CN108922759B - 一种高压自动无功补偿非晶合金配电变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，包括三相高压初级线圈、三相低压次级线圈、第一组分接开关、第二组分接开关和无功补偿电容器，每相高压初级线圈上的第一组抽头分别通过对应的单相分接开关连接对应的无功补偿电容器，通过第一组分接开关控制变压器多抽头，调节电容器端电压，以达到自动无功补偿目的。每相高压初级线圈上的第二组抽头分别通过对应的第二单相分接开关相连接，改变每相高压初级线圈的匝数，即改变变压器变比，从而调节低压侧电压。而且，通过第一组分接开关和第二组分接开关的配合，实现电容器端电压和低压侧电压的配合调节。并且，变压器铁心采用三柱式非晶合金铁心，空载损耗得到大幅度下降，节能效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压自动无功补偿非晶合金配电变压器。
背景技术
配电网无功补偿点多面广，负荷分散，功率因数低。并联固定电容器组的补偿方法效果不好。其他补偿方式，如SVC、SVG技术复杂、投资过大，且产生谐波污染；分组投切装置分组无法过细，补偿效果差。
授权公告号为CN203632254U的中国专利文件公开了一种自动无功补偿智能配电变压器，包括三相高压初级线圈和三相低压次级线圈，每相高压初级线圈上均设置有一组抽头，每组抽头通过分接开关连接对应的电容器。分接开关与控制器连接，利用电容器无功功率与电压的关系，通过调节电容器端电压从而调节无功输出，完成无功补偿。该变压器虽然能够通过调节电容器端电压实现调节无功输出，但是，无法通过分接开关调节低压侧的电压。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，用以解决现有的变压器无法通过相应的分接开关调节低压侧电压的问题。
为实现上述目的，本发明包括以下技术方案。
一种高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，包括三相高压初级线圈、三相低压次级线圈、第一组分接开关和无功补偿电容器，所述第一组分接开关包括三个第一单相分接开关，每相高压初级线圈上均设置有第一组抽头，每相高压初级线圈上的第一组抽头分别通过对应的第一单相分接开关连接对应的无功补偿电容器，所述变压器还包括第二组分接开关，所述第二组分接开关包括三个第二单相分接开关，每相高压初级线圈上还均设置有第二组抽头，每相高压初级线圈上的第二组抽头分别通过对应的第二单相分接开关相连接，以改变每相高压初级线圈的匝数；所述变压器的铁心为三柱式非晶合金铁心。
通过第一组分接开关控制变压器多抽头，从而调节电容器端电压，以达到自动无功补偿的目的。并且，通过调节第二组分接开关来改变每相高压初级线圈的匝数，即改变变压器变比，从而调节低压侧电压。而且，通过第一组分接开关和第二组分接开关的配合，实现电容器端电压和低压侧电压的配合调节，在低压侧电压调节到一定值时，无功补偿均能够调节到适当值。而且，变压器铁心采用非晶合金带材，具体采用三柱式非晶合金铁心，空载损耗下降60％～70％，变压器成品的空载损耗只有硅钢配电变压器的30％-50％，节能效果显著，且与电容器进行组合，更加降低变压器运行中的损耗。另外，采用三相三柱结构型式与常规的三相五柱结构相比，器身结构更加窄小。
进一步地，所述变压器包括三相电压采集电路、三相电流采集电路和控制模块，所述三相电压采集电路和三相电流采集电路输出连接控制模块，所述控制模块控制连接所述第一组分接开关。
进一步地，所述变压器包括壳体，所述控制模块设置在壳体的左侧，所述第一组分接开关设置在所述控制模块的上方，所述无功补偿电容器设置在壳体的右侧。控制模块和无功补偿电容器分别设置在变压器壳体的两侧，实现强弱电分离，无功补偿电容器不会对控制模块造成电磁干扰，并且，第一组分接开关设置在控制模块附近，便于对第一组分接开关进行控制。另外，器身一侧放置第一组分接开关，另一侧放置无功补偿电容器，分接开关与电容器和三柱非晶器身的合理布置，制作出的变压器外形与常规同容量非晶合金变压器外形相当，更适合国网公司配变台区成套设备的安装与使用。
