CN105513772B - 一种有载调容调压配电变压器 - Google Patents

Abstract

一种有载调容调压配电变压器，包括低压绕组和高压绕组，低压绕组分为I段、Ⅱ段和Ⅲ段，I段、Ⅱ段和Ⅲ段进行串联或并联组合引出作为低压过渡绕组；高压绕组中每相引出一个过渡绕组抽头，该抽头将高压绕组分为高压过渡绕组和调压段绕组；高压过渡绕组和低压过渡绕组的组合变比为9.5:0.4～10.5:0.4kV。将高压过渡绕组和低压过渡绕组接入调容调压变压器的切换过程中，当进行容量或电压档位切换时，将过渡绕组接入电路，实现调容开关和档位开关从电路中切除，使调容开关和档位开关动作时无电流。通过高压绕组“Y‑Δ”转换和低压绕组“串并联”转换实现调容目的，将变比组合接入调容调压变压器的切换过程中，以减少对调容调压开关的要求。

Description

一种有载调容调压配电变压器

技术领域

本发明涉及一种有载调容调压配电变压器，属于配电变压器技术领域。

背景技术

现有的有载调容变压器都是通过有载调容开关实现有载调容，而现有的有载调容开关大体分为两类，一类为电机作为动力源，另一类采用永磁机构作为动力源，以带动分接开关实现变压器高压绕组“Y-Δ”转换和低压绕组“串并联”转换，从而实现调容目的。

第一类调容开关采用电机带动转换，由于电机转动较慢，换容速度慢，为避免切换过程中断电，则必须在主副动触头之间用过渡电阻R 连接，该电阻很容易烧坏。为避免这种情况，还需有相应的保护装置，以致调容变压器体积较大，成本较高。换容时易产生电弧，长期使用造成高低压触点尤其是低压触点烧蚀严重，极易接触不良，绝缘油极易裂化，绝缘下降。 同时，传统的调容开关由于体积、外形等原因限制，一般布置于变压器一侧，导致低压引线过长其不平衡，造成变压器附加损耗增加、低压直阻不平衡等问题。

第二类调容开关通过永磁机构带动转换，又细分为两种结构，一种采用真空负控开关，在调容或调压过程中切断电源或负荷，实现不带电切换或小电流切换。但其切换过程中时，二次侧需断电，不符合切换时低压负载侧供电不中断要求。另一种加入过渡电阻，在切换过程中，由过渡电阻回路联通电路，保证供电连续性，同样会具有上述一类的缺点。

发明内容

针对现有有载调容变压器通过有载调容开关实现有载调容技术存在的不足，本发明提供一种能够降低有载调容变压器对有载开关的规格要求、降低变压器损耗的有载调容调压配电变压器。

本发明的有载调容调压配电变压器，采用以下技术方案：

该配电变压器，包括低压绕组和高压绕组，低压绕组分为I段、Ⅱ段和Ⅲ段， I段、Ⅱ段和Ⅲ段进行串联或并联组合引出作为低压过渡绕组；高压绕组中每相引出一个过渡绕组抽头，该抽头将高压绕组分为高压过渡绕组和调压段绕组，两段绕组通过真空开关连接；高压过渡绕组和低压过渡绕组的组合变比为9.5:0.4～10.5:0.4kV。

所述低压绕组中I段占线匝总数的27%，Ⅱ段和Ⅲ段并联时占线匝总数的73%，且Ⅱ段和Ⅲ段的线匝数相同，Ⅱ段和Ⅲ段的导线截面为I段导线截面的一半。

所述低压绕组中设置有三个转换开关，I段、Ⅲ段和第一转换开关依次串联连接，I段、第三转换开关和Ⅱ段依次串联连接，第一转换开关与第二转换开关之间连接有第三转换开关，Ⅱ段和第一转换开关均连接至低压绕组首头。

