CN104871267B - 用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置 - Google Patents

用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置 Download PDF

Info

Publication number
CN104871267B
CN104871267B CN201380066897.1A CN201380066897A CN104871267B CN 104871267 B CN104871267 B CN 104871267B CN 201380066897 A CN201380066897 A CN 201380066897A CN 104871267 B CN104871267 B CN 104871267B
Authority
CN
China
Prior art keywords
winding
end points
middle end
ext
transformer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201380066897.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104871267A (zh
Inventor
D.博曼恩
L.里杰斯特兰德
M.卡伦
T.斯泰恩梅茨
P.布特格巴奇
J.特普珀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Energy Co ltd
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of CN104871267A publication Critical patent/CN104871267A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104871267B publication Critical patent/CN104871267B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/343Preventing or reducing surge voltages; oscillations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40Structural association with built-in electric component, e.g. fuse

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Regulation Of General Use Transformers (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

提供一种用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置。变压器布置包括变压器。变压器包括变压器芯,其包括至少一个芯柱。绕组卷绕所述至少一个芯柱之一。绕组从第一绕组端子延伸到第二绕组端子,并且包括沿从第一绕组端子延伸到第一中间端点的第一导体的第一绕组段以及沿从第二中间端点延伸到第二绕组端子的第二导体的第二绕组段。变压器布置还包括外部无源电气组件,其连接在第一中间端点与第二中间端点或者第二绕组端子之间,设置成减小中间端点间的电容和电感电压分布之间的有效差,使得减轻绕组中的瞬时电压振荡。

