CN104377017B - 有载调容变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了有载调容变压器，具体涉及电力配件领域。本发明实施例提供的有载调容变压器，其通过在一般的容量可调的变压组两端并联了第二变压组，在需要进行容量调节的时候，使用第二变压组来替代第一变压组工作，或者是由第一变压组和第二变压组共同承担负荷，也可以使得第一变压组可以彻底停止工作，这样，在需要将第一变压组的容量进行调节的时候，可以先关闭第一电压组，进而可以使第一变压组能在无电环境下进行容量的调节，或者在承担的负荷较小的情况下进行调节，不需要对有载开关的规格进行限制，任何成熟的有载开关均能够实现容量的调节。

Description

有载调容变压器

技术领域

本发明涉及电力配件领域，具体而言，涉及有载调容变压器。

背景技术

变压器(Transformer)利用互感原理。变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。

大功率的变压器常见于远距离电力传输领域。通常在发电厂发出电之后通过升压变压器(多级升压)来加大电能的电压，在经过远距离传输之后到达用电处，再经过变电所使用降压变压器将电能的电压下调至可以使用的幅值。原始的变压器是通过主副线圈组(一次侧、二次侧)的不同匝数比，通过电流互感来实现升压和降压的。但使用时发现，在不同的用电需求下，需要二次侧提供的电能是不同的，也就是需要解决变压器的空载损耗。

进而，为了克服该问题，出现了调容变压器。调容变压器是降低配电变压器空载损耗的重要解决方案，这早已形成共识。上世纪八十年代提出的无载调容变压器技术方案，需要配电变压器断电操作且操作过程繁琐，因而使无载调容变压器在实际使用中基本发挥不了节能作用。在此情况下有载调容变压器技术应运而生，它可以在不断电状态下自动进行变压器容量的调节以实现节能目标。一直以来，有载调容变压器实现的重点都放在了有载调容开关和自动调容控制策略的研究上，比较常规的做法是将有载开关设计思路引入有载调容开关的设计中，通过合理设置过渡电阻以减小开关切换过程中的过电压、过电流。

如图1所示，是一种使用过渡电阻来实现的有载调容变压器中一个相线的示意图(其他两个相线与该相线的连接结构均相同)。该变压器一次侧和二次侧均通过部分线圈或全部线圈串并联的方式实现调容(还有依靠一次侧三角形连接变换为星形连接，同时二次侧线圈部分进行串并联的方式)。当然还有其它方式，但均采用过渡电阻实现有载调容，实现原理以图1为例：大容量时，用于并联一次侧开关K11、K13，及并联的二次侧开关K12及K14闭合，使得主调容并高压侧线圈Ⅱ1及Ⅲ1并联后同Ⅰ1串联，二次侧线圈Ⅱ2及Ⅲ2并联后同Ⅰ2串联。

若要有载调容为小容量。则第一阶段，一次侧过渡电阻R1的控制开关K31闭合，二次侧过渡电阻R2的控制开关K32闭合，但过渡电阻R1和R2分别被K11和K12回路短接，电路无变化。

第二阶段，开关K11、K12、K13、K14均断开，过渡电阻R1同线圈Ⅲ1及Ⅰ1构成一次侧回路，过渡电阻R2同线圈Ⅲ2及Ⅰ2构成二次侧回路。此阶段，根据过渡电阻(阻值)选择情况，二次负荷侧电压有所降低，但不中断供电。

第三阶段，开关K21和K22闭合，过渡电阻R1和Ⅱ1并联后再与线圈Ⅲ1及Ⅰ1串联，电阻R2和Ⅱ2并联后再与线圈Ⅲ2及Ⅰ2串联，电路电压恢复正常。

第四阶段过渡电阻的K31和K32均断开，使电阻R1和R2不再接入电路，大小容量变换完毕。

相对应，升容过程为上述过程的逆过程(按照第四阶段、第三阶段、第二阶段和第一阶段的顺序进行调整，以提高容量)。

实现上述有载调容，需要有一台配套过渡电阻的有载调容开关，有载调容开关的机械形式如图2所示：

高、低压侧均存需要一套单独的调容主触头，图2中，触头13和调容过渡触头触头14。在调容过程存在13和14同时并联工作调容，过渡触头14单独工作，调容结束后主触头13单独工作。其中过渡触头同过渡电阻相连。