所述高压过渡绕组和低压过渡绕组的组合为以下三种组合之一：

第一种组合：低压绕组的Ⅱ和Ⅲ段并联后再与I段串联接入电路，高压绕组中一相的抽头与另一相首头依次连接组成“D”型接法；

第二种组合：低压绕组的I段和Ⅲ段串联接入电路，高压绕组中一相的抽头与另一相首头依次连接组成“D”型接法；

第三种组合：低压绕组的I段、Ⅱ段和Ⅲ段串联接入电路，高压绕组中三相的抽头连接到一起组成“Y”型接法。

第一种组合和第二种组合中的高压绕组中，每相绕组中通过一个过渡绕组抽头（X’ 、 Y’、Z’）使绕组分为高压过渡绕组和调压段绕组，两段绕组通过一个真空开关Kg3连接，调压段绕组中设置有调压抽头，各个调压抽头与档位开关Kg5连接，档位开关Kg5与调容开关Kg4连接，调容开关Kg4上设置有星触头和角触头；每相绕组中的首头连接有两个转换开关Kg1和Kg2，一相绕组中的过渡绕组抽头（X’、Y’、Z’）与下一相绕组中的转换开关Kg2连接；一相绕组中调容开关Kg4上的角触头与下一相绕组中的转换开关Kg1连接；三相绕组中调容开关Kg4上的星触头连接在一起。

第三种组合中的高压绕组中，每相绕组中通过一个过渡绕组抽头（X’ 、 Y’、Z’）使绕组分为高压过渡绕组和调压段绕组，两段绕组通过一个真空开关Kg3连接，调压段绕组中设置有调压抽头，各个调压抽头与档位开关Kg5连接，档位开关Kg5与调容开关Kg4连接，调容开关Kg4上设置有星触头和角触头，每相绕组中的首头连接有转换开关Kg1，过渡绕组抽头（X’ 、 Y’、Z’）连接有转换开关Kg2，且三相绕组中Kg2的另一端连接在一起；一相绕组中调容开关Kg4上的角触头与下一相绕组中的转换开关Kg1连接；三相绕组中的转换开关Kg2连接在一起；三相绕组中的星触头连接在一起。

将高压过渡绕组和低压过渡绕组接入调容调压变压器的切换过程中，当进行容量或电压档位切换时，将过渡绕组接入电路，实现调容开关和档位开关从电路中切除，使调容开关和档位开关动作时无电流。

需要说明的是，第二种组合和第三种组合进行调容调压切换时，低压过渡绕组接入电路，过渡绕组部分线段截面（如Ⅲ段）为大容量低压线圈的一半截面，当处于大容量档进行调压切换时，此部分线段承受2倍的过载，但由于切换时间很短（约20-40ms），完全可以满足要求。

本发明通过变压器高压绕组“Y-Δ”转换和低压绕组“串并联”转换，从而实现调容目的，由高低压绕组中引出一组变比为9.5:0.4～10.5:0.4kV的变比组合，通过开关通断顺序，将此变比组合接入调容调压变压器的切换过程中，以此代替开关的过渡电阻，以减少对调容调压开关的要求。

附图说明

图1是本发明实施例1和实施例3中低压绕组引线及切换示意图。

图2是本发明实施例1和实施例2中高压绕组引线结构和开关位置示意图。

图3是本发明实施例2中低压绕组引线及切换示意图

图4是本发明实施例3中高压绕组引线结构和开关位置示意图。

具体实施方式

本发明的有载调容调压配电变压器包括低压绕组和高压绕组，通过高压绕组的“Y-Δ”转换和低压绕组的“串并联”转换，实现调容目的。在此基础上通过特殊的出线结构，由变压器高压绕组和低压绕组中引出一组变比为9.5:0.4～10.5:0.4kV的变比组合，通过特殊的开关结构和通断顺序，将此变比组合接入调容调压变压器的切换过程中，代替开关的过渡电阻，以此减少对调容调压开关的要求。

