CN108736360A - 一种一体化有载调容调压配电台区 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种一体化有载调容调压配电台区，包括变压器和低压配电装置；变压器包括有载调容调压开关、高低压绕组及高低压套管；高压套管用于连接高压绕组与高压供电线路；有载调容调压开关包括调容触头和调压触头；低压套管与低压绕组电气连接，且其从变压器的侧壁引出，与低压配电装置电气连接；低压配电装置包括：进出线单元、智能台区终端、测量电流互感器及铜排；进线单元通过铜排与低压套管电气连接；智能台区终端与低压套管电气连接以获取低压侧电压；进线单元通过铜排与出线单元连接，测量电流互感器套设在铜排上以测量低压供电线路上的电流，并传输给智能台区终端以使其根据电流及低压侧电压控制有载调容调压开关进行调容和/或调压。
Description
技术领域
本发明涉及配电技术领域，尤其涉及一种一体化有载调容调压配电台区。
背景技术
配电台区建设是一项综合性的复杂工程，目前配电台区建设及运行现状存在如下问题：1)配变容量不匹配、低电压问题严重。农村电网负荷呈较强的季节性分布特点，通常其配电变压器配置容量小、负载波动大，长时间处于轻载和空载运行，存在“大马拉小车”和严重过载现象，“低电压”问题严重影响用户电能质量；2)建设难度大、建设周期长。现场安装设备多；设备之间关联多；需考虑的问题多；出错概率高。现场勘查、基础施工、辅材准备等周期较长；配变与配电箱吊装、横担抱箍等辅材检查导致工作量增大；3)安装差异性明显、外观不美观。各地配电台区安装方式差异性明显，且安装方式无统一性，布局凌乱，线路纵横交错，并且设备杂、接线乱，视线差。因此，亟需研制一种有载调容调压配电台区。
发明内容
为克服现有配电台区建设及运行存在的问题与不足，本发明实施例提供一种一体式有载调容调压配电台区。通过采用标准化设计、工厂化加工、装配式建设等新技术新工艺，有效提升配电台区的建设效率和建设规范，解决配电台区运行存在问题，从而保证配电网供电可靠性和电压合格率。所述配电台区包括变压器和低压配电装置，所述变压器的侧壁与低压配电装置固定连接；
所述变压器包括有载调容调压开关、高压绕组、低压绕组、铁芯、低压套管、高压套管及油箱；所述高压绕组、低压绕组套设在铁芯上，并浸没在油箱中；所述高压套管用于连接所述高压绕组与高压供电线路；所述有载调容调压开关包括调容触头和调压触头，调容触头与高压绕组的调容抽头、低压绕组的调容抽头分别连接，调压触头与高压绕组的调压抽头连接；所述低压套管与低压绕组电气连接，且低压套管从所述变压器的侧壁引出，与所述低压配电装置电气连接；
所述低压配电装置包括：台区进线单元、台区出线单元、智能台区终端、测量电流互感器及铜排；所述台区进线单元通过铜排与所述低压套管电气连接；所述智能台区终端与所述低压套管电气连接，以获取低压侧电压；所述台区进线单元通过所述铜排与所述台区出线单元连接，所述测量电流互感器套设在铜排上；所述台区出线单元与低压供电线路电气连接；所述测量电流互感器用于测量低压供电线路上的电流，并传输给所述智能台区终端；所述智能台区终端用于根据所述电流及低压侧电压控制所述有载调容调压开关进行调容和/或调压。
在一个实施例中，所述低压配电装置还包括：计量电流互感器、台区计量装置和无功补偿装置；其中，所述计量电流互感器套设在所述铜排上，并与所述台区计量装置连接；所述无功补偿装置的进线端与所述铜排连接；所述无功补偿装置还与所述智能台区终端连接，在所述智能台区终端的控制下，实现无功需量自动投切。
在一个实施例中，所述台区进线单元包含熔断器式隔离开关，所述熔断器式隔离开关的极限分段能力不小于30kA；所述台区出线单元包含断路器或剩余电流动作保护器，所述断路器或剩余电流动作保护器的短路分断能力不小于35kA。
在一个实施例中，所述测量电流互感器的精度不低于0.5S级。
在一个实施例中，所述计量电流互感器的精度不低于0.2S级。
在一个实施例中，所述无功补偿装置包含电容器组和避雷器，其中，所述电容器组的补偿容量为所述变压器的额定容量的30％。
在一个实施例中，所述智能台区终端上至少设有USB接口、串口、WiFi模块、ZigBee无线模块、GPRS模块、光纤通信模块中的一种，用于与外部设备通信。