Description

用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置
技术领域
本文所提供的实施例涉及变压器布置,以及具体来说,涉及用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置。
背景技术
一般来说,变压器是一种电源转换器,其通过变压器绕组的电路之间的电感耦合来传递交流(AC)电能。
干式变压器通常用于高达36 kV的电压。它们主要配备有无载分接开关,从而允许设置五个不同电压比和+/-5%的范围。有载分接开关很少与干式变压器配合使用。当前,扩展了干式变压器设计的应用范围,从而涉及其额定电压的显著增加。在这个电压电平,大多数应用要求使用具有在许多的调节范围(+/-20%)和档数的有载分接开关(OLTC)以及对应扩展调节绕组。
在感测和天然气工业中,电机用来驱动潜水泵,其位于测井和天然气井下面。这种电动机通常通过在井场连接到常规配电网的变压器来激励。
以低电压电平并且采用小调节范围来操作干式变压器;在这种情况下,与瞬时振荡相关的电压能够易于管理,并且要求较小介电距离。但是,通过增加电压和调节范围,绝缘距离增长,并且也对OLTC要求越来越大的尺寸。具体来说,在脉冲测试期间,在干式变压器的调节绕组中激发瞬时振荡,这导致对OLTC的高电应力。这些应力对于简单线性分接开关概念并且当OLTC处于最小位置时特别突出,使得整个调节绕组开路(即,仅连接到一端的主绕组)。
US5005100 A公开一种变压器,其包括一次绕组和二次绕组,并且还包括电容器,其连接于变压器的外壳中的二次绕组的至少一部分,使得对磁耦合电压瞬变进行滤波,以防止这类瞬变损坏连接到二次绕组的负载。静电屏蔽也包含在变压器中,以防护电容耦合电压瞬变。电容器也被说成是改进功率因子。
EP0078985 A1涉及用于电力变压器绕组的内部电压递减和瞬时电压保护。多个氧化锌变阻器元件的串联串电连接于电力变压器的各绕组,其中内部绕组分接头电连接到变阻器元件之间的结点。设置在变压器外壳中的各变阻器串按照与外部安装避雷器相同的方式来保护其关联绕组免受电压浪涌,提供极有效电压递减,并且抑制绕组分接头之间的有害瞬时电压振荡。
EP0187983 A1涉及滤波器电路,其包括ZnO过电压放电器。具有用于防止瞬时干扰和浪涌的氧化锌浪涌分流器的滤波器电路连接在交流电压网络中。
因此,仍然需要一种用于减轻瞬时电压振荡的改进变压器布置。
发明内容
本文的实施例的一个目的是提供一种用于减轻瞬时电压振荡的改进变压器布置。
按照第一方面,提供一种用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置,包括:变压器,该变压器包括:变压器芯,包括至少一个芯柱;以及卷绕至少一个芯柱之一的绕组,绕组从第一绕组端子延伸到第二绕组端子,并且包括沿从第一绕组端子延伸到第一中间端点的第一导体的第一绕组段以及沿从第二中间端点延伸到第二绕组端子的第二导体的第二绕组段。变压器布置还包括外部无源电气组件,其连接在第一中间端点与第二中间端点或者第二绕组端子之间,设置成减小中间端点间的电容和电感电压分布之间的有效差,使得减轻绕组中的瞬时电压振荡。
有利地,正常工作条件下的变压器的行为不受所连接外部无源电气组件影响。
有利地,按照一些实施例,该布置同样适用于对任一个绕组端子所施加的脉冲。
有利地,按照一些实施例,变压器的浪涌电容总体上没有受到显著影响。
按照一个实施例,外部无源电气组件是外部电容器Cext,1,其连接到第一中间端点与第二中间端点之间的绕组。有利地,这种布置同样适用于对任一个绕组端子所施加的脉冲。有利地,电容器的所需额定电压比脉冲幅值明显要低(为0.20-0.3倍)。由此,可避免电容器的串联连接。
按照一个实施例,外部无源电气组件是外部电容器Cext,2,其连接到第一中间端点与第二绕组端子之间的绕组。有利地,电容器的所需额定电压比脉冲幅值明显要低(为0.20-0.3倍)。由此,可避免电容器的串联连接。
按照一个实施例,外部无源电气组件是外部变阻器,其连接到第一中间端点与第二中间端点之间的绕组。有利地,这种变压器布置同样适用于对任一个绕组端子所施加的脉冲。
按照一个实施例,变压器布置还包括 沿第一导体所设置的多个分接开关触点。有利地,连接外部无源电气组件在这种变压器布置中没有造成实际问题,因为所有分接开关触点是从变压器外部易于可达到的。
