CN109378200A - 一种有载调容调压光伏变压器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种有载调容调压光伏变压器，在变压器本体100上设置有载调容调压开关300和控制装置200，控制装置200与变压器本体100和有载调容调压开关300连接，能够实时地采集变压器本体100的二次侧电压和二次侧电流，然后分别根据所采集的二次侧电压和二次侧电流，通过控制有载调容调压开关300实现对变压器本体100的调压与调容操作，从而使得有载调容调压光伏变压器能够与光伏发电的特性相匹配，即在空载运行时将有载调容调压光伏变压器调节为小容量运行，有效地避免了光伏发电系统长期运行时产生较大的空载损耗。

Description

一种有载调容调压光伏变压器

技术领域

本申请涉及新能源光伏发电技术领域，特别涉及一种有载调容调压光伏变压器。

背景技术

随着环境的污染和能源的日益短缺，以太阳能为核心能源的发电事业得到了突飞猛进的发展，将来有可能成为全世界能源供应主体。光伏发电是一种利用光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光子的一种发电技术。

光伏发电系统只有在中午阳光最强时出力最大，早晨和傍晚出力很小，而夜间出力降到零，也就是说光伏发电系统只有在阳光强烈的7：00-20:00的时间段内满负荷发电，而在夜晚将无法发电。而传统的光伏变压器采用常规的无励磁升压箱变(箱式变压器)，这种变压器的与光伏发电的特性不匹配，导致光伏发电系统长期运行时造成很大的空载损耗。

发明内容

基于此，有必要针对传统的光伏变压器会导致光伏发电系统长期运行造成很大的空载损耗的问题，提供一种有载调容调压光伏变压器。

一种有载调容调压光伏变压器，所述有载调容调压光伏变压器包括：变压器本体；控制装置，所述控制装置连接所述变压器本体；有载调容调压开关，所述有载调容调压开关连接所述控制装置，所述有载调容调压开关连接所述变压器本体；所述控制装置用于采集所述变压器的二次侧电压和二次侧电流，并根据所述二次侧电压向所述有载调容调压开关发送调压信号，根据所述二次侧电流向所述有载调容调压开关发送调容信号；所述有载调容调压开关用于根据所述调压信号对所述变压器本体进行调压，根据所述调容信号对所述变压器进行调容。

在一个实施例中，所述变压器本体包括铁芯和绕组，所述绕组上设置有引线，所述控制装置和所述有载调容调压开关分别通过对应的引线与所述绕组连接。

在一个实施例中，所述有载调容调压光伏变压器还包括箱体和底座，所述箱体设置于所述底座，所述箱体包括低压室和油箱，所述控制装置设置于所述低压室，所述变压器本体和所述有载调容调压开关设置于所述油箱的内部。

在一个实施例中，所述有载调容调压光伏变压器还包括设置于所述低压室的低压套管、低压柜和辅助干式变压器，所述变压器本体通过所述低压套管与所述低压柜连接，所述辅助干式变压器通过所述低压套管与所述变压器本体连接。

在一个实施例中，所述有载调容调压光伏变压器还包括设置与所述低压室的烟雾报警器。

在一个实施例中，所述油箱包括变压器油箱和负荷开关油箱，所述负荷开关油箱和所述变压器油箱通过穿墙套管连接，所述变压器本体和所述有载调容调压开关设置于所述变压器油箱。

在一个实施例中，所述箱体还设置有高压室，所述有载调容调压光伏变压器还包括设置于所述高压室中高压断路器的跳闸线圈的行程开关。

在一个实施例中，所述有载调容调压光伏变压器还包括散热器，所述散热器设置于所述油箱的外表面。

在一个实施例中，所述散热器为片式散热器。

在一个实施例中，所述有载调容调压开关为10kV级有载调容调压开关。

上述有载调容调压光伏变压器，在变压器本体上设置有载调容调压开关和控制装置，控制装置与变压器本体和有载调容调压开关连接，能够实时地采集变压器本体的二次侧电压和二次侧电流，然后分别根据所采集的二次侧电压和二次侧电流，通过控制有载调容调压开关实现对变压器本体的调压与调容操作，从而使得有载调容调压光伏变压器能够与光伏发电的特性相匹配，即在空载运行时将有载调容调压光伏变压器调节为小容量运行，有效地避免了光伏发电系统长期运行时产生较大的空载损耗。