实施例1

本实施例1中低压绕组如图1所示，由I段、Ⅱ段和Ⅲ段组成，其中I段占线匝总数的27%，Ⅱ段和Ⅲ段并联时占线匝总数的73%，且Ⅱ段和Ⅲ段的线匝数相同，Ⅱ段和Ⅲ段单段导线截面约为I段导线截面的一半。Ⅱ和Ⅲ段并联后再与I段串联作为大容量下的低压过渡绕组接入电路。I段的一个端点为中性点x，另一个端点与Ⅲ段的一个端点连接，连接点为x2，Ⅲ段的另一个端点为a2，Ⅱ段的两个端点为x1和a1。I段、Ⅲ段、第一转换开关Kd1和电源接点依次连接。I段和Ⅲ段的连接点x2、第三转换开关Kd3、Ⅱ段和电源接点依次连接。I段、I段和Ⅲ段的连接点x2、第三转换开关Kd3、第二转换开关Kd2、第一转换开关Kd3和电源接点依次连接。通过三个转换开关的开合控制对三段线匝进行串联或并联，以实现低压绕组的调容切换。三个切换开关采用真空泡，避免带电切换拉弧。

当第二转换开关Kd2闭合，第一转换开关Kd1和第三转换开关Kd3断开时，参见图1中的（1），形成I段、Ⅱ段和Ⅲ段串联的组合。此时电源接到a1上，通过Ⅱ段和Kd2连接到a2上，再通过Ⅲ段和I段接到中性点x上。这种三段串联状态下变压器为小容量状态，同时高压绕组处于“Y”连接，如图2所处于的开关状态。

当第一转换开关Kd1和第三转换开关Kd3闭合，第二转换开关Kd2断开时，参见图1中的（2），形成Ⅱ段和Ⅲ段并联后再与I段串联的组合。此时电源接到a1上，同时通过Kd1接到a2接头上，通过Ⅲ段和Ⅱ段接到x2上，再通过I段接到中性点x上。这种串并联状态下变压器为大容量状态，同时高压绕组处于“D”连接。

高压绕组采用多层圆筒式结构，如图2所示，分为A、B、C三相，每相绕组中通过一个抽头X’（Y’、Z’）分为高压过渡绕组A-X’（B-Y’、C-Z’）线圈和调压段绕组线圈X-X’（Y-Y’、Z-Z’），两段绕组通过一个真空开关Kg3连接。调压段绕组中设置有调压抽头，各个调压抽头与档位开关Kg5连接。档位开关Kg5与调容开关Kg4连接，调容开关Kg4上设置有星触头（星2）和角触头（角1），调容开关Kg4可在角1和星2两个触头间转换，实现“Y-Δ”转换。每一相绕组中的首头连接有两个转换开关Kg1和Kg2，每一相绕组中的首头连接Kg2组成“D”接法。一相绕组中的另一头与下一相绕组中的转换开关Kg2连接，具体是A相绕组中的X^，段与B相绕组的Kg2连接，B相绕组中的Y^，段与C相绕组的Kg2连接，C相绕组中的Z^，段与A相绕组的Kg2连接。一相绕组中调容开关Kg4的角触头与下一相绕组中的转换开关Kg1连接，具体是A相绕组中角1与B相绕组的Kg1连接，B相绕组中角1与C相绕组的Kg1连接，C相绕组中的角1与A相绕组的Kg1连接。三相绕组中调容开关Kg4的星触头连接在一起，即A相绕组的星2、B相绕组的星2和C相绕组的星2连接在一起。在切换过程中Kg1和Kg3同时断开，以实现调容开关Kg4或档位开关Kg5动作时无回路电流。

由于Kd1、Kd2、Kd3、Kg1、Kg2和Kg3均为真空开关，保证所有带电切换均在真空泡内完成，减少了切换拉弧和触头烧灼。同时降低了档位开关Kg5和调容开关Kg4的性能要求。

本实施例实现变压器小容量状态与大容量状态之间的切换（图1中的（1）与（2）之间切换）时，低压绕组需要将图1中的（1）变为（2），且高压绕组需形成“D”型接法；具体过程如下所述：

当变压器由小容量切换到大容量时，切换前，低压绕组处于图1中（1）状态，其中Kd1和Kd3处于断开状态，Kd2处于闭合状态。首先低压绕组的Kd1、Kd2和Kd3开关以及高压绕组的Kg1、Kg2和Kg3开关同时动作，具体为低压绕组Kd1、Kd3闭合，Kd2断开，将低压绕组的Ⅱ和Ⅲ段并联后再与I段形成串联（图1中的（1）变为（2））。同时高压绕组Kg1和Kg3断开，Kg2闭合，将高压绕组部分A-X’、B-Y’、C-Z’接入电路，且组成“D”型接法。此时由于Kg3断开，Kg4和Kg5基本无回路电流。然后高压绕组Kg4开关触头由星2切换到角1触头上，实现“Y-Δ”转换。最后高压绕组的Kg1和Kg3闭合，Kg2断开，切除高压过渡绕组部分。这样变压器就完成小容量切换到大容量的切换。

