CN107170567B - 一种同期隔离变压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器领域，为解决电力系统的解列冲击造成的孤网运行的振荡或非周期性失步，提供了一种同期隔离变压器，包括三个结构相同的单相三绕组变压器，分别为第一单向绕组变压器、第二单向绕组变压器和第三单向绕组变压器；每个单相三绕组变压器均包括铁芯和三个独立绕组，铁芯电磁参数与电网系统的运行条件匹配，三个的独立绕组分别为网侧绕组、自备电源侧绕组和第三绕组；第一单向绕组变压器、第二单向绕组变压器和第三单向绕组变压器的第三绕组串联构成开口三角形。

Description

一种同期隔离变压器

技术领域

本发明涉及变压器领域，具体为一种同期隔离变压器。

背景技术

“大电网、大电厂、大机组、高电压输电、高度自动控制”是我国电力系统的现状，而这种大电网的电力系统可增强系统整体资源配制与抵御故障的能力。但是，系统在大扰动下维持频率稳定的能力却在不断恶化，局部电网故障、极端天气或地质灾害的发生以及人为操作失误均可能导致与主网联系薄弱的地区电网与主网解列，形成孤网运行的状态。

孤网是小容量电网从大电网中解列以后形成的区域孤立电网。我国现在常用的35KV的大电网由于未充分考虑企业自备电厂孤网的独立运行稳定性，所以每次系统解列冲击都会造成孤网运行的振荡或非周期性失步，每次孤网失步都给企业造成很大的经济损失。所以解决企业自备电厂非并网(即孤网)的稳定运行，以及充分发挥自备电厂发电设备的效能，降低用电成本就势在必行。

发明内容

本发明意在提供一种可以实现与电力系统同期隔离且无扰动切换的同期隔离变压器。

本发明提供基础方案是：一种同期隔离变压器，包括三个结构相同的单相三绕组变压器，每个单相三绕组变压器均包括铁芯和三个独立绕组，三个独立绕组分别为网侧绕组、自备电源侧绕组和第三绕组；

第一单向绕组变压器、第二单向绕组变压器和每个单向绕组变压器的第三绕组串联构成开口三角形。

本方案中提供的同期隔离变压器的优势在于：在用户电网由电力系统供电时，用户电网与电力系统同步运行，此时同期隔离变压器作为系统中的一个备用电源，并没有与用户的电网接通；在当用户电网从电力系统中解列出来后，用户电网与电力系统不再同步运行，利用变压器和电力系统允许的短期非同步运行的性能，此时的用户电网的电源由电力系统切换到同期隔离电压器进行供电，而与电力系统失去同步的用户电网此时重新与变压器进入到同步震荡过程中，最后实现同步运行，达到无扰动的并入运行，即实现同期隔离无扰动的切换，且切合快速保证了电力系统的稳定，避免了每次系统解列的冲击造成的孤网运行的振动或非周期性失步，保证了用户电网运行的稳定性，让用户电网的效能得到了充分的发挥，降低了用电成本。

进一步，单相三绕组变压器的网侧绕组、自备电源侧绕组均采用多层圆筒式。多层圆筒式绕组指的是将线匝以由内向外的螺线形绕制在铁芯上，相较单层的绕组形式而言，多层的绕组形式可以保证线圈的紧密，线圈不容易松开，而且圆筒形式的绕组与冷却介质的接触面积最大，因此可以保证变压器具备良好的冷却效果。

进一步，单相三绕组变压器的铁芯上设置有外撑条，第三绕组绕制在外撑条上。外撑条作为绕组的层间支撑和绝缘，而且外撑条与铁芯之间还形成了散热油道，保证了变压器的正常运行。

进一步，网侧绕组和自备电源侧绕组串联。网侧绕组和自备电源侧绕组串联后，网侧绕组和自备电源侧绕组的电流流向一致，不会产生环流，减少了变压器的损耗。

进一步，外撑条绕铁芯圆周等间距设置。等间距设置的外撑条布局合理，幅向受力均匀，结构也稳定。

进一步，单相三绕组变压器的中性点的接地方式采用经消弧线圈接地方式或直接接地方式。中性点采用采用经消弧线圈接地方式或直接接地方式，此时的中性点没有直接与地连接，这样一来，即使在发生单相接地时，系统电压还是会保持平衡，而且故障电流比较小，系统在单相接地时，仍可以运行1～2小时，不影响供电，故可大大提高供电的可靠性。