在一个实施例中，所述高压套管包括硅橡胶电力电缆头；所述低压套管中中性线套管的载流量与相线套管的载流量相同。
在一个实施例中，所述有载调容调压开关为机械式开关，包括弹簧机构或永磁机构。
在一个实施例中，所述低压配电装置的外壳采用不锈钢材料制作，所述外壳的防护等级不小于IP44。
利用本发明实施例供的一体化有载调容调压配电台区，可以有效解决配网中存在的“大马拉小车”、严重过载及“低电压”等现象，使配电变压器在始终满足负荷需求及供电电压合格的情况下以经济方式运行，从而有效保证配电网供电可靠性和电压合格率。并且，本发明实施例提供的一体化有载调容调压配电台区，通过标准化设计、工厂化加工、装配式建设，简化了安装流程、节省了占地面积，有效提升配电台区的建设效率和建设规范，改善配电台区运维水平，提升配电台区的智能化水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一体化有载调容调压配电台区的原理示意图；
图2为本发明实施例一体化有载调容调压配电台区的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例一体化有载调容调压配电台区的原理示意图，如图1所示，该配电台区包括一体化设置的变压器和低压配电装置，其中变压器的侧壁与低压配电装置固定连接，在一体化设置时，可以按照图2设置变压器与低压配电装置，1指代变压器，2指代低压配电装置。其中，变压器主要用于升降压，实现电能传输，低压配电装置主要用于实现变压器电气参数的监测和电能的分配等功能。
在一实施例中，变压器为有载调容调压配电变压器，包括有载调容调压开关、高压绕组、低压绕组、铁芯、低压套管、高压套管及油箱。高压绕组分为A、B、C三相绕组，每相高压绕组分别套装在铁芯上；低压绕组分为a、b、c三相绕组，也分别套装在铁芯上。并且，套装了高压绕组和低压绕组的铁芯浸没在变压器油箱中。
高压套管用于连接高压绕组与高压供电线路，如图1所示，高压套管例如可以与10kV供电线路电气连接。低压绕组与低压套管电气连接，低压套管从变压器的侧壁引出，与低压配电装置电气连接，用于电气连接低压绕组侧与低压配电装置。其中，低压绕组出线分为四路，分别为a相、b相、c相、o相四路出线，分别如图1所示。
有载调容调压开关至少包括一调容触头和一调压触头(图1中未示出)，其中，调容触头与高压绕组的调容抽头及低压绕组的调容抽头分别连接，调压触头与高压绕组的调压抽头连接。
低压配电装置包括：台区进线单元、台区出线单元、智能台区终端、测量电流互感器及铜排。台区进线单元通过铜排与低压套管电气连接，并且台区进线单元经还通过铜排与台区出线单元连接，测量电流互感器(即图1中所示的测量CT)套设在铜排上。智能台区终端与低压套管电气连接，以获取低压侧电压。台区出线单元与低压供电线路电气连接，例如图1所示的0.4kV的低压供电线路。台区进线单元、测量电流互感器台区出线单元分别与智能台区终端连接，测量电流互感器用于测量低压供电线路上的电流，并传输给智能台区终端，智能台区终端用于根据测量传感器传来的电流及所获取的低压侧电压控制有载调容调压开关进行调容和/或调压。
本发明实施例仅以容量为315(100)kVA的有载调容调压配电变压器为例，说明一体化有载调容调压配电台区的调容、调压过程，以更好地理解本发明的内容，但并非作为对本发明的限定。
调容：配电变压器在小容量100kVA下的额定电流为Inx，升容门限值设为k1Inx，降容门限值设为k2Inx，其中，0＜k2＜k1＜1，k1、k2可根据实际需要设定。当测量电流互感器测量到配电变压器的负载电流大于k1Inx时，智能台区终端则通过有载调容调压开关中的调容触头将该配电变压器调为大容量方式下运行，即运行在315kVA方式下；当配电变压器负载电流小于k2Inx时，智能台区终端再通过有载调容调压开关中的调容触头将该配电变压器调为小容量方式下运行。
调压：设整定电压为Ux，默认值为390V。低压三相稳定电压为Uw，Uw为低压三相线电压的平均值，调压精度为k，其中1.5％＜k＜10％。当Uw大于Ux×(1+k)时，智能台区终端通过有载调容调压开关的调压触头对配电变压器进行降压操作；当Uw小于Ux×(1-k)时，智能台区终端再通过有载调容调压开关的调压触头对该配电变压器进行升压操作。
