CN106373764B - 一种配电变压器有载调容调压系统 - Google Patents

一种配电变压器有载调容调压系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种配电变压器有载调容调压系统，属于电力设备技术领域。该系统包括高压侧的A、B和C相绕组，低压侧的a、b和c相绕组；A、B和C相绕组均具有调压抽头；A、B和C相绕组的调压抽头分别串联分接开关后连接在一起；A、B和C相绕组均由两个高压线圈组成，两个高压线圈的首尾两端和调压抽头位置均通过第一调容开关连接；a、b和c相绕组均由两个低压线圈组成，两个低压线圈的首尾两端均通过第二调容开关连接。本发明提供的配电变压器有载调容调压系统，采用反向并联的晶闸管作为配电变压器调容调压开关，可以自动且迅速调节配电变压器的容量与电压。在切换过程中，电流电压波动稳定，不会对电网和配网中的敏感用户产生影响。

Description

一种配电变压器有载调容调压系统
技术领域
本发明涉及一种配电变压器有载调容调压系统，属于电力设备技术领域。
背景技术
在我国广大农村与城郊配电网中，负荷季节性变化明显、峰谷差值大且电能质量低。因此设计一种自动有载调容调压的配电变压器是十分必要的。目前国内虽有载调容调压配电变压器投运，但大部分配电变压器仅有调压或调容功能。同时，目前我国的有载调压或调容配电变压器大多使用机械式开关。机械式开关具有切换速度慢、不能准确控制切换时间且有电弧产生等缺点。随着电力电子的蓬勃发展，电力电子元器件也朝着高电压、大电流、大容量的趋势发展。因此可以利用电力电子元器件作为调容调压配电变压器的开关。
申请号为201310100118.7的发明专利文件中公开了一种名为“一种自适应负荷配电变压器”的技术方案。该装置通过对电压电流以及无功的实时监测，实现调压、调容、平衡三相负荷以及就地无功补偿的功能。但是该发明调容接线采用星—三角变换，在不断电的情况下切换变压器容量会产生冲击电流，不易于实现自动控制；同时低压侧的电压也会产生较大的波动，对配电变压器的自动调压过程产生很大的影响，不利于调容调压的综合控制。
发明内容
本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点。提供一种应用电力电子开关作为分接开关的有载调容调压的配电变压器系统。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种配电变压器有载调容调压系统，包括:安装在配电变压器高压侧的A相绕组、B相绕组和C相绕组，安装在所述配电变压器低压侧的a相绕组、b相绕组和c相绕组；所述A相绕组、B相绕组和C相绕组均具有调压抽头；所述A相绕组、B相绕组和C相绕组的调压抽头分别串联分接开关后连接在一起；所述A相绕组、B相绕组和C相绕组均由两个高压线圈组成，两个高压线圈的首尾两端和所述调压抽头位置均通过第一调容开关连接；所述a相绕组、b相绕组和c相绕组均由两个低压线圈组成，两个低压线圈的首尾两端均通过第二调容开关连接；所述配电变压器的低压侧安装有电压互感器和电流互感器；所述电压互感器和电流互感器输出至控制系统；所述控制系统控制所述分接开关、第一电子开关和第二电子开关的通断；所述分接开关、第一调容开关和第二调容开关是由反向并联的两个晶闸管组成。
上述方案进一步的改进在于：所述分接开关并联有缓冲电路；所述缓冲电路包括串联的电阻和电容。
上述方案进一步的改进在于：所述调压抽头中包括有100%输出抽头；与该抽头连接的分接开关并联有过渡电路；所述过渡电路包括过渡电阻和与所述过渡电阻串联的过渡开关；所述过渡开关由反向并联的两个晶闸管组成；所述过渡开关由所述控制系统控制。
本发明提供的配电变压器有载调容调压系统，与现有的技术相比，采用反向并联的晶闸管作为配电变压器调容调压开关，可以自动且迅速调节配电变压器的容量与电压。在切换过程中，电流电压波动稳定，不会对电网和配网中的敏感用户产生影响。本发明采用并联绕组的方法通过改变绕组截面积的大小实现调容，且在不断电的情况下切换变压器的容量不会产生冲击电流、过渡过程平缓、电压波形稳定。可以实现调容调压的综合控制。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例的一个优选的实施例的变压器高压侧电路结构示意图。