进一步地，所述壳体上引出第一接线套管，所述无功补偿电容器的上端引出第二接线套管，所述第一接线套管和第二接线套管通过电缆连接。
进一步地，所述壳体上设置有用于引出三相高压初级线圈的高压套管和用于引出三相低压次级线圈的低压套管。
进一步地，所述壳体上设置有接线盘，所述三相电压采集电路和三相电流采集电路通过所述接线盘输出连接所述控制模块。
进一步地，所述铁心端面敷设有环氧树脂。
附图说明
图1是无励磁调压分接开关的原理示意图；
图2是变压器原理示意图；
图3是变压器主视图；
图4是变压器俯视图；
图5是变压器器身主视图；
图6-a是三柱式非晶合金铁心主视图；
图6-b是三柱式非晶合金铁心左视图；
图6-c是图6-a中A-A剖面图；
图7-a是绕组主视图；
图7-b是绕组左视图；
图7-c是绕组俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本实施例提供一种高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，包括三相高压初级线圈、三相低压次级线圈、第一组分接开关、无功补偿电容器和第二组分接开关。第一组分接开关和第二组分接开关均对应三相高压初级线圈。三相高压初级线圈包括三个单相高压初级线圈，对于任意一个单相高压初级线圈，每相高压初级线圈上均设置有第一组抽头和第二组抽头，第一组抽头包括至少一个抽头，第二组抽头包括至少一个抽头，当然，为了实现有效调节，本实施例中，第一组抽头包括至少两个抽头，第二组抽头包括至少两个抽头。因此，对于任意一个单相高压初级线圈，该单相高压初级线圈设置有两处分接区，每处分接区对应一组抽头。
本实施例将第一组分接开关称为有载调压分接开关，有载调压分接开关包括三个第一单相分接开关，将第一单相分接开关称为单相有载调压分接开关，每相高压初级线圈上的第一组抽头分别通过对应的单相有载调压分接开关连接对应的无功补偿电容器。将第二组分接开关称为无励磁调压分接开关，无励磁调压分接开关包括三个第二单相分接开关，将第二单相分接开关称为单相无励磁调压分接开关，每相高压初级线圈上的第二组抽头分别通过对应的单相无励磁调压分接开关相连接。图1为第二组分接开关的原理图，各第二单相分接开关具有分接点的一端对应连接各单相高压初级线圈的第二组抽头，各第二单相分接开关的另一端相连接。
如图2所示，给出上述方案的一种具体实例。如图2所示，变压器联结组别为Yyn0方式。三相高压初级线圈Y接，第一处分接区的抽头，即A相高压初级线圈的第一组抽头有A1-A7，B相高压初级线圈的第一组抽头有B1-B7，C相高压初级线圈的第一组抽头有C1-C7，相邻两个抽头间绕组匝数约为绕组总匝数的5％-8％。这些抽头分别连接到各相有载调压分接开关的对应接点上(图2上只标出每相一个抽头的接线，其他与此同理，在此省略)，且各相有载调压分接开关为各相无功补偿电容器提供接点，电容器接成Y形接线。当有载调压分接开关选择某一档位时，该档位处电压即是电容器的端电压。
如图2所示，第二处分接区抽头，即A相高压初级线圈的第二组抽头有X1-X5，B相高压初级线圈的第二组抽头有Y1-Y5，C相高压初级线圈的第二组抽头有Z1-Z5，这里将三个第二单相分接开关集成为一个三相旋钮分接开关，各相抽头分别连接无励磁调压分接开关的对应接点(图2上只标出每相一个抽头的接线，其他与此同理，在此省略)，无励磁调压分接开关内部Y接，可通过调节无励磁调压分接开关的档位来调节高低压绕组变比，从而调节低压侧电压。
另外，低压绕组yn接。
因此，三相高压初级线圈有两个分接区，其中一个分接区抽头连接有载调压分接开关，并通过有载调压分接开关连接Y接电容器组；另一个分接区抽头连接无励磁调压分接开关，可通过调节开关档位调节低压侧电压。