当变压器由大容量切换到小容量时：切换前，低压绕组处于图1中（2）状态，其中Kd1和Kd2处于闭合状态，Kd2处于断开状态。切换时，高压绕组Kg1、Kg2和Kg3开关同时动作。具体为高压绕组Kg1和Kg3断开，Kg2闭合，将高压绕组A-X’、B-Y’、C-Z’接入电路，且组成“D”型接法。然后高压绕组Kg4开关触头由角1切换到星2触头上，实现“Δ-Y”转换。最后低压绕组Kd1和Kd3断开，Kd2闭合（图1中的（1）），同时高压绕组Kg1和Kg3闭合，Kg2断开，切除过渡绕组。这样变压器就完成大容量切换到小容量的切换。

当变压器进行档位切换调节电压时，无论在小容量状态还是大容量状态，先将过渡绕组接入电路，组成“Dy”型接法，同时Kg3断开，此时Kg5档位开关在无电流情况下进行切换，完成后将过渡绕组切出并恢复到原先容量。

例如小容量状态时切换档位：低压绕组Kd1、Kd2和Kd3开关与高压绕组Kg1、Kg2和Kg3开关同时动作；具体为低压绕组Kd1、Kd3闭合，Kd2断开，将低压绕组切换到大容量下，同时高压绕组Kg1和Kg3断开，Kg2闭合将高压绕组A-X’、B-Y’和C-Z’接入电路，且组成“D”型接法。此时Kg3断开，Kg5档位可根据指令调节电压。档位开关Kg5切换完成后，低压绕组Kd1、Kd3断开，Kd2闭合，同时高压绕组Kg1和Kg3闭合，Kg2断开，切除高压绕组，完成档位切换。

当大容量下切换档位时，此时低压绕组状态符合低压过渡绕组要求，低压开关不动作，高压绕组Kg1和Kg3断开，Kg2闭合将高压绕组A-X’、B-Y’和C-Z’接入电路，且组成“D”型接法。然后Kg5档位可根据指令调节电压，Kg5切换完成后，高压绕组Kg1和Kg3闭合，同时Kg2断开，切除高压绕组，完成档位切换。

实施例2

本实施例中的低压绕组结构与实施例1中的低压绕组结构一样，只是切换方式不同，是将变压器低压绕组的I段和Ⅲ段串联引出作为低压过渡绕组，如图3所示。

本实施例1低压绕组中第一转换开关Kd1闭合，第二转换开关Kd2和第三转换开关Kd3断开时，参见图3中的（2），形成只有I段和Ⅲ段串联的组合，即本实施例的低压过渡绕组。此时电源通过Kd1接到a2接头上，通过Ⅲ段和I段接到中性点x上。

由于本实施例低压过渡绕组的总匝数等于实施例1低压过渡绕组的总匝数，高压绕组结构同实施例1的高压结构相同，只是在切换过程中各开关的动作顺序不同。

本实施例实现变压器小容量状态与大容量状态之间的切换（图3中的（1）与（3）之间切换）时，低压绕组需要将图3中的（1）先变为（2），再由（2）变为（3），且高压绕组需形成“D”型接法；具体过程如下所述：

当变压器由小容量切换到大容量时，切换前，低压绕组处于图3中（1）状态，其中Kd1和Kd3处于断开状态，Kd2处于闭合状态。首先低压绕组的Kd1和Kd2开关以及高压绕组的Kg1、Kg2和Kg3开关同时动作，具体为低压绕组Kd1闭合，Kd2断开，将低压绕组的a2-x接通（图3中的（1）变为（2））。同时高压绕组Kg1和Kg3断开，Kg2闭合，将高压绕组部分A-X’、B-Y’、C-Z’接入电路，且组成“D”型接法。此时由于Kg3断开，Kg4和Kg5无电流。然后高压绕组Kg4开关触头由星2切换到角1触头上，实现“Y-Δ”转换。最后低压绕组的Kd3闭合（图3中的（2）变为（3）），同时高压绕组的Kg1和Kg3闭合，Kg2断开，切除高压过渡绕组部分。这样变压器就完成小容量切换到大容量的切换。