按照第二方面,提供一种用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置,包括:变压器,该变压器包括:变压器芯,包括至少一个芯柱;以及卷绕至少一个芯柱之一的绕组,绕组从第一绕组端子延伸到第二绕组端子,并且包括沿从第一绕组端子延伸到第一中间端点的第一导体的第一绕组段以及沿从第二中间端点延伸到第二绕组端子的第二导体的第二绕组段。变压器布置还包括:外部电容器Cext,1,其连接到第一中间端点与第二中间端点之间的绕组;或者外部电容器Cext,2,其连接到第一中间端点与第二绕组端子之间的绕组;或者外部变阻器,其连接到第一中间端点与第二中间端点之间的绕组。
有利地,正常工作条件下的变压器的行为不受所连接的一个或多个外部电容器或变阻器影响。
有利地,电容器的所需额定电压比脉冲幅值明显要低(为0.20-0.3倍)。由此,可避免电容器的串联连接。
按照一个实施例,第一方面和/或第二方面的变压器是干式变压器。
要注意,在适当的情况下,第一和第二方面的任何特征可适用于任何其他方面。同样,第一方面的任何优点同样可分别适用于第二方面,反过来也是一样。通过以下详细公开、所附从属权利要求以及附图,所附实施例的其他目的、特征和优点将会显而易见。
一般来说,权利要求书中使用的所有术语将要按照它们在技术领域中的普通含意来解释,除非本文中另加明确说明。对“一/一个/该元件、设备、组件、部件、步骤等”的所有提法开放式地理解为表示元件、设备、组件、部件、步骤等的至少一个实例,除非另加明确说明。本文所公开的任何方法的步骤无需按照所公开的准确顺序来执行,除非另加明确说明。
附图说明
现在作为示例、参照附图来描述本发明,附图包括:
图1是按照实施例的变压器布置的示意图(部分作为截面图);
图2示意示出按照一实施例、沿HV绕组的最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布;
图3示意示出作为时间的函数的电压;
图4示出对于图2的不同电容值的最大过电压与“开端”的比率;
图5示意示出按照一实施例、沿HV绕组的最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布;
图6示意示出图5的实施例的作为时间的函数的电压;
图7示意示出按照一实施例、沿HV绕组的最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布;
图8示意示出按照一实施例、沿HV绕组的最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布;
图9示意示出按照一实施例、沿HV绕组的最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布;以及
图10示意示出图9的实施例的作为时间的函数的电压和放电器电流。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述发明概念,附图中示出某些实施例。但是,发明概念可通过许多不同形式来实施,而不应被理解为局限于本文所提出的实施例;相反,这些实施例作为示例来提供,以使得本公开将是透彻和全面的,并且将向本领域的技术人员全面地传达发明概念的范围。在整个描述中,相似的标号表示相似的元件。
发明概念通过将外部元件连接到变压器的绕组,来提供减轻变压器中的瞬时应力的不同方式,如参照以下所公开实施例更详细描述。因此,减小(先前开路的)绕组端之间的电压差。
图1示意示出按照实施例的变压器布置1的可能绕组几何结构。变压器布置1包括变压器。变压器包括变压器芯2。变压器芯2包括至少一个芯柱。按照图1所示的实施例,变压器芯2包括三个芯柱3a、3b、3c。正如技术人员所理解,所公开的实施例并不局限于任何特定数量的芯柱。绕组4a、4b、4c、5a、5b、5c卷绕芯柱3a、3b、3c的每一个。
绕组从第一绕组端子A延伸到第二绕组端子B。绕组包括第一绕组段。第一绕组段作为一组绕组盘6来提供。绕组还包括第二绕组段。第二绕组段作为一组绕组盘6来提供。正如技术人员所理解,绕组盘6或段以及调节绕组分接头的总数可根据变压器布置1的实际实现和环境而改变。
绕组可表示为第一绕组。按照一些实施例,变压器布置还包括第二绕组。按照实施例,第二绕组卷绕在第一绕组与一个芯信之间。第一绕组可表示一次高压HV绕组,以及第二绕组表示二次低压LV绕组。因此,按照一个实施例,二次低压(LV)绕组4a、4b、4c卷绕芯柱3a、3b、3c的每一个,以及一次高压(HV)绕组5a、5b、5c卷绕每个LV绕组4a、4b、4c。但是,按照一些实施例,第一绕组也表示LV绕组。一个这样的示例是包括三角形连接LV绕组和星形连接LV绕组的变压器布置。按照实施例,第二绕组沿第一绕组的周围卷绕。此外,正如技术人员所理解,变压器布置可包括其他绕组(LV以及HV);所公开的变压器布置并不是在这个方面局限于任何类型或数量的绕组。