附图说明

图1为一实施例中有载调容调压光伏变压器的结构示意图；

图2为一实施例中变压器本体的绕组连接示意图；

图3为另一实施例中变压器本体的绕组连接示意图；

图4为一实施例中有载调容调压光伏变压器结构图；

图5为另一实施例中有载调容调压光伏变压器结构图；

图6为又一实施例中有载调容调压光伏变压器结构图；

图7为一实施例中变压器本体与有载调容调压开关位置关系示意图；

图8为一另实施例中变压器本体与有载调容调压开关位置关系示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。

请参阅图1，一种有载调容调压光伏变压器，包括：变压器本体100；控制装置200，控制装置200连接变压器本体100；有载调容调压开关300，有载调容调压开关300连接控制装置200，有载调容调压开关300连接变压器本体100；控制装置200用于采集变压器的二次侧电压和二次侧电流，并根据二次侧电压向有载调容调压开关300发送调压信号，根据二次侧电流向有载调容调压开关300发送调容信号；有载调容调压开关300用于根据调压信号对变压器本体100进行调压，根据调容信号对变压器进行调容。

具体地，有载调容调压开关300是一种在负载情况下用来改变变压器绕组分接连接位置的调容调压装置，其原理是在保证不中断负载电流的情况下，实现变压器绕组中分接头时间的切换，从而改变绕组的匝数，即改变变压器的电压比，从而实现调容调压的目的。有载调容调压开关300设置于变压器本体100，并且与变压器本体100相连接，当有载调容调压开关300接收到控制装置200发送的调容信号或调压信号之后能够及时的控制变压器本体100进行相应的动作。

可以在理解，在一个实施例中，变压器本体100包括铁芯和绕组(包括高压绕组和低压绕组)，其中绕组上设置有引线(即分接头)，有载调容调压开关300通过引线与变压器本体100相连接。控制装置200能够采集变压器本体100的二次侧电压和二次侧电流(分别为三相电压和三相电流)，并且将采集得到的二次电压与预设的电压阈值进行比较，当所采集的二次侧电压超出预设电压阈值时，控制装置200向有载调容调压开关300发送调压信号，通过调压信号控制有载调容调压开关300的分接头与变压器本体100的不同抽头连接，达到调节电压的目的；同时，将采集得到的二次侧电流与预设的电流阈值相比较，当二次侧电流中的电流最大一相数值小于预设的电流阈值时，控制装置200向有载调容调压开关300发送降容信号，使有载调容调压开关300动作，调整变压器本体100进入低容量运行状态；当二次侧电流中的电流最大一相数值大于等于预设的电流阈值时，控制装置200向有载调容调压开关300发送升容信号，调整变压器本体100进入高容量运行状态。应当指出的是，在一个实施例中，预设的电流阈值为变压器本体100小容量运行时的电流值的60％，可以理解，在其它实施例中，预设的电流阈值还可以是其它数值，只要能够体现变压器的负载情况，从而及时调整变压器本体100的运行容量即可。

在一个实施例中，请参阅图2-图3(左侧均为高压绕组，右侧均为低压绕组且以其中一相为例)，当有载调容调压开关300接收到降容指令时，控制变压器本体100采用三分之一的容量进行运行，以达到减少空载时的能量损耗。具体地，有载调容调压开关300接收到降容信号之后，控制变压器本体100的高压绕组的连接连接方式由图2所示的大容量连接方式改为图3所示的小容量连接方式，即由三角形连接改为星形连接，同时低压绕组中并联连接的两段改为串联连接方式的方式。由于高压绕组电压降低和低压绕组线匝增加的倍数相同，从而保持输出电压稳定不变，但此时连接方式的改变使得线圈匝数增加了1.73倍，铁芯磁通密度大幅度降低，硅钢片单位损耗变小，空载损耗和空载电流也大幅下降，从而大大降低了变压器的空载时的无功损耗和有功损耗，具体地小容量连接方式时的空载无功损耗小于大容量连接方式时空载无功损耗的1/10，小容量连接方式时的空载有功损耗小于大容量连接方式时的有功损耗的1/3，达到节能降耗的目的。可以理解，当由小容量连接方式改为大容量连接方式的方法与上述大容量连接方式范围小容量连接方式的方法恰好相反，在此不再赘述。应当指出的是，控制装置200还能够进行变压器本体的三相有功功率、三相无功功率、总有功功率、总无功功率和总视在功率等的采集，实现不同的参数测量和显示、故障记录的功能等。