附图说明

图1为本发明一种同期隔离变压器实施例的示意图；

图2为对比例中电厂一连接的炼钢厂的电压频率测量图；

图3为对比例中电厂二连接的炼钢厂的电压频率测量图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：第一单向绕组变压器1、第二单向绕组变压器2、第三单向绕组变压器3。

实施例：

如图1所示的同期隔离变压器，额定容量为603KVA，频率为50HZ，包括三个结构相同的单相三绕组变压器，分别为第一单向绕组变压器1、第二单向绕组变压器2和第三单向绕组变压器3；每个单相三绕组变压器均包括铁芯和三个独立绕组，铁芯的磁通密度选取0.979T，三个的独立绕组分别为网侧绕组、自备电源侧绕组和第三绕组；

其中，网侧额定电压为35+3×2.5％～-2.5％kV，匝数为1304；

自备电源测额定电压为35KV，匝数为1212；

第三绕组额定电压为100/3V，匝数为2；

单相三绕组变压器的网侧绕组、自备电源侧绕组均采用多层圆筒式，且网侧绕组与自备电源侧绕组串联，单相三绕组的铁芯圆周等分设置有外撑条，第三绕组在单相三绕组变压器的铁芯外撑条上绕制；单相三绕组变压器的中性点经消弧线圈接地或直接接地；

第一单向绕组变压器1、第二单向绕组变压器2和第三单向绕组变压器3的第三绕组串联构成开口三角形。

对比例：

与实施例不同的是，本对比例中采用的变压器，额定容量为603KVA，频率为50HZ。选定接入同一个大电网的炼钢厂一和炼钢厂二，两个炼钢厂的用电参数一样，电场一接入实施例中的变压器，电厂二接入对比例中的变压器，大电网对两个炼钢厂进行供电；

在同一个时间点，断开两个炼钢厂与大电网接通并与各自连接的电压器通，即此时由各自的变压器对炼钢厂进行供电，同时对炼钢厂的电压频率进行测量和记录，记录结果分别如图2和图3所示。

对比图2和图3，在大电网停止供后两个炼钢厂同时从大电网中脱离出来，再分别由变压器进行供电后，炼钢厂的用电频率开始跟各自的变压器频率变同步，其中，炼钢厂一在 0.6s后，便实现了同步运行并且达到了额定频率，而炼钢厂二在0.8s时候才实现了与变压器的同步，同步时间比实施例中的时间长，而且用电频率与额定频率也有所减少。由此可见，本发明中的同期隔离变压器实现同期隔离无扰动的切换，且切合快速保证了电力系统稳定。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种同期隔离变压器，其特征在于：包括三个结构相同的单相三绕组变压器，分别为第一单相绕组变压器、第二单相绕组变压器和第三单相绕组变压器，每个所述单相三绕组变压器均包括铁芯和三个独立绕组，三个所述的独立绕组分别为网侧绕组、自备电源侧绕组和第三绕组；

所述第一单相绕组变压器、第二单相绕组变压器和第三单相绕组变压器的第三绕组串联构成开口三角形；

所述单相三绕组变压器的网侧绕组、自备电源侧绕组均采用多层圆筒式。

2.根据权利要求1所述的一种同期隔离变压器，其特征在于：所述单相三绕组变压器的铁芯上设置有外撑条，第三绕组绕制在外撑条上。

3.根据权利要求2所述的一种同期隔离变压器，其特征在于：所述网侧绕组和所述自备电源侧绕组串联。

4.根据权利要求2所述的一种同期隔离变压器，其特征在于：所述外撑条绕所述铁芯圆周等间距设置。

5.根据权利要求1所述的一种同期隔离变压器，其特征在于：所述单相三绕组变压器的中性点的接地方式采用经消弧线圈接地方式或直接接地方式。

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