如以下例如参照图2、图5和图9进一步公开,第一绕组段沿第一导体7设置,以及第二绕组段沿第二导体8设置。第一导体从第一绕组端子A延伸到第一中间端点C。第二导体从第二中间端点D延伸到第二绕组端子B。
变压器布置1还包括多个分接开关触点9。分接开关触点9沿第一导体7设置。一般来说,分接开关触点9是沿变压器绕组的连接点,其允许选择某个匝(绕组)数。这为变压器提供可变匝比,由此实现输出的电压调节。分接头选择经由分接开关10进行。
在变压器布置1的操作期间,只通过其寄生电容所确定的至少沿绕组5a、5b、5c的初始“电容”电压分布与以后通过寄生电感所确定的“电感”拟稳态分布是不同的。这个差在两者之间的动态转变期间引起电压振荡。变压器布置1设置成减轻这种瞬时电压振荡。为了这样做,变压器布置1包括外部无源电气组件。外部无源电气组件确定大小成使得减小中间端点间的电容与电感电压分布之间的有效差,以使得减轻绕组中的瞬时电压振荡。如以下例如参照图2和图9进一步公开,外部无源电气组件可连接在第一中间端点C与第二中间端点D之间。如以下例如参照图5进一步公开,外部无源电气组件可连接在第一中间端点C与第二绕组端子B之间。
按照示范实施例,外部电容器连接在调节绕组的开路部分之上,或者外部电容器连接在调节绕组的开端与端子B(对其施加脉冲)之间,或者外部变阻器连接在调节绕组的开路部分之上。现在将依次描述这些实施例。“开端”在本文中定义为延伸于第一导体与第二导体之间、即第一中间端点C与第二中间端点D之间的无导体部分。
第一示范实施例:
按照一个实施例,外部无源电气组件是外部电容器Cext,1,其连接到第一中间端点C与第二中间端点D之间的绕组5a、5b、5c。这在图2中示出。
将外部电容器连接在调节绕组的开路部分之上将振荡周期增加(即,降低振荡频率)到使得脉冲在振荡达到其第一最大数之前衰变的程度,由此减小“电容”与“电感”电压分布之间的有效差。这在图3中示出,参见下文。
图2的顶部(a)示出对于单位脉冲幅度沿绕组的沿最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布,其对于施加在绕组端子B上的脉冲、采用VCC类型的10 MVA变压器的箔盘绕组的模拟模型来得到。图2的底部(b)示意示出从第一绕组端子A延伸到第一中间端点C的绕组的第一导体以及从第二中间端点D延伸到第二绕组端子B的绕组的第二导体。在图2的底部(b),图1的绕组段或盘6通过矩形表示。在后续盘之间的连接上,有模型的“节点”(通过点表示),其是沿绕组的点,其中对于图2的顶部(a)所示的结果、采用模拟模型来计算电压。在图2的底部(b),外部电容器Cext,1连接到节点23与24之间的绕组。
图3示意示出对于外部电容Cext,1的三个不同值、在节点23与24之间作为时间的函数的电压差(其中具有绕组端子B上的1.2-50单位脉冲)。更详细来说,图3示出外部电容(Cext,1)的不同量的添加对第一中间端点C(即,调节绕组的开端)处的节点23与第二中间端点D(即,分接头选择器触点)处的节点24之间的“开端”之上的时间相关电压差具有的影响,采用与用于图2所示的模拟结果相同的模型来计算。
按照一实施例,电容值处于范围Cext,1 = 5–100 nF。优选地,Cext,1 = 5–10 nF。预计变压器的功率和电压额定值将不会对这些值具有大影响;相反,外部电容器Cext,1的额定电压将随变压器的额定电压而增加。
图4示出对于不同电容值的最大过电压与“开端”的比率。图4示出来自对如上所述的相同设计类型(VCC)的较小变压器(24 kV/900 kVA)的测量的结果。对于这些测量,具有与图3所示相似的“开端”的绕组布置设置在绕组之一中。为了观测间隙之上的瞬时过电压,通过电流分接开关绕过绕组的总匝数的33%。首先,测量“开端”之上的瞬时电压,并且将其最大数作为参考值来记录(图3中标记为“0 nF”的数据点)。然后,具有不同电容值的外部电容器Cext,1连接在“开端”之上,并且在每种情况下测量间隙之上的瞬时电压。图4示出在没有外部电容(“0 nF”)的情况下的各外部电容值的最大电压与参考的比率。如能够看到,通过足够高的电容值,实现最大过电压的显著降低。这些结果与对图3所示的10 MVA设计的模拟一致。
第二示范实施例:
按照一个实施例,外部无源电气组件是外部电容器Cext,2,其连接到第一中间端点C与第二绕组端子B之间的绕组。这在图5中示出。按照第二实施例,外部电容器因而连接到调节绕组的开端与第二绕组端子B(对其施加脉冲)之间。
电容值Cext,2确定成使得“电容”与“电感”分布之间的电压偏差为最小。
图5的顶部(a)对于确定为接近最佳的两个电容值Cext,2 = 0.5 nF和Cext,2 = 0.6nF示出对于单位脉冲幅度沿绕组的沿最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布,其对于施加在绕组端子B上的脉冲、对于采用VCC类型的10 MVA变压器的箔盘绕组的模拟模型来得到。图5的底部(b)示意示出从第一绕组端子A延伸到第一中间端点C的绕组的第一导体以及从第二中间端点D延伸到第二绕组端子B的绕组的第二导体。在图5的底部(b),绕组段或盘通过矩形表示。在后续盘之间的连接上,有模型的“节点”(通过点表示),其是沿绕组的点,其中对于图5的顶部(a)所示的结果、采用模拟模型来计算电压。在图5的底部(b),外部电容器Cext,2连接到节点23与34之间的绕组。
图6示意示出对于外部电容Cext,2的三个不同值、在节点23与34之间作为时间的函数的电压差(其中具有绕组端子B上的1.2-50单位脉冲)。更详细来说,图6示出外部电容对第一中间端点C(即,调节绕组的开端)处的节点23与第二中间端点D(即,分接头选择器触点)处的节点34之间的“开端”之上的时间相关电压差具有的影响,采用相同的模型来计算。
该电容值应当对特定绕组设计来充分调整(即,它必须既不能太小也不能太大),以便取得最大效益。按照一实施例,电容值处于范围Cext,2 = 0.1–2.0 nF、优选地为Cext,2 =0.1–1.0 nF,更优选地为Cext,2 = 0.5–0.6 nF。预计功率和电压额定值对这些值没有很大影响;相反,电容器的额定电压将随变压器的额定电压而增加。
所需电容值相当低,但是电容器的额定电压具有与脉冲幅值相同的数量级,使得实际上可使用电容器的串联连接。按照一实施例,因而提供一系列电容器Cext,2,其连接到第一中间端点C与第二绕组端子B之间的绕组。可通过相对于主绕组移动调节绕组,使得它以电学方式位于更接近绕组端子B,来降低电容器(或者串联的电容器)的必要额定电压。
本配置可以仅当脉冲从绕组端子B而不是从绕组端子A碰撞绕组时才工作。因此,本配置采取这种形式可能不适合于三角形连接相绕组;但是它可适合于中性点在端子A的星形连接绕组。
对于三角形连接相绕组,可通过经由电容分压器将分接头选择器触点的电位“固定”在两个端子电压之间的中间的某个位置,来修改本配置。按照一实施例,变压器布置因而还包括外部电容分压器,其连接到第一绕组端子A、第二中间端点D和第二绕组端子B。这在图7和图8的底部(b)示出。
因此,外部电容分压器可包括:电容器Cext,3,其连接到第一绕组端子A与第二中间端点D之间的绕组;以及电容器Cext,4,其连接到第二中间端点D与第二绕组端子B之间的绕组。因此,这个实施例要求具有全脉冲额定电压的三个电容器。另外,绕组的浪涌电容可显著增加(大约500 pF而不是在没有本例中的电容器的情况下的120 pF),其在一些应用中可能是合乎需要的但在其他应用中可能是不合乎需要的。
图7的顶部(a)示出对于单位脉冲幅度沿绕组的沿最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布,其对于施加在绕组端子B上的脉冲、采用VCC类型的10 MVA变压器的箔盘绕组的模拟模型来得到,其中具有和没有外部电容器Cext,2、Cext,3和Cext,4。图7的底部(b)示意示出从第一绕组端子A延伸到第一中间端点C的绕组的第一导体以及从第二中间端点D延伸到第二绕组端子B的绕组的第二导体。在图7的底部(b),绕组段或盘通过矩形表示。在后续盘之间的连接上,有模型的“节点”(通过点表示),其是沿绕组的点,其中对于图7的顶部(a)所示的结果、采用模拟模型来计算电压。在图7的底部(b),外部电容器Cext,2连接到节点23与34之间的绕组,外部电容器Cext,3连接到节点1与24之间的绕组,以及外部电容器Cext,4连接到节点24与34之间的绕组。