其中，当同时出现需要调容的情况和需要调压的情况时，调容操作优先，不允许同时进行调容操作和调压操作。
利用本发明实施例供的一体化有载调容调压配电台区，可以有效解决配网中存在的“大马拉小车”、严重过载及“低电压”等现象，使配电变压器在始终满足负荷需求及供电电压合格的情况下以经济方式运行，从而有效保证配电网供电可靠性和电压合格率。并且，本发明实施例提供的一体化有载调容调压配电台区，通过标准化设计、工厂化加工、装配式建设，简化了安装流程、节省了占地面积，有效提升配电台区的建设效率和建设规范，改善配电台区运维水平，提升配电台区的智能化水平。
在一个实施例中，上述的有载调容调压配电变压器具有大小两种容量，且大小容量比接近为3:1，高压分接范围为±2×2.5％，变压器的额定容量可选200(63)kVA、315(100)kVA、400(125)kVA。在大容量时，变压器的高压绕组为三角形联结，联结组别为Dyn11，低压绕组为并联结构；在小容量时，变压器的高压绕组为星型联结，联结组别为Yyn0，低压绕组为串联结构。
在一个实施例中，高压套管采用美式套管，配置全绝缘、全屏蔽、可触摸型冷缩肘型硅橡胶电缆头。低压套管采用纯陶瓷套管，该套管的中性线载流量与相线的载流量相同，即o相套管选型与a、b、c相的套管的载流量相同，以保证低压侧三相平衡，防止中性线被烧毁。
在本发明实施例中，上述铁芯结构为叠铁芯，材料可选用优质高磁密取向冷轧硅钢片。高压绕组和低压绕组的材料可选用无氧半硬铜材料制造的铜线或铜箔；油箱采用纹波片油箱；有载调容调压开关采用机械式开关，包括弹簧机构或永磁机构，其切换三相不同期性不大于4ms，切换过程在20ms～40ms内完成，且保持低压侧供电连续性。
另外，在本发明实施例中，低压配电装置的外壳采用304不锈钢或SMC材料(即玻璃钢材料)制作，其中，该外壳的防护等级不小于IP44。
在一个实施例中，上述的低压配电装置还包括计量电流互感器(如图1所示计量CT)、台区计量装置和无功补偿装置，分别用来计量电费并完成无功补偿。其中，台区计量装置套设在铜排上，并与台区计量装置连接。台区计量装置采用具备全电子式电能表，具有数据采集、汇总计算、数据存储和调阅、远程传输和防窃电等功能。无功补偿装置的进线端与铜排连接(进行无功补偿时，将无功补偿在铜排上)，并且无功补偿装置还与智能终端连接，用于在智能台区终端的控制下，根据无功需量自动投切。无功补偿装置可以采用智能电容器组，补偿容量按照变压器额定容量的30％进行配置，通过智能台区终端对其进行控制，实现无功需量自动投切。无功补偿装置中还设置有避雷器，防止雷电过电压、操作浪涌电压和其他顺泰过电压服交流电源系统和用电设备造成损坏。上述的计量电流互感器通过铜排穿心与台区计量装置连接，台区计量装置与智能台区终端连接，计量电流互感器将测量到的低压侧的电流送至台区计量装置，以进行电费计量，台区计量装置将计量得到的电费信息送至智能台区终端。
在一个实施例中，上述的台区进线单元包含熔断器式隔离开关，极数为3P，可为a、b、c三相线路提供断路保护，该熔断式隔离开关的极限分断能力不能小于30kA。台区出线单元包含短路器或者剩余电流动作保护器，极数为3P+N，可为a、b、c、o四相线路提供短路保护，其短路分断能力不能小于35kA。因此，台区进线单元和台区出线单元除具备投切正常负荷的控制功能外，还具备过流、过负荷等异常跳闸的基本保护功能。
在一个实施例中，上述测量电流互感器的精度不得低于0.5S级，计量电流互感器的精度不得低于0.2S级。
在一个实施例中，上述的无功补偿装置包含电容器组和避雷器，其中，电容器组的补偿容量为变压器的额定容量的30％。
在一个实施例中，上述的智能台区终端上至少设有USB接口、串口、WiFi模块、ZigBee无线模块、GPRS模块、光纤通信模块中的一种，支持多种通信规约，可满足智能台区终端与不同系统、设备的互联需求，可以实现就地数据下载、数据查看和参数整定，同时还可以将运行数据发送至远端监控中心，实现远程监控功能。
本发明实施例提供的智能台区终端集变压器监测、电能集抄、有载调容调压控制、无功补偿控制、进出线单元控制、故障判断于一体。
