CN110277232A - 三相串联变压器及潮流控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三相串联变压器及潮流控制系统，三相变压器的网侧的首端、末端串联于一电网线路；包括：三组绕组结构；绕组结构包括：平衡绕组、阀侧绕组、网侧绕组，绕组结构均为端部出线，套装于磁路的主柱；网侧绕组的首端从同侧引出引至一网侧套管，各绕组结构网侧绕组的末端均从网侧绕组首端的对侧引出至网侧套管；各绕组结构的阀侧绕组的首端同侧引出至一阀侧套管，各绕组结构的阀侧绕组的末端与首端同侧引出至一阀侧中性点套管。本发明能够灵活控制系统潮流、提高线路传输容量、节省出线建设费用，提供一种耐受过励磁倍数高、耐受短路电流大、耐受对地绝缘水平远超出其额定电压等级的串联变压器，能够有效降低UPFC装置其它设备成本。

Description

三相串联变压器及潮流控制系统

技术领域

本发明涉及电力技术，具体的讲是一种三相串联变压器及潮流控制系统。

背景技术

当前，电网正逐渐向大机组、超高压、远距离输送和跨区域互联的方向深入发展，区域电网的互联使电网规模扩大化，随之而来会造成潮流的分布不均衡。在潮流传输不均衡极其严重的时候，就可能会造成一条输电线接近或超过其输电约束边缘，而另一条输电线路却只达到了它能传输容量的一小部分，这种情况会造成电网设备的利用不合理，更有可能会影响整个电网系统的安全运行。

同时，在互联的输电线路区域间的功率交换过程中，也需要通过对潮流的控制作用来改善功率交换的能力。因此，在这种大规模的电网运行下，关注和研究的热点与难点之一就是如何灵活控制系统潮流、提高线路传输容量。

发明内容

为灵活控制电网系统潮流，提高线路传输质量，本发明实施例提供了一种三相串联变压器，三相变压器的阀侧的首端、末端串联于一电网线路，并且所述三相变压器网侧的首端、末端之间设置一旁路开关，所述旁路开关与所述三相变压器并联。

本发明实施例中，所述三相串联变压器包括：三组绕组结构；

所述绕组结构分别包括：平衡绕组、阀侧绕组、网侧绕组，所述绕组结构均为端部出线，分别套装于一磁路的主柱；

所述各组绕组结构的网侧绕组的首端从同侧引出并分别引至一网侧套管，所述各组绕组结构的网侧绕组的末端均从所述首端的对侧引出并分别引至一网侧套管；所述各组绕组结构的阀侧绕组的首端同侧引出并分别引至一阀侧套管，并且所述各组绕组结构的阀侧绕组的末端与首端同侧引出至同一阀侧中性点套管。

本发明实施例中，所述的三相变压器磁路为三相三柱式或三相五柱式。

本发明实施例中，所述的套装于第二主柱的平衡绕组与套装于第一主柱、第三主柱的平衡绕组的绕制方向相反，其中所述第二主柱为中间主柱，所述第一主柱、第三主柱为位于两侧的主柱。

本发明实施例中，套装于第一主柱的平衡绕组的引线a1与套装于第二主柱的平衡绕组的引线y1连接后引至第一平衡套管；套装于第二主柱的平衡绕组的引线b1与套装于第三主柱的平衡绕柱的引线z1连接后引至第二平衡套管；套装于第三主柱的平衡绕组的引线c1与套装于第一主柱的平衡绕组的引线x1连接后引至第三平衡套管。

本发明实施例中，套装于第一主柱的平衡绕组的引线a1与套装于第三主柱的平衡绕组的引线z1连接后引至第一平衡套管；套装于第二主柱的平衡绕组的引线b1与套装于第一主柱的平衡绕柱的引线x1连接后引至第二平衡套管；套装于第三主柱的平衡绕组的引线c1与套装于第二主柱的平衡绕组的引线y1连接后引至第三平衡套管。

本发明实施例中，所述的平衡绕组、阀侧绕组、网侧绕组为螺旋式绕组结构或连续式绕组结构。

本发明实施例中，所述的三相变压器磁路采用多级铁芯片接缝型式。

本发明实施例中，三相变压器的绕组的导线采用半硬铜自粘换位导线。

本发明还公开一种潮流控制系统，该系统包括：前述的三相串联变压器、统一潮流控制器；其中，所述的三相串联变压器的阀侧连接统一潮流控制器的换流阀，所述的单相串联变压器的平衡侧绕组接地。

本发明提供一种耐受过励磁倍数高、耐受短路电流大、耐受对地绝缘水平远超出其额定电压等级的串联变压器，能够有效降低UPFC装置其它设备成本。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

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为本发明公开的三相变压器与电网线路的连接示意图；

图2为本发明实施例中公开的磁路为三相五柱式的三相串联变压器的内部结构示意图；

图3为本发明实施例中公开的三相串联变压器的示意图；

图4为本发明实施例中公开的三相串联变压器的示意图；

图5为本发明实施例中公开的三相串联变压器的示意图；

图6为本发明实施例公开的绕组的连接示意图；

图7为本发明实施例中公开的磁路为三相三柱式的三相串联变压器的内部结构示意图。

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。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