当变压器由大容量切换到小容量时。切换前，低压绕组处于图3中（3）状态，其中Kd1和Kd3处于闭合状态，Kd2处于断开状态。切换时，低压绕组Kd3开关与高压绕组Kg1、 Kg2和Kg3开关同时动作，具体为低压绕组Kd3断开，将a2-x接通（图3中的（3）变为（2））。同时高压绕组Kg1和Kg3断开，Kg2闭合，将高压绕组A-X’、B-Y’、C-Z’接入电路，且组成“D”型接法。然后高压绕组Kg4开关触头由角1切换到星2触头上，实现“Δ-Y”转换。最后低压绕组Kd1断开，Kd2闭合（图3中的（2）变为（1）），同时高压绕组Kg1和Kg3闭合，Kg2断开，切除高压过渡绕组部分。这样变压器就完成大容量切换到小容量的切换。

当变压器进行档位切换调节电压时，无论在小容量状态还是大容量状态，先将过渡绕组接入电路，组成“Dy”型接法，同时Kg3断开，此时Kg5档位开关在无电流情况下进行切换，完成后将过渡绕组切出并恢复到原先容量。

实施例3

本实施例中的低压绕组结构与实施例1中的低压绕组结构一样，只是切换方式不同，是将变压器低压绕组的小容量状态作为低压过渡绕组，如图1所示。

根据低压过渡绕组匝数可得高压绕组处于“Y”连接，如图4所示的开关状态。

本实施例中的高压绕组，如图4所示，分为A、B、C三相，每相绕组中通过一个抽头X’（Y’、Z’）分为高压过渡绕组A-X’（B-Y’、C-Z’）线圈和调压段绕组线圈X-X’（Y-Y’、Z-Z’），两段绕组通过一个真空开关Kg3连接。调压段绕组中设置有调压抽头，各个调压抽头与档位开关Kg5连接。档位开关Kg5与调容开关Kg4连接，调容开关Kg4上设置有星触头（星2）和角触头（角1），调容开关Kg4可在角1和星2两个触头间转换，实现“Y-Δ”转换。每一相绕组的两端各连接一个转换开关Kg1和Kg2。一相绕组中的角触头与下一相绕组中的转换开关Kg1连接，具体是A相绕组中角1与B相绕组的Kg1连接，B相绕组中角1与C相绕组的Kg1连接，C相绕组中的角1与A相绕组的Kg1连接。三相绕组中的Kg2连接在一起，即A相绕组的Kg2、B相绕组的Kg2和C相绕组的Kg2连接在一起，组成“Y”接法。。三相绕组中的星触头连接在一起，即A相绕组的星2、B相绕组的星2和C相绕组的星2连接在一起。将调压段线圈与高压绕组用真空开关Kg3接通，在切换过程中Kg1和Kg3同时断开，以实现调容开关Kg4或调容选择开关Kg5动作时无回路电流。

本实施例实现变压器容量和档位的切换时，是将变压器小容量状态的低压绕组作为低压过渡绕组，如图1所示；而高压绕组需形成“Y”接法，如图4所示；具体过程如下所述：

当变压器由小容量切换到大容量时，由于切换前低压绕组已经接通，低压侧开关暂时不动作。高压绕组Kg1、Kg2和Kg3开关同时动作，具体为高压绕组Kg1和Kg3断开，Kg2闭合，将高压过渡绕组部分A-X’、B-Y’和C-Z’接入电路，且组成“Y”型接法。此时由于Kg3断开，Kg4和Kg5无电流。然后高压绕组Kg4开关触头由星2切换到角1触头上，实现“Y-Δ”转换。最后低压绕组Kd1、Kd2和Kd3以及高压绕组Kg1、Kg2和Kg3同时动作，具体为Kd1和Kd3闭合，Kd2断开（图1中的（2）），同时高压绕组Kg1和Kg3闭合，Kg2断开，切除过渡绕组。这样变压器就完成小容量到大容量的切换。