但使用中，调容主触头和开关(如K11、K12)的使用有一定要求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供有载调容变压器，以降低有载调容变压器对有载开关的规格要求。

第一方面，本发明实施例提供了有载调容变压器，包括：

第一变压组和第二变压组，第一变压组包括相配合，且容量均可调的第一主线圈组和第一副线圈组，第二变压组包括相互配合的第二主线圈组和第二副线圈组；

第一主线圈组与第二主线圈组并联，第一副线圈组与第二副线圈组并联。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一主线圈组为能进行串并联变换或星角变换的线圈，且所述第一副线圈组为能进行串并联变换或星角变换的线圈。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，第一主线圈组连接在一次侧正极端与一次侧负极端之间，且包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第一开关、第二开关和第三开关；

一次侧正极端、第二线圈、第三开关、第一线圈和一次侧负极端顺序串联；

一次侧正极端、第二线圈、第二开关、第三线圈、第一线圈和一次侧负极端顺序串联；

一次侧正极端、第一开关、第二开关、第三开关、第一线圈和一次侧负极端顺序串联；

一次侧正极端、第一开关、第三线圈、第一线圈和一次侧负极端顺序串联；

第一副线圈组连接在二次侧正极端与二次侧负极端之间，且包括第四线圈、第五线圈、第六线圈、第四开关、第五开关和第六开关；

二次侧正极端、第五线圈、第六开关、第四线圈和二次侧负极端顺序串联；

二次侧正极端、第五线圈、第五开关、第六线圈、第四线圈和二次侧负极端顺序串联；

二次侧正极端、第四开关、第五开关、第六开关、第四线圈和二次侧负极端顺序串联；

二次侧正极端、第四开关、第六线圈、第四线圈和二次侧负极端顺序串联。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括：与第一主线圈组串联连接在，且连接在一次侧正极端与一次侧负极端之间的主开关和与第二主线圈组串联，且连接在二次侧正极端与二次侧负极端之间的过渡开关。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，第一变压组为多个，且每个第一变压组均包括与第二主线圈组并联的第一主线圈组和与第二副线圈组并联的第一副线圈组。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，第二变压组的容量小于第一变压组的容量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，第二变压组的容量与第一变压组的最大容量之比为1/50-1/90。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，第二变压组的容量与第一变压组的最大容量之比为1/60-1/80。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，第一变压组的最大容量为630KVA，第二变压组的容量为10KVA。

第二方面，本发明实施例还提供了另一种有载调容变压器，包括：

第一变压电路和与第一变压电路并联的第二变压电路，第一变压电路包括串联的第一切换开关和容量可调的第一变压组，第二变压电路包括串联的第二切换开关和第二变压组。

本发明实施例提供的有载调容变压器，采用过渡变压器的方式，与现有技术中的使用过渡电阻来控制进行容量变换时的电路电阻值，电路中对使用的有载开关的规格有一定限制相比，其通过在一般的容量可调的变压组两端并联了第二变压组，也就是第一变压组包括相配合，且容量均可调的第一主线圈组和第一副线圈组，第二变压组包括相互配合的第二主线圈组和第二副线圈组，且使第一主线圈组与第二主线圈组并联，第一副线圈组与第二副线圈组并联，在需要进行容量调节的时候，使用第二变压组来替代第一变压组工作，或者是由第一变压组和第二变压组共同承担负荷，也可以使得第一变压组可以彻底停止工作，这样，在需要将第一变压组的容量进行调节的时候，可以先关闭第一电压组(使第一变压组不接入电路，或者说不接入一次侧正极和一次侧负极之间)，进而可以使第一变压组能在无电环境下进行容量的调节，或者在承担的负荷较小的情况下进行调节，不需要对有载开关的规格进行限制，任何成熟的有载开关均能够实现容量的调节，在第一变压组调节容量之后，便可以将第一变压组重新接入一次侧正极端和一次侧负极端之间，并使第一变压组不再介入一次侧正极端和一次侧负极端之间，从而完成了第一变压组容量的切换。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了相关技术中的有载调容变压器的示意图；

