CN105914009A - 兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器，铁芯由不闭合的铁芯环和可移动的组合铁芯块构成，组合铁芯块由铁芯块与非导磁材料制成的芯子并联粘合一起形成，低压线圈端接电流检测单元，电流检测单元输出信号控制推动结构运动，推动结构通过推杆推动组合铁芯块在运动轨道中运动，组合铁芯块中铁芯块运动到不闭合的铁芯环缺口处时，与铁芯环合并，形成完整闭合的铁芯进行变压器工作，组合铁芯块中芯子运动到不闭合的铁芯环缺口处时，改变磁阻使得电气设备的对外性能改变。在正常情况下作为变压器使用而在故障情况下作为短路电抗器使用，在作为电抗器使用时不改变低压侧的绕组数量，而且短路水平很高，能够耐受很大的短路电流。

Description

兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器
技术领域
本发明涉及一种电力设备，特别涉及一种兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器。
背景技术
在目前的电力配电网中短路电流越来越大，有的地方短路电流甚至超过了断路器的开断能力。因此配电系统需要限制短路电流。目前在配网中除了安装限流器，还用合理的接线方式和运行方式来降低短路电流。但是另一种常用的限制短路电流的方法就是采用高阻抗的配电变压器。这种变压器有多种结构，但是每一种都有不同的优点和缺点（文献1：国内的变压器厂家、保定的天威保变的 康爱花等，“110kV高阻抗双绕组变压器的设计”，山西电力，2011年4月第二期）。对比文献2（发明的名称：高阻抗变压器 发明人：孔庆一;孙树敏;赵永志 申请号：200820024766.3 申请人：山东电力设备厂 国际类型：H01F27/40;|H01F30/12 申请日期：2008.06.27）是给与低压侧串联的限流电抗器上并联一个开关。当用作变压器时开关是合上的，将电抗器短接；而用作高阻抗时开关是打开的。这个方法忽视了一个原理性的问题：当开关打开把电抗器即很多绕组串联进变压器的低压侧时，低压侧的总匝数就会增多，变压器高压侧和低压侧的电压比是高压侧的绕组匝数与低压侧的绕组匝数之比，这样新的变压器（尽管这时候是希望用作高阻抗值的电抗器）高压侧和低压侧的变比关系发生了变化，低压侧的输出电压就会增大。
发明内容
本发明是针对在正常情况下作为变压器使用而在故障情况下作为高阻抗的短路电抗使用的高阻抗变压器存在改变低压侧的绕组数量的问题，提出了一种兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器，在正常运行时电抗小，对系统电压的影响小，方便系统调压及维持电压水平，而且正常运行时损耗小；而在系统出现故障时可以根据故障的大小或者严重程度来给系统提供不同的限流电抗，限制系统中的短路电流，而且还不改变低压侧的绕组数量，直接克服了文献2的原理上的缺陷。
本发明的技术方案为：一种兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器，包括高压线圈、低压线圈和铁芯，铁芯由两部分组成，一部分为不闭合的铁芯环，另一部份为可移动的组合铁芯块，组合铁芯块由铁芯块与一个同样高度的非导磁材料制成的芯子并联粘合一起形成，组合铁芯块置于带限位卡的运动轨道内，组合铁芯块高度与运动轨道宽度匹配，运动轨道垂直置于不闭合的铁芯环缺口处，推动结构通过推杆与组合铁芯块中的芯子连接，低压线圈端接电流检测单元，电流检测单元输出信号控制推动结构运动，推动结构通过推杆推动组合铁芯块在运动轨道中运动，组合铁芯块中铁芯块运动到不闭合的铁芯环缺口处时，与铁芯环合并，形成完整闭合的铁芯进行变压器工作，组合铁芯块中芯子运动到不闭合的铁芯环缺口处时，磁阻变大，从而电抗变大，限制短路电流。
所述非导磁材料制成的芯子为不容易变形的大理石芯子。
所述低漏抗电力变压器在系统无故障的正常情况时，不闭合的铁芯环和可移动的组合铁芯块中的铁芯块合并成完整闭合的铁芯，铁芯全部由铁磁材料组成,磁路的磁阻小；在系统的低压侧有故障时，推动结构快速将铁芯中可移动的组合铁芯块中的铁芯块推离完整闭合的铁芯，使整个磁路的磁阻增大, 铁芯对外表现变成大电抗,限制短路电流。
所述低漏抗电力变压器在系统低压侧有故障时，推动结构在故障50毫秒以内将铁芯中可移动的组合铁芯块中的铁芯块推离完整闭合的铁芯。
本发明的有益效果在于：本发明兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器，在正常情况下作为变压器使用而在故障情况下作为短路电抗器使用，在作为电抗器使用时不改变低压侧的绕组数量，而且短路水平很高，能够耐受很大的短路电流。
附图说明
图1为本发明兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器结构示意图。
具体实施方式
电力变压器的常规组成部分包括高压及低压线圈和铁芯，为了实现变压器和短路电抗器两种结构，设计特殊的铁芯结构，如图1所示兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器结构示意图，铁芯由两部分组成，一部分为不闭合的铁芯环1，另一部份为可移动的组合铁芯块，组合铁芯块由铁芯块2与一个同样高度的大理石芯子3或其它不容易变形的非导磁材料并联粘合一起形成，可移动的组合铁芯块中铁芯块2与另一部份铁芯环1合并后为完整闭合的铁芯，组合铁芯块置于带限位卡的运动轨道7内，组合铁芯块高度与运动轨道宽度匹配，推动结构5通过推杆4与组合铁芯块中大理石芯子3连接，低压线圈端接电流检测单元6，电流检测单元6输出信号控制推动结构5运动，正常时按照电力变压器运行工作时将组合铁芯块推入磁路中，使组合铁芯块中铁芯块2与另一部份铁芯环1合并，形成完整闭合的铁芯，作为变压器正常工作，当检测单元6检测出低压侧有短路时立即将组合铁芯块推进，使大理石芯子3推入磁路中，相当于空气间隙推入变压器磁路中，这样磁阻增大，就能限制短路电流。实质是改变变压器内部的磁通路径，作为低漏抗电力变压器用时磁路中无空气间隙，漏磁小，而作为大容量限流电抗用时磁路中有空气间隙，磁阻大，阻抗大。
检测单元6能快速地检测出故障后，输出控制信号到推动结构5，推动结构5可以是永磁机构，也可以是其它直动式机构，也可以是快速斥力机构。通过高端数控机床加工完全可以实现铁芯块及大理石块在轨道中的无摩擦运动。运动部件及检测部分可以放在变压器外部，这样不影响变压器的散热效果，也可以放在变压器本体内。可以在变压器的顶部或者侧面或者其他合适的位置都行。
所述变压器在系统无故障的正常情况铁芯全部由铁磁材料组成,磁路的磁阻很小；而在系统的低压侧有故障时运动机构可以快速将铁芯中的铁磁材料变成不导磁的非铁磁材料,而使得整个磁路的磁阻增大,对外表现出很大的电抗,从而变成了大电抗,能够限制短路电流。这种设备不仅具备正常情况下作为变压器运行而且能够在故障情况下作为电抗器运行，并且不饱和，限制短路电流的能力强。
通过快速运动机构改变变压器铁芯的磁路及磁阻,使得正常情况下漏抗很小、电压损失很低的变压器在故障时能在最多50毫秒以内快速转换成一个可以限制短路电流的限流电抗器。