图8的顶部(a)示出对于单位脉冲幅度沿绕组的沿最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布,其对于施加在绕组端子A上的脉冲、采用VCC类型的10 MVA变压器的箔盘绕组的模拟模型来得到,其中具有和没有外部电容器Cext,2、Cext,3和Cext,4。图8的底部(b)示意示出从第一绕组端子A延伸到第一中间端点C的绕组的第一导体以及从第二中间端点D延伸到第二绕组端子B的绕组的第二导体。在图8的底部(b),绕组段或盘通过矩形表示。在后续盘之间的连接上,有模型的“节点”(通过点表示),其是沿绕组的点,其中对于图8的顶部(a)所示的结果、采用模拟模型来计算电压。在图8的底部(b),外部电容器Cext,2连接到节点23与34之间的绕组,外部电容器Cext,3连接到节点1与24之间的绕组,以及外部电容器Cext,4连接到节点24与34之间的绕组。
三角形连接相绕组的电容值优选地在范围0.1-2.0 nF中。也就是说,按照实施例,Cext,3 = 0.1–2.0 nF和Cext,4 = 0.1–2.0 nF,并且优选地为Cext,3 = Cext,4 = 1.0 nF。如上所述,预计功率和电压额定值对这些值没有很大影响,而电容器的额定电压将随变压器的额定电压而增加。
第三示范实施例:
按照一个实施例,电子组件是外部变阻器11,其连接到第一中间端点C与第二中间端点D之间的绕组。这在图9中示出。将外部变阻器11连接在调节绕组的开路部分之上有效地将振荡幅度限制到变阻器保护水平。
图9的顶部示出对于单位脉冲幅度的最终“电感”分布和初始“电容”分布,采用VCC类型的10 MVA单元的箔盘的模拟模型来得到。
图9的顶部(a)示出对于单位脉冲幅度沿绕组的沿最终“电感”和初始“电容”脉冲电压分布,其对于施加在绕组端子B上的脉冲、采用VCC类型的10 MVA变压器的箔盘绕组的模拟模型来得到,其中具有外部变阻器11和外部熔断器12。图9的底部(b)示意示出从第一绕组端子A延伸到第一中间端点C的绕组的第一导体以及从第二中间端点D延伸到第二绕组端子B的绕组的第二导体。在图9的底部(b),绕组段或盘通过矩形表示。在后续盘之间的连接上,有模型的“节点”(通过点表示),其是沿绕组的点,其中对于图9的顶部(a)所示的结果、采用模拟模型来计算电压。在图5的底部(b),外部变阻器和可选外部熔断器串联连接到节点23与34之间的绕组。
图10示意示出对于外部变阻器11的两个不同值、在节点23与24之间作为时间的函数的电压差(其中具有绕组端子B上的1.2-50单位脉冲)。更详细来说,图10示出外部变阻器的添加对第一中间端点C(即,调节绕组的开端)处的节点23与第二中间端点D(即,分接头选择器触点)处的节点24之间的“开端”之上的时间相关电压差具有的影响,采用与用于图9所示的模拟结果相同的模型来计算。
变阻器保护水平能够对例如分接开关的要求来调整。按照一实施例,外部变阻器11具有变压器基本绝缘水平BIL的5-30%的保护水平。
转储到变阻器中的能量Warr对于100 kV脉冲幅值通常具有数焦耳的量级。例如,对于以上所使用的10 MVA VCC类型变压器模型,得到下列结果:
对于变阻器保护水平= 0.1Uimp,Warr = (5.9 J)(Uimp/100 kV)2,以及
对于变阻器保护水平= 0.2Uimp,Warr = (1.7 J)(Uimp/100 kV)2
其中Uimp是脉冲电压最大数。
按照实施例,外部熔断器12与外部变阻器11串联连接。与变阻器11串联连接的熔断器12可在变阻器击穿的情况下保护变压器。其尺寸基于预计较低的脉冲条件(在本例中,低于每100 kV脉冲幅值10 A,参见图10)下的“正常”变阻器电流来确定。脉冲期间的变阻器电流为数安培量级,即,比短路电流要小许多。
以上主要参照几个实施例描述了本发明。但是,如本领域的技术人员易于理解,除了以上所公开之外的其他实施例在如所附权利要求书所限定的本发明的范围之内同样是可能的。例如,实施例特别适合于干式变压器。按照实施例,所公开的变压器是干式变压器。干式配电变压器可用来将三相中压高低到低压供配电。这类变压器主要用于大城市区域(公共大楼、办公室、配电站)中,并且也用于工业应用中。对于变压器必须安装在其使用位置附近的应用,干式变压器是理想解决方案。接近安装节省电缆布线的安装费用,同时降低低压侧的电缆和终端中的损耗。干式变压器是环境安全的,并且适合于室内或户外应用。它们提供优良机械和短路强度,没有液体泄漏,并且不会造成火灾或爆炸的危险。变压器可以或者可以没有提供有用于额外增加针对恶劣户外或室内环境的保护的外壳。它们能够用于所有类型的应用中,包括地面安装、一次和二次变电站单元。
但是,本文所提供的实施例既不是干式变压器也不是简单线性分接开关概念特定的。本文所提供的实施例也可适用于油填充变压器和更复杂的分接开关概念。