本发明实施例可以通过标准化设计、工厂化加工、装配式建设，实现变压器与低压单元的集成组合。本发明的应用将有效提升配电台区的建设效率，有效解决配网中存在的“大马拉小车”、严重过载及“低电压”等现象，使配电台区中变压器在始终满足负荷需求及供电电压合格的情况下以经济方式运行。对提升配电台区建设效率、降低配电网综合损耗与设备造价、提高配电网供电可靠性和电压合格率等具有显著成效。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述配电台区包括变压器和低压配电装置，所述变压器的侧壁与低压配电装置固定连接；
所述变压器包括有载调容调压开关、高压绕组、低压绕组、铁芯、低压套管、高压套管及油箱；所述高压绕组、低压绕组套装在铁芯上，并浸没在油箱中；所述高压套管用于连接所述高压绕组与高压供电线路；所述有载调容调压开关包括调容触头和调压触头，调容触头与高压绕组的调容抽头、低压绕组的调容抽头分别连接，调压触头与高压绕组的调压抽头连接；所述低压套管与低压绕组电气连接，且低压套管从所述变压器的侧壁引出，与所述低压配电装置电气连接；
所述低压配电装置包括：台区进线单元、台区出线单元、智能台区终端、测量电流互感器及铜排；所述台区进线单元通过铜排与所述低压套管电气连接；所述智能台区终端与所述低压套管电气连接，以获取低压侧电压；所述台区进线单元通过所述铜排与所述台区出线单元连接，所述测量电流互感器套设在铜排上；所述台区出线单元与低压供电线路电气连接；所述测量电流互感器用于测量低压供电线路上的电流，并传输给所述智能台区终端；所述智能台区终端用于根据所述电流及低压侧电压控制所述有载调容调压开关进行调容和/或调压。
2.根据权利要求1所述的一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述低压配电装置还包括：计量电流互感器、台区计量装置和无功补偿装置；其中，
所述计量电流互感器套设在所述铜排上，并与所述台区计量装置连接；所述无功补偿装置的进线端与所述铜排连接；所述无功补偿装置还与所述智能台区终端连接，在所述智能台区终端的控制下，实现无功需量自动投切。
3.根据权利要求1所述的一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述台区进线单元包含熔断器式隔离开关，所述熔断器式隔离开关的极限分段能力不小于30kA；所述台区出线单元包含断路器或剩余电流动作保护器，所述断路器或剩余电流动作保护器的短路分断能力不小于35kA。
4.根据权利要求1所述的一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述测量电流互感器的精度不低于0.5S级。
5.根据权利要求2所述的一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述计量电流互感器的精度不低于0.2S级。
6.根据权利要求2所述的一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述无功补偿装置包含电容器组和避雷器，其中，所述电容器组的补偿容量为所述变压器的额定容量的30％。
7.根据权利要求1所述的一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述智能台区终端上至少设有USB接口、串口、WiFi模块、ZigBee无线模块、GPRS模块、光纤通信模块中的一种，用于与外部设备通信。
8.根据权利要求1所述的一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述高压套管包括硅橡胶电力电缆头；所述低压套管中中性线套管的载流量与相线套管的载流量相同。
9.根据权利要求1所述的一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述有载调容调压开关为机械式开关，包括弹簧机构或永磁机构。
10.根据权利要求1所述的一体化有载调容调压配电台区，其特征在于，所述低压配电装置的外壳采用不锈钢材料制作，所述外壳的防护等级不小于IP44。
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