Claims (4)

1.一种兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器，包括高压线圈、低压线圈和铁芯，其特征在于，铁芯由两部分组成，一部分为不闭合的铁芯环，另一部份为可移动的组合铁芯块，组合铁芯块由铁芯块与一个同样高度的非导磁材料制成的芯子并联粘合一起形成，组合铁芯块置于带限位卡的运动轨道内，组合铁芯块高度与运动轨道宽度匹配，运动轨道垂直置于不闭合的铁芯环缺口处，推动结构通过推杆与组合铁芯块中的芯子连接，低压线圈端接电流检测单元，电流检测单元输出信号控制推动结构运动，推动结构通过推杆推动组合铁芯块在运动轨道中运动，组合铁芯块中铁芯块运动到不闭合的铁芯环缺口处时，与铁芯环合并，形成完整闭合的铁芯进行变压器工作，组合铁芯块中芯子运动到不闭合的铁芯环缺口处时，磁阻变大，从而电抗变大，限制短路电流。
2.根据权利要求1所述兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器，其特征在于，所述非导磁材料制成的芯子为不容易变形的大理石芯子。
3.根据权利要求1或2所述兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器，其特征在于，所述低漏抗电力变压器在系统无故障的正常情况时，不闭合的铁芯环和可移动的组合铁芯块中的铁芯块合并成完整闭合的铁芯，铁芯全部由铁磁材料组成,磁路的磁阻小；在系统的低压侧有故障时，推动结构快速将铁芯中可移动的组合铁芯块中的铁芯块推离完整闭合的铁芯，使整个磁路的磁阻增大, 铁芯对外表现变成大电抗,限制短路电流。
4.根据权利要求3所述兼具限流电抗器功能的低漏抗电力变压器，其特征在于，所述低漏抗电力变压器在系统低压侧有故障时，推动结构在故障50毫秒以内将铁芯中可移动的组合铁芯块中的铁芯块推离完整闭合的铁芯。
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