图2示出了相关技术中的有载调容变压器所使用的触头结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的一种有载调容变压器结构图；

图4示出了本发明实施例所提供的另一种有载调容变压器结构图。

附图说明，101，第一主线圈组；102，第一副线圈组；103，第二主线圈；104，第二副线圈；201，第一变压组；202，第二变压组；203，第一过渡线圈；204，第二过渡线圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例1提供了有载调容变压器，如图3所示，包括：

第一变压组和第二变压组，第一变压组包括相配合，且容量均可调的第一主线圈组101和第一副线圈组102，第二变压组包括相互配合的第二主线圈103组和第二副线圈104组；

第一主线圈组101与第二主线圈103组并联，第一副线圈组102与第二副线圈104组并联。

本发明的核心点在于在一般的有载调容变压器(第一变压组)两端并联上一个起到过渡作用的变压器(第二变压组)。其中，第一变压组是可调节容量的，并且平常的时候均是由第一变压组对电能进行升降的工作。当需要调节变压器容量的时候，也就是需要对第一变压组进行容量调节的时候，可以先开启第二变压组，使得第一变压组和第二变压组同时承担变压的负荷，此时再通过现有的容量调节方式对第一变压组的容量进行调节即可(现有的容量调节方式、如使用星角变换的方式对容量进行调节)。由于在第一变压组进行容量调整的时候，负荷由第一变压组和第二变压组共同承担，或者是只有第二变压组来承担，因此，对第一变压组中的开关不再有过高的规格要求，也不再需要使用到过渡电阻，使用一般的有载开关即可。

图3中，第二主线圈103组和第二副线圈104组均是由容量固定的线圈构成。

具体的，所述第一主线圈组101为能进行串并联变换或星角变换的线圈，且所述第一副线圈组102为能进行串并联变换或星角变换的线圈。

此种变换方式可以通过现有的方式实现，在此不再赘述。通过串并联变换，或星角变换，能够使接入到电源两端的线圈的电阻值、匝数发生变化，从而带来容量的调节。在第一主线圈组101和第一副线圈组102进行串并联变换，或星角变换的时候，也就完成了第一变压组容量的调节。

具体的，如图4所示，给出了第一变压组和第二变压组详细的连接方式，第一主线圈组101连接在一次侧正极端1001与一次侧负极端1002之间，且包括第一线圈L1、第二线圈L2、第三线圈L3、第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3；一次侧正极端1001、第二线圈L2、第三开关K3、第一线圈L1和一次侧负极端1002顺序串联；一次侧正极端1001、第二线圈L2、第二开关K2、第三线圈L3、第一线圈L1和一次侧负极端1002顺序串联；一次侧正极端1001、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第一线圈L1和一次侧负极端1002顺序串联；一次侧正极端1001、第一开关K1、第三线圈L3、第一线圈L1和一次侧负极端1002顺序串联；第一副线圈组102连接在二次侧正极端1003与二次侧负极端1004之间，且包括第四线圈L4、第五线圈L5、第六线圈L6、第四开关K4、第五开关K5和第六开关K6；二次侧正极端1003、第五线圈L5、第六开关K6、第四线圈L4和二次侧负极端1004顺序串联；二次侧正极端1003、第五线圈L5、第五开关K5、第六线圈L6、第四线圈L4和二次侧负极端1004顺序串联；二次侧正极端1003、第四开关K4、第五开关K5、第六开关K6、第四线圈L4和二次侧负极端1004顺序串联；二次侧正极端1003、第四开关K4、第六线圈L6、第四线圈L4和二次侧负极端1004顺序串联。

图中的第七开关K7和第八开关K8分别是与第二主线圈103组和与第二副线圈104组串联的开关，以控制第二主线圈103组和第二副线圈104组是否接入到电源的两端(也可以说分别控制了第二主线圈103组是否接入到一次侧的电源两端和控制了第二副线圈104组是否接入到二次侧的电源两端)。