本发明提供一种三相串联变压器，该三相变压器的阀侧的首端、末端串联于一电网线路，并且三相变压器的首端、末端之间设置一旁路开关，旁路开关与三相变压器并联。如图1所示，为本实施例中公开的三相变压器与电网线路的连接示意图，三相串联变压器101的阀侧的首端、末端串联于一电网线路，三相变压器101的首端、末端之间设置一并联的旁路开关102。

本实施例中，三相串联变压器包括：三组绕组结构；各绕组结构分别包括：平衡绕组、阀侧绕组、网侧绕组，各绕组结构均为端部出线，分别套装于一磁路的主柱；

各绕组结构的网侧绕组的首端从同侧引出并分别引至一网侧套管，各绕组结构的网侧绕组的末端均从首端的对侧引出并分别引至一网侧套管，各绕组结构的阀侧绕组的首端同侧引出并分别引至一阀侧套管，并且各绕组结构的阀侧绕组的末端与首端同侧引出至同一阀侧中性点套管。

另外，为满足网侧绕组串联在线路中对地绝缘水平高、端间电压差低的特点，本发明的三相串联变压器其网侧绕组首末端均按照所联接线路的对地绝缘水平设计。

本实施例中，三相串联变压器其磁路为三相三柱式或三相五柱式。

如图2所示，为本发明实施例中公开的磁路为三相五柱式的三相串联变压器的内部结构示意图，图2所示的三相串联变压器内部由磁路由第一主柱100、第二主柱200、第三主柱300、第一旁柱501、第二旁柱502、磁路401和磁路402组成；该三相串联变压器其电路由套装于第一主柱的平衡绕组101、阀侧绕组102及网侧绕组103，套装于第二主柱的平衡绕组201、阀侧绕组202及网侧绕组203，套装于第三主柱的平衡绕组301、阀侧绕组302及网侧绕组303组成。

本发明的三相串联变压器的电路中的绕组的放置位置及出线方式由阻抗要求、绝缘水平和试验要求决定。图2所示的实施例中各绕组均采用端部出线结构，按照平衡绕组、阀侧绕组、网侧绕组的顺序从内到外依次套装第一主柱100、第二主柱200、第三主柱300上。

本发明三相串联变压器，其网侧、阀侧、平衡绕组均采用端部出线结构，网侧绕组首、末端套管采用对侧布置，便于与现场电网系统接线配合，保护装置合理布置，满足套管对地绝缘距离。三相串联变压器其内部磁路采用三相三柱式或三相五柱式结构，通过合理选择磁通密度，选用现有技术的硅钢片，采用现有技术中的叠装工艺和质量控制措施，即可保证串联变压器满足4倍过励磁运行的能力和直流偏磁耐受能力。

如图3、图4、图5所示，本发明公开的三相串联变压器主要包括：本体BT、网侧套管(TA、TB、TC、TX、TY、TZ)、阀侧套管(Ta、Tb、Tc)、阀侧中性点套管(T0)、平衡套管(Ta1、Tb1、Tc1)、保护设备(B11、B12和B13)、冷却设备(L11和L12)。

本发明图2所示的实施例中公开的三相串联变压器其各平衡绕组、阀侧绕组及网侧绕组(101～103、201～203、301～303)可采用螺旋式或连续式绕组结构，各平衡绕组、阀侧绕组及网侧绕组的绕组型式、线规等完全一致，另外，为了端子间引线方便而可采取绕制方向不一致的情况，即将绕组进行倒置。

本实施例公开的三相串联变压器，其套装于三个主柱的网侧绕组103、网侧绕组203、网侧绕组303首端均从上方引出分别接至网侧套管(TA、TB、TC)；为了引线简单方便，套装于三个主柱的网侧绕组103、网侧绕组203、网侧绕组303的末端从首端的对侧出线分别引至网侧套管(TX、TY、TZ)；三相五柱式磁路中，由于有旁柱磁路存在，可以不考虑穿窗电流的影响。

套装于三个主柱的阀侧绕组102、阀侧202及阀侧绕组302首端同侧分别引出后在保证相互之间的绝缘距离前提下，分别引至阀侧套管(Ta、Tb、Tc)；阀侧绕组102、阀侧202及阀侧绕组302的末端与首端同侧引出，分别从三个主柱引出后汇总到一起引至阀侧中性点套管T0；

图6所示，为本发明实施例公开的绕组的连接示意图，如图7所示，为了各绕组的联接线的可操作性和方便可靠，本实施例中，第二主柱的平衡绕组201与第一主柱的平衡绕组101、第三主柱的平衡绕组301的绕制方向相反，平衡绕组101的连接线a1和平衡绕组201的连接线y1连接接后引至平衡套管Ta1；平衡绕组201的连接线b1和平衡绕组301的连接线z1连接后引至平衡套管Tb1；平衡绕组301的连接线c1和平衡绕组101的连接线x1联接后引至平衡套管Tc1。