在一个实施例中，请参阅图4，有载调容调压光伏变压器还包括箱体10和底座20，箱体10设置于底座20，箱体10设置有低压室12和油箱13，控制装置200设置于低压室12，变压器本体100和有载调容调压开关300设置于油箱13的内部。

具体地，变压器本体100和有载调容调压开关300均设置于油箱13内部，在本实施例中，采用油浸式变压器本体，即采用油作为绝缘和冷却介质，具有绝缘性能良好、成本低和有效延长器件寿命的优点。

在一个实施例中，请参阅图5，低压室12的内部设置有低压套管121、低压柜122和辅助干式变压器123，变压器本体100通过低压套管121与低压柜122连接，辅助干式变压器123通过低压套管121与变压器本体100连接。

具体地，低压套管121是一种绝缘套管，变压器本体100的绕组引出线时均需要通过绝缘套管，使引出线之间及引出线与变压器外壳之间绝缘，同时起固定引出线的作用。因电压等级不同，绝缘套管有纯瓷套管、充油套管和电容套管等，在本实施例中，采用纯瓷套管，以适用于10kV级的光伏变压器。进一步地，在一个实施例中，报警器为烟雾报警器。以便于在发生火灾等突发情况时，及时的发出报警信息，有效地提高了有载调容调压光伏变压器的安全性能。

在一个实施例中，低压柜设置有主框架断路器、低压浪涌保护器、塑壳断路器、刀熔开关、不间断电源(Uninterruptible Power System/Uninterruptable Power Supply，UPS)、电流互感等其他辅助元件。控制装置200设置于低压柜122，通过导线与低压套管121连接，进而实现与变压器本体100的连接，实时地进行二次侧的三相电压和三相电流的采集。主框架断路器的上口与变压器主体连接，下口连接汇流排，低压浪涌保护器设置于低压柜122内的安装梁上，具有抑制谐波电压的功能；塑壳断路器能够在电流超过跳脱设定后自动切断电流，塑壳指的是用塑料绝缘体来作为装置的外壳，用来隔离导体之间以及接地金属部分，塑壳断路器通常含有热磁跳脱单元，而大型号的塑壳断路器会配备固态跳脱传感器；刀熔开关又称为熔断器式隔离开关，是隔离开关与熔断器组合而成的开关电器，采用刀熔开关可以简化配电装置的结构；不间断电源即通过蓄电池等与主机相连，通过逆变器等将直流电转换为交流电，为电力设备提供不间断电力供应的一种电源装置。

在一个实施例中，油箱13包括变压器油箱和负荷开关油箱，负荷开关油箱和变压器油箱通过穿墙套管连接，变压器本体100和有载调容调压开关300设置于变压器油箱13。

具体地，在负荷开关油箱内设置有全范围插入式熔断器和负荷开关，变压器本体100与负荷开关相连，负荷开关又与全范围插入式熔断器相连，全范围插入式熔断器可以方便的更换熔芯，能起到过载和短路保护，避免了负荷开关开合产生的游离碳污染器身周围的变压器油液，内部变压器油液污染需要更换时只需要更换很少量的变压器油液即可，具有节省油液和操作便利的优点。应当指出的是，变压器油箱内设置有显示油位的油位计、显示压力的真空压力表、保护用的压力释放阀和温度控制器。通过油位计和压力表实时地进行油量显示和压力显示，以便于发生异常时，工作人员能够及时的做出反应，具有安全性能高的优点。

在一个实施例中，请继续参阅图5，箱体10还设置有高压室11，有载调容调压光伏变压器还包括设置于高压室的高压断路器跳闸线圈的行程开关111。具体地，行程开关111又称为位置开关或限位开关，是一种常用的小电流主令电器；利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。行程开关111设置于高压室11的高压断路器的跳闸线圈上，当高压室11的室门打开，会使得行程开关的触点闭合，高压断路器的跳闸线圈的电，强制跳闸，从而保证在打开高压室进行检修时保证工作人员的安全。进一步地，在一个实施例中，请参阅图5或图6，高压室11的内部还设置有传感器、带电显示器、氧化锌避雷器、放电计数器、高压接线端子和照明灯等。