下面，以图4展示的电路为例，说明本发明所提供的有载调容变压器对容量进行调节的过程。

正常工作的时候，由主调容变压器(第一变压组)承担全部的负荷，此时第七开关K7、第八开关K8处于断开状态。第一开关K1、第三开关K3、第四开关K4和第六开关K6均闭合，使得第二线圈L2和第三线圈L3并联后再与第一线圈L1串联，且第五线圈L5和第六线圈L6并联后与第一线圈L1串联。

以容量由大到小进行调节为例进行说明，共分为四个阶段：

第一阶段，过渡变压器(第二变压组)的第七开关K7和第八开关K8闭合，此时，过渡变压器同主调容变压器(第一变压组)并联共同承担负荷。

第二阶段，第一开关K1、第三开关K3、第四开关K4、第六开关K6均断开，此时主调容变压器完全停止工作，负荷由过渡变压器完全承担，过渡变压器短时处于过载状态。

第三阶段，第二开关K2和第五开关K5均闭合，主调容变压器变为小容量，负荷由过渡变压器和已变为小容量的主调容变压器共同承担。

第四阶段，第七开关K7和第八开关K8均断开，也就是过渡变压器停止工作，只有主调容变压器工作。

第一变压组(主调容变压器)的容量由小到大进行调节是按照上述几个阶段的逆过程进行的。

需要说明的是，本发明所提供的有载调容变压器，主要利用了变压器生产厂家的优势，降低对开关的要求，普通的成熟的有载开关即可，而不必与过渡电阻及保护装置相配合。本发明是在主变压器的基础上并接一个过渡变压器，在原变压器进行容量转换时，起暂时过渡作用，从而使主变压器在不断电状态下即可实现容量转换。而过渡变压器的制造对于变压器厂家来说显然非常容易。

除了使用如上述具体开关和线圈的连接方式来实现容量的调节，还可以是本发明所提供的有载调容变压器，还包括：与第一主线圈组101串联连接在，且连接在一次侧正极端1001与一次侧负极端1002之间的主开关和与第二主线圈103组串联，且连接在二次侧正极端1003与二次侧负极端1004之间的过渡开关。

可以在主调容变压器(第一变压组)进行容量调节的时候，完全停止第一变压组的工作。如可以通过与第一主线圈组101串联连接在，且连接在一次侧正极端1001与一次侧负极端1002之间的主开关来切断第一主线圈组101与正负极之间的连接，当然，在第一副线圈组102所在的线路上同样可以串联上控制开关，在切断第一主线圈组101与正负极之间连接的时候，同时切断第一副线圈组102与正负极之间的连接。

同样的，也可以在第二副线圈104组上增加控制开关，以在切断第二主线圈103组与正负极之间连接的时候，同时切断第二副线圈104组与正负极之间的连接。

为了起到容量调节的作用，第一变压组可以为多个，且每个第一变压组均包括与第二主线圈103组并联的第一主线圈组101和与第二副线圈104组并联的第一副线圈组102。也就是在同一个有载调容变压器中，存在多个第一变压组和一个第二变压组。

在多个第一变压组同时工作的时候，可以有选择性的只让一部分第一变压组工作，从而调节容量，当然，也可以是多个第一变压组同时，或者部分进行容量的调节，进而完成总容量的调节。

具体的，过渡变压器只是临时起到过渡的作用，因而容量可以小于第一变压组的最大容量，可以减少过渡变压器的成本，第二变压组的容量小于第一变压组的容量。

经过具体的测算，第二变压组的容量与第一变压组的最大容量之比可以为1/50-1/90。更具体的，第二变压组的容量与第一变压组的最大容量之比可以为1/60-1/80。

采用的过渡变压器的容量，一般为调容变压器大容量的1/60-1/80，如630kVA的调容变可采用10kVA的变压器，一般情况下630kVA的变压器根据接法不同可调容为200kVA和160kVA变压器，经济调节点为80kVA-100kVA,过渡变压器将有10倍短时过载，但根据调容时各开关的配合，过载时间可为20-40ms，且过渡变压器除调容瞬间投入使用外其它时间将被完全切除，因此过载起始温度低，完全可满足要求。当然，第二变压组也可以是容量可调的变压组，那么第二变压组的最大容量就应为第一变压组最大容量的1/60-1/80。