为了实现无功补偿的自动控制，变压器中设置有三相电压采集电路、三相电流采集电路和控制模块，其中，三相电压采集电路和三相电流采集电路用于采集变压器三相电压和电流数据，这里，三相电压采集电路和三相电流采集电路设置在低压侧，如图2所示。三相电压采集电路和三相电流采集电路输出连接控制模块，控制模块控制连接有载调压分接开关。本实施例中，控制模块包括微控制器和有载调压分接开关控制器，微控制器采集低压侧电压、电流、功率因数等信号，并向有载调压分接开关控制器发出动作信号，有载调压分接开关控制器控制有载调压分接开关调节档位，从而调节电容器组电压，以达到自动无功补偿的目的。
如图3所示，1为微控制器，2为有载调压分接开关控制器，微控制器1和有载调压分接开关控制器2装在变压器油箱9侧壁的不锈钢箱子中，而且，微控制器1和有载调压分接开关控制器2布置在油箱9的左侧。油位计3具备标示变压器油位和压力释放功能。有载调压分接开关4通过电缆与有载调压分接开关控制器2连接，为有载调压分接开关4提供电源和动作信号，可以在变压器负载时调节电压档位，从而调节输出电压。有载调压分接开关4设置在微控制器1和有载调压分接开关控制器2所在箱子的上方。三相电压采集电路和三相电流采集电路通过CT接线盘5连接微控制器1，将低压侧采集到的电压和电流信号通过CT接线盘5输出给微控制器1。变压器油箱9上设置有高压套管6和低压套管7，作用是将油箱9内的三相高压初级线圈和三相低压次级线圈引出到油箱9外，起连接和绝缘作用。无功补偿电容器8共三只，装在油箱9壁上的不锈钢箱子中，接成Y形，且无功补偿电容器8布置在油箱9右侧。油箱9上引出第一接线套管，无功补偿电容器8的上端引出第二接线套管，第一接线套管和第二接线套管通过电缆连接。油箱9的材料为钢板，它是保护变压器器身的外壳，也是盛油的容器，又是装配变压器外部结构件的骨架，同时通过变压器油10将器身损耗产生的热量以对流和辐射的方式散至大气中。如图4所示，无励磁分接开关11通过变换绕组分接头来改变变压器变比，从而调节低压侧电压。
如图5所示，夹件11的材料为钢板或型钢，用以固定绕组14和铁心12。铁心12为三柱式非晶合金铁心，铁心12采用三柱式非晶合金铁心时变压器成品的空载损耗只有硅钢配电变压器的30％-50％，节能效果显著。器身绝缘件13包括各类绝缘件和压板等，主要作用是为绕组14对铁心12提供绝缘，并通过夹件11和拉螺杆固定绕组14。电流互感器15装在低压侧，为微控制器1提供电流信号。CT接线盘16(即图3中的CT接线盘5)用于将低压侧采集到的电压、电流信号接至微控制器1。高压各相分接头分别接在有载调压分接开关17(即图3中的有载调压分接开关4)的各相接头上，并且有载调压分接开关17为每相电容器提供一个接头，分别通过右侧两组六个套管(也可通过美式电缆头)连接无功补偿电容器8。
图6-a至6-c为三柱式非晶合金铁心，其中：21为大非晶合金铁心，22为小非晶合金铁心，23为非晶合金铁心，24为非晶合金铁心环氧树脂层。三柱式非晶合金铁心23可为单层，即由2个小非晶合金铁心22和1个大非晶合金铁心21组成；也可为双层或多层，所需要铁心数量为单层时的2倍或多倍。单个非晶合金铁心23由非晶合金带材经过剪切、卷绕、端面环氧树脂固化、退火等工序制成，整个非晶合金铁心端面除了铁心下部搭接区以外都有约2mm的环氧树脂24，其作用是固化非晶合金铁心23，器身装配时不易产生碎片，变压器短路时非晶合金铁心23可以起到支撑绕组14的作用。
图7-a至图7-c为以A相为例的绕组示意图，其中：31为低压绕组，32为高压绕组，33为高低压绕组油道，34为高压绕组半油道，35为低压绕组半油道，36为低压绕组尾头连接铜排，37为低压绕组首头连接铜排，38为高压绕组抽头。低压绕组31由铜箔、层绝缘、端绝缘在矩形模具上绕制多层构成。铜箔焊接低压绕组首头连接铜排37后开始绕制，绕制时每层间用点胶纸或其他绝缘材料作为层绝缘隔开，且用纸板条或点胶纸条作为端绝缘绕在铜箔上下端面上。绕制时在规定位置加入低压绕组半油道35，低压绕组半油道35为纸板条粘贴在点胶纸上制成，其作用是提供低压绕组31散热的油流通道。低压绕组铜箔尾端焊接低压绕组尾头连接铜排36引出。