在一个实施例中，请参阅图4或图5，有载调容调压光伏变压器还包括散热器300，散热器300设置于油箱13的外表面。具体地，在油箱13的外边面设置有散热器300，以便于在有载调容调压光伏变压器在运行过程中发热时能够及时的进行散热处理，保证有载调容调压光伏变压器的长期稳定运行。进一步地，在一个实施例中，散热器300为片式散热器。片式散热器即为翅片式散热器，翅片管散热器是气体与液体热交换器中使用最为广泛的一种换热设备，通过在普通的基管上加装翅片来达到强化传热的目的。翅片管散热器按翅片的结构形式可分为绕片式、串片式、焊片式和轧片式；常用的材料为钢、不锈钢、铜、铝等。采用片式散热器具有散热效率高的优点。

在一个实施例中，有载调容调压开关300为10kV级有载调容调压开关300。具体地，在一个实施例中，有载调容调压光伏变压器为10kV级有载调容调压光伏变压器，相应的有载调容调压开关300也为10kV级有载调容调压开关300，通过在10kV级有载调容调压光伏变压器上设置相应的有载调容调压开关300，经控制装置200对变压器本体100的二次侧绕组的三相电压和三相电流进行采集分析，实现在空载时将变压器由大容量运行转换为小容量运行，从而有效地避免空载运行时的能量损耗，具有节约能源的优点。在一个实施例中，请参阅图7或图8，有载调容调压开关300垂直固定设置于变压器本体100，有载调容调压开关300的分接点分别与变压器本体100的抽头相连接，实时地进行二次侧三相电流和二次侧的三相电压的采集，当需要调容或调压时通过控制装置切换有载调容调压开关300的分接点与变压器本体100的抽头之间的连接关系，即可实现调容或调压操作，进而有效地降低了光伏变压器的空载损耗。

上述有载调容调压光伏变压器，在变压器本体100上设置有载调容调压开关300和控制装置200，控制装置200与变压器本体100和有载调容调压开关300连接，能够实时地采集变压器本体100的二次侧电压和二次侧电流，然后分别根据所采集的二次侧电压和二次侧电流，通过控制有载调容调压开关300实现对变压器本体100的调压与调容操作，从而使得有载调容调压光伏变压器能够与光伏发电的特性相匹配，即在空载运行时将有载调容调压光伏变压器调节为小容量运行，有效地避免了光伏发电系统长期运行时产生较大的空载损耗。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述有载调容调压光伏变压器包括：

变压器本体；

控制装置，所述控制装置连接所述变压器本体；

有载调容调压开关，所述有载调容调压开关连接所述控制装置，所述有载调容调压开关连接所述变压器本体；

所述控制装置用于采集所述变压器的二次侧电压和二次侧电流，并根据所述二次侧电压向所述有载调容调压开关发送调压信号，根据所述二次侧电流向所述有载调容调压开关发送调容信号；所述有载调容调压开关用于根据所述调压信号对所述变压器本体进行调压，根据所述调容信号对所述变压器进行调容。

2.根据权利要求1所述的有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述变压器本体包括铁芯和绕组，所述绕组上设置有引线，所述控制装置和所述有载调容调压开关分别通过对应的引线与所述绕组连接。

3.根据权利要求1所述的有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述有载调容调压光伏变压器还包括箱体和底座，所述箱体设置于所述底座，所述箱体设置有低压室和油箱，所述控制装置设置于所述低压室，所述变压器本体和所述有载调容调压开关设置于所述油箱的内部。

4.根据权利要求3所述的有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述有载调容调压光伏变压器还包括设置于所述低压室的低压套管、低压柜和辅助干式变压器，所述变压器本体通过所述低压套管与所述低压柜连接，所述辅助干式变压器通过所述低压套管与所述变压器本体连接。

5.根据权利要求4所述的有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述有载调容调压光伏变压器还包括设置于所述低压室的烟雾报警器。

6.根据权利要求3所述的有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述油箱包括变压器油箱和负荷开关油箱，所述负荷开关油箱和所述变压器油箱通过穿墙套管连接，所述变压器本体和所述有载调容调压开关设置于所述变压器油箱。

7.根据权利要求3所述的有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述箱体还设置有高压室，所述有载调容调压光伏变压器还包括设置于所述高压室中高压断路器的跳闸线圈的行程开关。

8.根据权利要求3所述的有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述有载调容调压光伏变压器还包括散热器，所述散热器设置于所述油箱的外表面。

9.根据权利要求8所述的有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述散热器为片式散热器。

10.根据权利要求1所述的有载调容调压光伏变压器，其特征在于，所述有载调容调压开关为10kV级有载调容调压开关。