Claims (19)

1.一种用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置(1),包括:
变压器,所述变压器包括:
变压器芯(2),包括至少一个芯柱(3a,3b,3c);以及
卷绕所述至少一个芯柱的每个的绕组(4a,4b,4c,5a,5b,5c),所述绕组从第一绕组端子(A)延伸到第二绕组端子(B),并且包括沿从所述第一绕组端子(A)延伸到第一中间端点(C)的第一导体(7)的第一绕组段以及沿从第二中间端点(D)延伸到所述第二绕组端子(B)的第二导体(8)的第二绕组段,其中所述第一中间端点(C)和所述第二中间端点(D)相互分离;
外部无源电气组件(Cext,1,Cext,2,11),连接在所述第一中间端点(C)与所述第二中间端点(D)或者所述第二绕组端子(B)之间,并且设置成减小所述中间端点间的电容和电感电压分布之间的有效差,使得减轻所述绕组中的瞬时电压振荡;
沿所述第一导体所设置的多个分接开关触点(9);以及
分接开关(10),可连接到所述第二中间端点(D)处的所述绕组与所述多个分接开关触点其中之一处沿所述第一导体的点(E)。
2.如权利要求1所述的变压器布置,其中,所述外部无源电气组件是外部电容器Cext,1,其连接到所述第一中间端点(C)与所述第二中间端点(D)之间的所述绕组。
3.如权利要求2所述的变压器布置,其中Cext,1 = 5–100 nF。
4.如权利要求2所述的变压器布置,其中优选地为Cext,1 = 5–10 nF。
5.如权利要求1所述的变压器布置,其中,所述外部无源电气组件是外部电容器Cext,2,其连接到所述第一中间端点(C)与所述第二绕组端子(B)之间的所述绕组。
6.如权利要求5所述的变压器布置,其中,Cext,2 = 0.1–2.0 nF。
7.如权利要求5所述的变压器布置,还包括:
外部电容分压器,连接到所述第一绕组端子(A)、所述第二中间端点(D)和所述第二绕组端子(B)。
8.如权利要求6所述的变压器布置,还包括:
外部电容分压器,连接到所述第一绕组端子(A)、所述第二中间端点(D)和所述第二绕组端子(B)。
9.如权利要求7所述的变压器布置,其中,所述外部电容分压器包括:
电容器Cext,3,连接到所述第一绕组端子(A)与所述第二中间端点(D)之间的所述绕组;以及
电容器Cext,4,连接到所述第二中间端点(D)与所述第二绕组端子(B)之间的所述绕组。
10.如权利要求8所述的变压器布置,其中,所述外部电容分压器包括:
电容器Cext,3,连接到所述第一绕组端子(A)与所述第二中间端点(D)之间的所述绕组;以及
电容器Cext,4,连接到所述第二中间端点(D)与所述第二绕组端子(B)之间的所述绕组。
11.如权利要求5所述的变压器布置,其中,Cext,3 = 0.1–2.0 nF和Cext,4 = 0.1–2.0 nF。
12.如权利要求5所述的变压器布置,其中,Cext,3 = Cext,4 = 1.0 nF。
13.如权利要求1所述的变压器布置,其中,所述外部无源电气组件是外部变阻器(11),其连接到所述第一中间端点(C)与所述第二中间端点(D)之间的所述绕组。
14.如权利要求13所述的变压器布置,其中,所述外部变阻器具有所述变压器基本绝缘水平BIL的5-30%的保护水平。
15.如权利要求13所述的变压器布置,还包括:
与所述外部变阻器串联连接的外部熔断器(12)。
16.如权利要求14所述的变压器布置,还包括:
与所述外部变阻器串联连接的外部熔断器(12)。
17.如权利要求1-16中的任一项所述的变压器布置,其中,所述绕组表示为第一绕组,所述变压器布置还包括:
在所述第一绕组与所述一个芯柱之间或者沿所述第一绕组的周围所卷绕的第二绕组。
18.如权利要求1-16中的任一项所述的变压器布置,其中,所述变压器是干式变压器。
19.如权利要求17中的任一项所述的变压器布置,其中,所述变压器是干式变压器。
CN201380066897.1A 2012-12-19 2013-11-19 用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置 Active CN104871267B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12198162.5A EP2747098B1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Transformer arrangement for mitigating transient voltage oscillations
EP12198162.5 2012-12-19
PCT/EP2013/074165 WO2014095206A1 (en) 2012-12-19 2013-11-19 Transformer arrangement for mitigating transient voltage oscillations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104871267A CN104871267A (zh) 2015-08-26
CN104871267B true CN104871267B (zh) 2017-03-15