当变压器由大容量切换到小容量时。切换前，低压绕组处于图1中（2）状态，其中Kd1和Kd2处于闭合状态，Kd2处于断开状态。切换时，低压绕组Kd1、Kd2和Kd3开关以及高压绕组Kg1、Kg2和Kg3开关同时动作。具体为低压绕组Kd1和Kd3断开，Kd2闭合（图1中的（1）），将低压过渡绕组接通；同时高压绕组Kg1和Kg3断开，Kg2闭合，将高压绕组A-X’、B-Y’和C-Z’接入电路，且组成“Y”型接法。然后高压绕组Kg4开关触头由角1切换到星2触头上，实现“Δ-Y”转换。最后高压绕组Kg1和Kg3闭合，Kg2断开，切除高压绕组部分。这样变压器就完成大容量到小容量的切换。

当变压器进行档位切换调节电压时，跟调容的过程相似，都是将过渡绕组组合接入电路，同时将档位开关Kg5从电路中断开，实现无电流动作。

Claims (2)

1.一种有载调容调压配电变压器，包括低压绕组和高压绕组，其特征是，低压绕组分为I段、Ⅱ段和Ⅲ段， I段、Ⅱ段和Ⅲ段进行串并联组合引出作为低压过渡绕组；高压绕组中每相引出一个过渡绕组抽头，该抽头将高压绕组分为高压过渡绕组和调压段绕组，两段绕组通过真空开关连接；高压过渡绕组和低压过渡绕组的组合变比为9.5:0.4～10.5:0.4kV；

所述高压过渡绕组和低压过渡绕组的组合为以下三种组合之一：

第一种组合：低压绕组的Ⅱ和Ⅲ段并联后再与I段串联接入电路，高压绕组中一相的抽头与另一相首头依次连接组成“D”型接法；

第二种组合：低压绕组的I段和Ⅲ段串联接入电路，高压绕组中一相的抽头与另一相首头依次连接组成“D”型接法；

第三种组合：低压绕组的I段、Ⅱ段和Ⅲ段串联接入电路，高压绕组中三相的抽头连接到一起组成“Y”型接法；

所述第一种组合和第二种组合中的高压绕组中，每相绕组中通过一个过渡绕组抽头使绕组分为高压过渡绕组和调压段绕组，两段绕组通过第三真空开关（Kg3）连接，调压段绕组中设置有调压抽头，各个调压抽头与第五档位开关（Kg5）连接，第五档位开关（Kg5）与第四调容开关（Kg4）连接，第四调容开关（Kg4）上设置有星触头和角触头；每相绕组中的首头连接有第一转换开关（Kg1）和第二转换开关（Kg2），一相绕组中的过渡绕组抽头与下一相绕组中的第二转换开关（Kg2）连接；一相绕组中第四调容开关（Kg4）上的角触头与下一相绕组中的第一转换开关（Kg1）连接；三相绕组中第四调容开关（Kg4）上的星触头连接在一起。

2.根据权利要求1所述的有载调容调压配电变压器，其特征是，所述第三种组合中的高压绕组中，每相绕组中通过一个过渡绕组抽头使绕组分为高压过渡绕组和调压段绕组，两段绕组通过第三真空开关（Kg3）连接，调压段绕组中设置有调压抽头，各个调压抽头与第五档位开关（Kg5）连接，第五档位开关（Kg5）与第四调容开关（Kg4）连接，第四调容开关（Kg4）上设置有星触头和角触头，每相绕组中的首头连接有第一转换开关（Kg1），过渡绕组抽头连接有第二转换开关（Kg2），且三相绕组中第二转换开关（Kg2）的另一端连接在一起；一相绕组中第四调容开关（Kg4）上的角触头与下一相绕组中的第一转换开关（Kg1）连接；三相绕组中的第二转换开关（Kg2）连接在一起；三相绕组中的星触头连接在一起。