次级电压。
通过开关装置在变压器容器中的有利布置实现，不需要次级绕组的分接装置从变压器容器中穿出。此外实现，从分接装置到开关装置的铜导线较短。最后，还附加地实现，开关装置的冷却自动地一起发生，因为开关装置一起布置在冷却和绝缘液体中。
此外有利的是，所述结构是模块化的，亦即，除了具有3或5分接装置的结构外，无需较大的附加费用还可以实现具有更多分接装置的结构。在此，不需要实质性的变化，而只需适配开关装置的数量并且提供相应的分接装置。
此外特别有利的是，能够实现对三个相的单独电压控制。换言之，可以单独地控制地区电网变压器的用于这些相的变压比。然后，由此即便在地区电网中出现非常不均匀的相负载时也可以实现电压值的改善。
优选，开关装置分别包括由机械可控的开关和至少一个可控的半导体开关组成的并联电路。因此，同时在正常状态下亦即，在刚好未接通时获得无损失的电流传导，而同时在切换电压水平时能够实现快速开关的桥接。因此，能够有利地实现不间断的切换。
特别有利的是，开关装置分别包括双稳态机械开关。在此，机械可控的开关适宜地是双稳态开关。由此实现，只要不发生切换，在开关装置中就不需要功率，因为一方面不需要用于机械开关的保持功率，电流经过机械开关并且不经过例如半导体，另一方面，变压器在无电压状态下也具有一定的开关组。
特别有利的是，开关装置在变压器容器中布置在绕组的下方。“下方”在此是指绕组下边棱与容器底部之间的区域。在该布置中，开关装置处于冷却和绝缘液体的区域内，该区域通过由热量导致的对流而相对较冷。由此，确保了开关装置良好的冷却。
地区电网变压器适宜地包括控制装置，用于检测至少一个相的电压和/或电流并且用于根据检测到的值控制开关装置。此控制适宜地这样进行，使得地区电网中出现的电压值与至少一个可预设的地区电网额定电压值的偏差被减小。
在此有利的是，所有相中的电压和/或电流单独地确定。因此然后可以比较地区电网中的相之间的电压差。
在本发明特别有利的结构方案中，控制装置和变压器相互位置相邻地构造。它们在此可以形成例如一个结构单元，也就是说形成为整体装置。备选地，例如控制装置可以是外部的且与变压器分开的装置，但此装置布置在变压器紧邻的周围环境中。
由此，有利地仅仅根据变压器中局部存在的信息对变压器的工作进行控制，方式是检测并且处理变压器区域内的电压。也就是说有利地不需要远程控制。同样不需要远程测量例如电压数据。
附图说明
本发明其他适宜的结构方案和优点是本发明实施例参照附图下列说明的主题，其中，相同的附图标记标示相同作用的部件。在此示出：
图1和图2是地区电网变压器的剖视图，
图3是用于具有开关装置的地区电网变压器的次级侧的电路图，以及
图4是开关装置的电路图。
具体实施方式
图1和图2是地区电网变压器10的剖视图。图1是侧视图，图2是正视图。在此，变压器容器11形成地区电网变压器10的主要部分。在变压器容器11中，例如大致一半的高度上安装带有绕组311，312，313的、地区电网变压器10的有源部件12。铜导线朝变压器容器11的上部终端导引至穿过变压器容器11的壁的绝缘套管。该绝缘套管通入用于地区电网和中压的相的接头元件。
绕组311，312，313的分接装置的接头14朝变压器容器11的下部从有源部件12导引出。接头分别导引至布置在变压器容器11的下部中的开关装置13的输入接头。开关装置13的输出接头又通过水平地布置在变压器容器11的最下方的总线21相互连接并且与中性线接头16连接。
通过所示的布置，开关装置13位于变压器容器11在正常条件下最冷的部分内，因为在有源部件12的区域内加热的冷却和绝缘液体向上运动。同样有利的是，由于开关装置13在变压器容器11中的布置，因而不再需要附加的耗费大且昂贵的来自变压器容器11的绝缘套管。
在图3和图4中示出电路。图3示意性示出次级线圈311，312，313。在这些次级线圈上，朝线圈的一端设有分接装置32，在本实施例中，每个次级线圈311，312，313具有正好五个分接装置32。分接装置32的最后一个在此是各线圈端部本身。每个分接装置32与每个开关装置13的输入触点135连接。整个开关装置13的输出触点13又汇合在一起并且与中性线接头16连接。
本实施例中的开关装置13的结构在图4中示出。每个开关装置13包括一个双稳态机械开关131的并联电路，其具有一个由电阻133和反向并联连接的晶闸管对132组成的串联。并联电路在此在其两侧上与输入触点135和输出触点134连接。也从图4中可见，开关装置13不具有优选的工作方向并因此也可以与输入和输出触点134，135一起使用。单独的元件的各控制触点共同地或相互分离地导引至控制装置33。
图4示出具有闭合的双稳态开关131的开关装置13。在正常工作情况下仅对于三个开关装置13(每相一个开关装置)才是这样。对于另外的开关装置13，双稳态开关断开并且晶闸管对132去激活并因此无电流。对于当前的开关装置13特别有利的是，双稳态开关131在正常工作中同样需要与另外元件一样少的功率。同样，获得非常小的体积电阻，因为电流不传导通过半导体。总的，由此消耗了(除了电压的变化外)与在根据现有技术的不带电压调节的变压器中的情况一样小的功率。
控制装置33在此实施例中设计成接收和分析用于电压的测量值。为此，将例如测得的电压与额定电压值230V或400V比较。若确定明确的偏差，则需要将电压水平改变为在地区电网中的相之一。然后，切换变压比。有利的是，这可以专门独立于其它相地为需要此改变的一个相或多个相发生。切换不间断地发生，方式是首先通过晶闸管对132形成电流传导。切换的方案记载在DE102008064487A1中。

Claims (6)

1.一种用于地区电网电压供电的地区电网变压器(10)，该地区电网变压器包括：
具有用于将初级的中压转换为次级的地区电网电压的初级和次级绕组(311，312，313)的有源部件(12)，其中，所述有源部件(12)布置在具有冷却和绝缘液体的变压器容器(11)中，
多个用于适配初级电压与次级电压之间的变压比的开关装置(13)，其中，所述开关装置(13)在次级侧连接在所述次级绕组(311，312，313)的抽头(32)与所述次级绕组(311，312，313)的星形接点之间，并且，所述开关装置(13)在所述变压器容器(11)中布置在冷却和绝缘液体的区域内。
2.按权利要求1所述的地区电网变压器(10)，其中，所述开关装置(13)分别具有由机械可控的开关(131)和至少一个可控的半导体开关(132)组成的并联电路。
3.按权利要求1或2所述的地区电网变压器(10)，其中，所述开关装置(13)分别包括双稳态机械开关(131)。
4.按前述权利要求之一所述的地区电网变压器(10)，其中，所述开关装置(13)在所述变压器容器(11)中布置在所述有源部件(12)的绕组的下方。
5.按前述权利要求之一所述的地区电网变压器(10)，其中，该地区电网变压器包括控制装置(33)，用于检测至少一个相的电压并且根据检测到的电压控制所述开关装置(13)，其中，所述控制这样进行，使得地区电网中出现的电压值与至少一个可预设的地区电网额定电压值的偏差被减小。
6.按权利要求5所述的地区电网变压器(10)，其中，所述控制装置(33)为检测至少一个相，尤其是所有相中的电流而被断开。
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