Family

ID=47429650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380066897.1A Active CN104871267B (zh) 2012-12-19 2013-11-19 用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9953760B2 (zh)
EP (1) EP2747098B1 (zh)
KR (1) KR101591235B1 (zh)
CN (1) CN104871267B (zh)
BR (1) BR112015014196B1 (zh)
ES (1) ES2563109T3 (zh)
PL (1) PL2747098T3 (zh)
WO (1) WO2014095206A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2563109T3 (es) 2012-12-19 2016-03-10 Abb Research Ltd. Disposición de transformador para mitigar oscilaciones transitorias de la tensión
US9882373B2 (en) * 2014-11-21 2018-01-30 Abb Schweiz Ag System for protection of dry type transformers
ES2837975T3 (es) * 2018-02-15 2021-07-01 Abb Power Grids Switzerland Ag Aislamiento de transformadores no sumergidos en líquido
RU2688882C1 (ru) * 2018-08-27 2019-05-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) Управляемый шунтирующий реактор-автотрансформатор

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5005100A (en) * 1989-08-02 1991-04-02 Southwest Electric Company Transient-filtered transformer
CN1755883A (zh) * 2004-09-30 2006-04-05 松下东芝映象显示株式会社 彩色显像管装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3083331A (en) * 1959-12-16 1963-03-26 Ferranti Ltd Series parallel transformer winding arrangement
ES516519A1 (es) * 1981-11-09 1983-08-01 Gen Electric "sistema para efectuar la proteccion contra sobretensiones y para suprimir las oscilaciones de tension en un dispositivo electromagnetico".
EP0187983B1 (de) * 1985-01-15 1989-11-29 BBC Brown Boveri AG Filterschaltung mit ZnO-Ueberspannungsableitern
KR100519380B1 (ko) 2004-05-21 2005-10-06 염승엽 3상 무순단 탭전환 변압기 시스템
EP2133704B2 (de) * 2008-06-12 2015-12-02 ABB Technology AG Prüfanordnung zur Wechselspannungsprüfung von elektrischen Hochspannungskomponenten
US8300382B2 (en) * 2010-01-30 2012-10-30 Jack Jumper, Llc Portable transformer with safety interlock
ES2563109T3 (es) 2012-12-19 2016-03-10 Abb Research Ltd. Disposición de transformador para mitigar oscilaciones transitorias de la tensión

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5005100A (en) * 1989-08-02 1991-04-02 Southwest Electric Company Transient-filtered transformer
CN1755883A (zh) * 2004-09-30 2006-04-05 松下东芝映象显示株式会社 彩色显像管装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2747098B1 (en) 2015-12-16
KR101591235B1 (ko) 2016-02-02
EP2747098A1 (en) 2014-06-25
BR112015014196B1 (pt) 2021-01-26
PL2747098T3 (pl) 2016-06-30
WO2014095206A1 (en) 2014-06-26
BR112015014196A2 (pt) 2020-04-28
CN104871267A (zh) 2015-08-26
ES2563109T3 (es) 2016-03-10
US9953760B2 (en) 2018-04-24
KR20150090257A (ko) 2015-08-05
US20160189858A1 (en) 2016-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104871267B (zh) 用于减轻瞬时电压振荡的变压器布置
Ali Capacitor banks switching transients in power systems
Župan et al. Transients caused by switching of 420 kV three-phase variable shunt reactor
Sakamuri et al. Modeling and simulation of capacitor voltage transformer transients using PSCAD/EMTDC
Fernando et al. Lightning surges at distribution transformer secondary
Munji et al. Design and validation of pre-insertion resistor rating for mitigation of zero missing phenomenon
CN102721911B (zh) 一种用于变压器的冲击耐压试验方法及其系统
Srisongkram et al. Investigation on dielectric failure of high voltage equipment in substation caused by capacitor bank switching
CN104967107B (zh) 一种抑制间歇性弧光接地过电压的方法
Mokryani et al. Analysis of ferroresonance in a 20kV distribution network
CN205945048U (zh) 一种三相组合式过电压保护器
Ramamurthy et al. Shunt capacitor bank switching solutions for transient mitigation-design approach and EMTP simulations
CN206609912U (zh) 10kV电能计量装置的电压互感器模块及电能计量装置
Kauhaniemi et al. Switching overvoltages of shunt reactors when opening the circuit breaker
Shaban Metal oxide surge arrester: A tool for lightning stroke analysis
CN106129989A (zh) 一种三相组合式过电压保护器
Kumar et al. Evaluation of controlled switching of transformer in the presence of large capacitive component
CN220172856U (zh) 一种调匝式消弧线圈接地补偿及选线装置
Olson et al. Delayed Current Zero Crossing Phenomena During Switching of Shunt-Compensated Lines
Filipović-Grčić et al. Transients caused by switching of 420 kV three-phase variable shunt reactor
Zamanillo et al. Experimental study of the transfer of overvoltage surges through distribution transformers
Hackl et al. Switching overvoltages caused by shunt reactor switching and mitigation methods
Das et al. Harmonizing with the IEC: ANSI/IEEE Standards for High-Voltage Circuit Breakers
Moore et al. Switching transients in long AC cable connections to offshore wind farms
Sharma et al. Study and Analysis of Substation Mitigation Techniques Using MATLAB

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191125

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB Switzerland Co.,Ltd.

Address before: Zurich

Patentee before: ABB RESEARCH Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210623

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB grid Switzerland AG

Address before: Baden, Switzerland

Patentee before: ABB Switzerland Co.,Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Swiss Baden

Patentee after: Hitachi energy Switzerland AG

Address before: Swiss Baden

Patentee before: ABB grid Switzerland AG

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240114

Address after: Zurich, SUI

Patentee after: Hitachi Energy Co.,Ltd.

Address before: Swiss Baden

Patentee before: Hitachi energy Switzerland AG

TR01 Transfer of patent right