具体的，如第一变压组的最大容量为630KVA，第二变压组的容量为10KVA。此种设置方式，或者是按照第一变压组最大容量与第二变压组容量比为63：1。

本发明实施例2提供了三相有载调容变压器，如图4所示，包括：

第一变压电路和与第一变压电路并联的第二变压电路，第一变压电路包括串联的第一切换开关和容量可调的第一变压组201，第二变压电路包括串联的第二切换开关和第二变压组202。

实际上，第一变压组201与第二变压组202的所起到的作用分别是正常工作时，承担变压任务，和第一变压组201切换时，辅助第一变压组201承担变压任务。因此，可以通过设置第一切换开关K301来控制第一变压组201和第二变压组202是否接入电路，也就是是否接入电源的两端(此处的两端包括一次侧两端和二次侧两端，关于变压器如何接入电路是本领域常规技术，在此不再赘述，需要说明的是，第一切换开关K301在闭合的时候，第一变压电路和第二变压电路所起到的作用是相同的)。其中，第一变压组201是连接在一次侧正极端1001和一次侧负极端1002之间，第二变压组202是连接在二次侧正极端1003和二次侧负极端1004之间。

如图4所示，可以看出，第一变压电路的一次侧和第二变压电路的一次侧(第一过渡线圈203)是并联，第一变压电路的二次侧和第二变压电路(第二过渡线圈204)的二次侧也是并联。第一过渡线圈203和第二过渡线圈204是通过第二切换开关K302进行控制，以确定其是否接入到电路中的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。。

Claims (4)

1.有载调容变压器，其特征在于，包括：

第一变压组和第二变压组，所述第一变压组包括相配合，且容量均可调的第一主线圈组和第一副线圈组，所述第二变压组包括相互配合的第二主线圈组和第二副线圈组；

所述第一主线圈组与所述第二主线圈组并联，所述第一副线圈组与所述第二副线圈组并联；

所述第一变压组的最大容量为630KVA，所述第二变压组的容量为10KVA；

所述第一主线圈组连接在一次侧正极端与一次侧负极端之间，且包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第一开关、第二开关和第三开关；

所述一次侧正极端、所述第二线圈、所述第三开关、所述第一线圈和所述一次侧负极端顺序串联；

所述一次侧正极端、所述第二线圈、所述第二开关、所述第三线圈、第一线圈和所述一次侧负极端顺序串联；

所述一次侧正极端、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第一线圈和所述一次侧负极端顺序串联；

所述一次侧正极端、所述第一开关、所述第三线圈、所述第一线圈和所述一次侧负极端顺序串联；

所述第一副线圈组连接在二次侧正极端与二次侧负极端之间，且包括第四线圈、第五线圈、第六线圈、第四开关、第五开关和第六开关；

所述二次侧正极端、所述第五线圈、所述第六开关、所述第四线圈和所述二次侧负极端顺序串联；

所述二次侧正极端、所述第五线圈、所述第五开关、所述第六线圈、第四线圈和所述二次侧负极端顺序串联；

所述二次侧正极端、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第四线圈和所述二次侧负极端顺序串联；

所述二次侧正极端、所述第四开关、所述第六线圈、所述第四线圈和所述二次侧负极端顺序串联；

所述第二变压组的过载时间控制在20-40ms内，且所述第二变压组除调容瞬间投入使用外其它时间将被完全切除。

2.根据权利要求1所述的有载调容变压器，其特征在于，所述第一主线圈组为能进行串并联变换或星角变换的线圈，且所述第一副线圈组为能进行串并联变换或星角变换的线圈。

3.根据权利要求1所述的有载调容变压器，其特征在于，还包括：与所述第一主线圈组串联，且连接在一次侧正极端与一次侧负极端之间的主开关和与所述第二主线圈组串联，且连接在二次侧正极端与二次侧负极端之间的过渡开关。

4.根据权利要求1所述的有载调容变压器，其特征在于，

所述第一变压组为多个，且每个第一变压组均包括与第二主线圈组并联的第一主线圈组和与第二副线圈组并联的第一副线圈组。