图2是本发明实施例的一个优选的实施例的变压器低压侧电路结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的配电变压器有载调容调压系统，以±1X5%UN调压范围的配电变压器为例，该配电变压器包括3个抽头，分别为95%，100%和105%。如图1和图2所示，包括:安装在配电变压器高压侧的A相绕组、B相绕组和C相绕组，安装在配电变压器低压侧的a相绕组、b相绕组和c相绕组。A相绕组的三个调压抽头分别串联分接开关KV1.1、KV1.2和KV1.3后连接在一起，同样的，B相绕组的三个调压抽头分别串联分接开关KV2.1、KV2.2和KV2.3，C相绕组的三个调压抽头分别串联分接开关KV3.1、KV3.2和KV3.3，而后，各调压抽头分别串联各自的分接开关后连接在一起。
A相绕组、B相绕组和C相绕组均由两个高压线圈组成，两个高压线圈的首尾两端和调压抽头位置均通过第一调容开关连接；如图1中所示，本例中的尾端也即抽头，因此对于A相绕组来说，其线圈经过KC1.1、KC1.2、KC1.3和KC1.4连接；这样，A相绕组的线圈即被分割成了4部分，WA1和WA4并联，WA2和WA5并联，WA3和WA6并联。同样的，B相绕组和C相绕组的布置方式与A相绕组一致，如图1中所示，不再赘述。如图2，线圈a相绕组、b相绕组和c相绕组均由两个低压线圈组成，两个低压线圈的首尾两端均通过第二调容开关连接。分接开关、第一调容开关和第二调容开关是由反向并联的两个晶闸管组成。分接开关并联有缓冲电路；缓冲电路包括串联的电阻R0和电容C0，如图1中，所有的分接开关两端均需并联缓冲电路，用以保护晶闸管。
在A相绕组中与调压抽头中的100%抽头连接的分接开关并联有过渡电路；过渡电路包括过渡电阻R1和与过渡电阻R1串联的过渡开关KV1.4；B相绕组和C相绕组的布置方式与A相绕组一致，如图1中所示，不再赘述；过渡电路可以避免在切换触头的过程中两个分接开关同时导通，构成环流，产生极大的冲击电流。过渡开关由反向并联的两个晶闸管组成；过渡开关同样由控制系统控制。例如变压器运行后，KV1.2、KV2.2和KV3.2导通，如果低压侧监测的电压U2在95%UN到105%UN之间，则不需要切换分接头。如果低压侧监测到的电压低于95%UN，应使KV1.1、KV2.1和KV3.1导通，为保证在切换过程中变压器中的电流既不过流也不中断，因此在关断之前先导通KV1.4、KV2.4和KV2.4，再关断KV1.2、KV2.2和KV3.2，之后再导通KV1.1、KV2.1和KV3.1，最后关断KV1.4、KV2.4和KV2.4，完成一次分接头的切换。
为避免在切换变压器容量的过程中造成短时停电，本实施例通过并联绕组改变绕组的截面积从而实现调容功能。用反向并联的晶闸管组作为有载调容分接开关的切换开关，当配电变压器负荷过小时，调节变压器在小容量方式下运行，即所有调容开关均不动作。当配电变压器负荷过大时，调节变压器在大容量方式下运行，即触发开关KC1.1、KC2.2和KC3.3，以及低压侧的各开关，同时根据此时调压触头导通的情况决定导通哪电压等级的调容开关。如图1中，如果KV1.1、KV2.2和KV3.3导通，则导通KC1.2、KC2.2和KC2.3；此时，处于105%UN输出状态；同样的原理，100%UN和95UN分别启动对应开关。缓冲电路可以限制过电压和电压上升率。
配电变压器的低压侧安装有检测电路，该检测电路包括电压互感器和电流互感器以及数据采样模；数据采样模块处理由电流电压互感器收集到电流电压信号，并将信号传输到控制系统；电压互感器两端分别接在配电变压器低压侧中性点和低压侧任意一相（可以接在c相）之间，电流互感器接于低压侧任意一相上（可以接在c相）。利用数据采样模块数可获取低压侧电压U2和电流I2。再将监测到的数据传输给控制系统，控制系统获得的U2和I2与设定的整定值进行比较，决定配电变压器是否需要调压或调容。控制系统控制所有分接开关、过渡开关、第一调容子开关和第二调容开关的通断。
在配电变压器运行的过程中，如果低压侧监测到的电压低于95%UN，且电压持续时间t2v大于调压整定时间tedv时，应使105%UN对应的开关导通，为保证在切换过程中变压器中的电流既不过流也不中断，因此在关断之前先导通KV1.4、KV2.4和KV2.4，延时一段时间再关断KV1.2、KV2.2和KV3.2，延时一段时间再导通KV1.1、KV2.1和KV3.1，最后延时一段时间关断KV1.4、KV2.4和KV2.4完成一次分接头的切换。如果监测到的电压高于105%UN，分接开关应由KV1.2、KV2.2和KV3.2切换到KV1.3、KV2.3和KV3.3，应先导通KV1.4、KV2.4和KV2.4，延时一段时间关断KV1.2、KV2.2和KV3.2，延时一段再导通KV1.3、KV2.3和KV3.3，最后延时一段时间关断KV1.4、KV2.4和KV2.4。其他情况与以上相似，在此不再赘述。当在KV1.1、KV2.1和KV3.1导通的时检测到U2小于95%UN时，发出报警警告，不能继续调压。同理，当在KV1.3、KV2.3和KV3.3导通的时检测到U2大于105%UN时，发出报警警告，不能继续调压。