低压绕组31绕制完毕后，在其外层先裹上一层0.5mm纸板，再裹上高低压绕组油道33，最后裹上两层0.5mm纸板。高低压绕组油道33为纸板条粘贴在点胶纸上制成，其作用是提供高低压绕组散热的油流通道，并起到高低压绕组间绝缘的作用。
高压绕组32由绝缘导线、层绝缘、端绝缘在高低压绕组油道33外侧的纸板上绕制多层构成。绕制时每层间用点胶纸或其他绝缘材料作为层绝缘隔开，且用纸板条作为端绝缘绕在高压绕组32上下端面上。绕制时在规定位置加入高压绕组半油道34，高压绕组半油道34为纸板条粘贴在点胶纸上制成，其作用是提供高压绕组32散热的油流通道。
高压绕组抽头38在高压绕组32内部附加皱纹纸管或者其他绝缘轴向抽出到绕组端部。以A相为例，首先轴向抽出首头A，首头A引向高压套管，再抽出A1-A7抽头，分别连接有载调压分接开关对应接头，相邻两个抽头间绕组匝数约为绕组总匝数的5％-8％，最后抽出X1-X5抽头，分别连接无励磁分接开关对应接头。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，包括三相高压初级线圈、三相低压次级线圈、第一组分接开关和无功补偿电容器，所述第一组分接开关包括三个第一单相分接开关，每相高压初级线圈上均设置有第一组抽头，每相高压初级线圈上的第一组抽头分别通过对应的第一单相分接开关连接对应的无功补偿电容器，其特征在于，所述变压器还包括第二组分接开关，所述第二组分接开关包括三个第二单相分接开关，每相高压初级线圈上还均设置有第二组抽头，每相高压初级线圈上的第二组抽头分别通过对应的第二单相分接开关相连接，以改变每相高压初级线圈的匝数，通过第一组分接开关和第二组分接开关的配合，实现电容器端电压和低压侧电压的配合调节，在低压侧电压调节到一定值时，无功补偿均能够调节到适当值；所述变压器的铁心为三柱式非晶合金铁心。
2.根据权利要求1所述的高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，其特征在于，所述变压器包括三相电压采集电路、三相电流采集电路和控制模块，所述三相电压采集电路和三相电流采集电路输出连接控制模块，所述控制模块控制连接所述第一组分接开关。
3.根据权利要求2所述的高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，其特征在于，所述变压器包括壳体，所述控制模块设置在壳体的左侧，所述第一组分接开关设置在所述控制模块的上方，所述无功补偿电容器设置在壳体的右侧。
4.根据权利要求3所述的高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，其特征在于，所述壳体上引出第一接线套管，所述无功补偿电容器的上端引出第二接线套管，所述第一接线套管和第二接线套管通过电缆连接。
5.根据权利要求3所述的高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，其特征在于，所述壳体上设置有用于引出三相高压初级线圈的高压套管和用于引出三相低压次级线圈的低压套管。
6.根据权利要求3所述的高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，其特征在于，所述壳体上设置有接线盘，所述三相电压采集电路和三相电流采集电路通过所述接线盘输出连接所述控制模块。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的高压自动无功补偿非晶合金配电变压器，其特征在于，所述铁心端面敷设有环氧树脂。
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