如果低压侧监测到的电流低于调容整定值Ieda，且电流持续时间t2a大于调容整定时间teda时，判断此时变压器是否在小容量方式下运行，若是，则不动作，若不是，则调节变压器在小容量方式下运行；如果检测到的电流大于调容整定值Ieda，且电流持续时间t2a大于调容整定时间teda时，判断此时变压器是否在大容量方式下运行，若是，则不动作，若不是，则调节变压器在大容量方式下运行。
在控制系统根据电压电流互感器输出测的电压电流信号，并对采集到的信号进行计算分析得出配电变压器低压侧的实际电压值U2与实际电流值I2。根据U2和I2的值以及调压调容流程来调节变压器低压侧的电压和变压器在哪种运行方式下运行，使变压器输出电压稳定同时实现降损的目的。
本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换形成的技术方案，均为本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种配电变压器有载调容调压系统，包括:安装在配电变压器高压侧的A相绕组、B相绕组和C相绕组，安装在所述配电变压器低压侧的a相绕组、b相绕组和c相绕组；其特征在于：所述A相绕组、B相绕组和C相绕组均具有95%调压抽头、100%调压抽头和105%调压抽头；所述A相绕组、B相绕组和C相绕组的95%调压抽头、100%调压抽头和105%调压抽头分别串联分接开关后连接在一起；所述A相绕组、B相绕组和C相绕组均由两个高压线圈组成，所述高压线圈具有95%调压抽头、100%调压抽头和105%调压抽头，所述A相绕组、B相绕组和C相绕组中的一个高压线圈的95%调压抽头、100%调压抽头和105%调压抽头即是所述A相绕组、B相绕组和C相绕组的95%调压抽头、100%调压抽头和105%调压抽头；
所述A相绕组的两个高压线圈的首端通过调容开关KC1.1连接，105%调压抽头通过调容开关KC1.2连接，100%调压抽头通过调容开关KC1.3连接，95%调压抽头通过调容开关KC1.4连接；
所述B相绕组的两个高压线圈的首端通过调容开关KC2.1连接，105%调压抽头通过调容开关KC2.2连接，100%调压抽头通过调容开关KC2.3连接，95%调压抽头通过调容开关KC2.4连接；
所述C相绕组的两个高压线圈的首端通过调容开关KC3.1连接，105%调压抽头通过调容开关KC3.2连接，100%调压抽头通过调容开关KC3.3连接，95%调压抽头通过调容开关KC3.4连接；
所述a相绕组、b相绕组和c相绕组均由两个低压线圈组成，所述a相绕组、b相绕组和c相绕组的两个低压线圈之间的首端和首端，尾端和尾端分别通过第一调容开关和第二调容开关连接；
当配电变压器工作在第一容量状态时，所述调容开关KC1.1、调容开关KC1.2、调容开关KC1.3、调容开关KC1.4、调容开关KC2.1、调容开关KC2.2、调容开关KC2.3、调容开关KC2.4、调容开关KC3.1、调容开关KC3.2、调容开关KC3.3、调容开关KC3.4、第一调容开关和第二调容开关均关闭；
当配电变压器工作在第二容量状态时，
所述调容开关KC1.1、KC2.1和 KC3.1导通，所述A相绕组中的调容开关KC1.2、调容开关KC1.3、调容开关KC1.4中有一个导通，所述B相绕组中的调容开关KC2.2、调容开关KC2.3、调容开关KC2.4中有一个导通，C相绕组中的调容开关KC3.2、调容开关KC3.3、调容开关KC3.4中有一个导通；所述第一调容开关和第二调容开关均导通；
所述第二容量状态的容量大于所述第一容量状态的容量；
所述配电变压器的低压侧安装有电压互感器和电流互感器；所述电压互感器和电流互感器输出至控制系统；所述控制系统控制所述分接开关、第一调容开关、第二调容开关、调容开关KC1.1、调容开关KC1.2、 KC1.3、调容开关KC1.4的通断；所述分接开关、第一调容开关、第二调容开关、调容开关KC1.1、调容开关KC1.2、 KC1.3、调容开关KC1.4是由反向并联的两个晶闸管组成。
2.根据权利要求1所述的配电变压器有载调容调压系统，其特征在于：所述分接开关并联有缓冲电路；所述缓冲电路包括串联的电阻和电容。
3.根据权利要求1所述的配电变压器有载调容调压系统，其特征在于：与所述100%调压抽头连接的分接开关并联有过渡电路；所述过渡电路包括过渡电阻和与所述过渡电阻串联的过渡开关；所述过渡开关由反向并联的两个晶闸管组成；所述过渡开关的通断由所述控制系统控制。
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