本发明实施例还提供一种平衡绕制引线连接方式，即平衡绕组101的连接线a1和平衡绕组301的连接线z1联接后引至平衡套管Ta1；平衡绕组201的连接线b1和平衡绕组101的连接线x1联接后引至平衡套管Tb1；平衡绕组301的连接线c1和平衡绕组201的连接线y1联接后引至平衡套管Tc1。

本发明实施例中，采用三相五柱式磁路结构，可以有效避免引线穿窗电流的影响。

另外，本发明实施例中，三相变压器磁路采用多级铁芯片接缝型式，可以解决空载励磁电流较大的问题；合理布置各绕组首末端出头位置，使各绕组实际绕制匝数尽量等同于电气理论匝数，可以有效控制因匝数少而引起的电压比波动大的问题。

进一步，本发明具体实施时，根据变压器标称容量大小，可以取消图2中的第一旁柱501、第二旁柱502和磁路402，提供还一种内部磁路为三相三柱式的三相串联变压器，如图7所示，该三相三柱式三相串联变压器，其磁路包括：第一主柱100、第二主柱200、第三主柱300及磁路401，其电路构成与图2的三相五柱式一致，采用此种器身结构时需要注意引线穿窗电流以及空载励磁电流的变化。

为确保变压器的抗短路能力，本发明公开的三相串联变压器，其所有绕组导线采用半硬铜自粘换位导线，在选择合适的绕组型式前提下合理优化电流密度，采取在线饼上绑扎、选取合适的油道垫块宽度、端部绝缘固定以及器身与铁轭直径撑实等工艺保证措施，确保变压器各绕组在要求短路电流条件下具有足够的动稳定性和热稳定性。

本发明实施例中，变压器各部件的相对放置位置由接入电网的系统布置、设备放置位置的空间尺寸大小、组部件间绝缘距离等因素决定，同时兼顾串联变压器成本，做到内部引线简单、结构紧凑、成本最小。套管根据产品的外绝缘水平和海拔高度进行选择，保护设备B12尺寸根据本体BT油重进行选择，冷却设备L11和冷却设备L12根据产品损耗及温升要求进行选择。冷却设备L11和冷却设备L12可以远离本体BT做成分体式，保护设备也可以置于冷却设备L11和冷却设备L12上方进行支撑，此时平衡套管放置就可以根据现场实际需要和内部引线方便，从节省空间出发，置于本体BT箱盖的上方合适位置。

本发明还公开一种潮流控制系统，系统包括：三相串联变压器、统一潮流控制器；三相串联变压器的阀侧连接统一潮流控制器的换流阀，三相串联变压器的平衡侧绕组接地。根据图1所示，三相串联变压器101的阀侧连接潮流控制器的换流阀，潮流控制系统中涉及的三相串联变压器的具体现方式同前述的三相串联变压器的实现方式，在此不再赘述。

本发明公开的三相串联变压器，其采用三相五柱式铁心结构或三相三柱铁芯结构配套多级接缝，可以有效降低空载励磁电流值；并且通过合理布置各绕组首末端出头位置，使各绕组实际绕制匝数尽量等同于电气理论匝数，可以有效控制因匝数少而引起的电压比波动大超出国家标准要求的问题。

本发明公开的三相串联变压器，能够灵活控制系统潮流、提高线路传输容量、节省出线建设费用，提供了一种耐受过励磁倍数高、耐受短路电流大、耐受对地绝缘水平远超出其额定电压等级的串联变压器，能够有效降低UPFC装置其它设备成本。

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)

1.一种三相串联变压器，其特征在于，所述的三相变压器网侧的首端、末端串联于一电网线路；所述三相串联变压器包括：三组绕组结构；

所述绕组结构包括：平衡绕组、阀侧绕组、网侧绕组，所述绕组结构均为端部出线，分别套装于一磁路的主柱；

所述各组绕组结构的网侧绕组的首端从同侧引出并分别引至一网侧套管，所述各组绕组结构的网侧绕组的末端均从所述网侧绕组首端的对侧引出并分别引至一网侧套管；所述各组绕组结构的阀侧绕组的首端同侧引出并分别引至一阀侧套管，并且所述各组绕组结构的阀侧绕组的末端与首端同侧引出至同一阀侧中性点套管。

2.如权利要求1所述的三相串联变压器，其特征在于，所述的三相变压器的首端、末端之间通过设置一旁路开关接入电网线路，所述旁路开关与所述三相变压器并联。

3.如权利要求2所述的三相串联变压器，其特征在于，所述的三相变压器磁路为三相三柱式或三相五柱式。

4.如权利要求3所述的三相串联变压器，其特征在于，所述的套装于第二主柱的平衡绕组与套装于第一主柱、第三主柱的平衡绕组的绕制方向相反，其中所述第二主柱为中间主柱，所述第一主柱、第三主柱为位于两侧的主柱。

5.如权利要求4所述的三相串联变压器，其特征在于，套装于第一主柱的平衡绕组的引线(a1)与套装于第二主柱的平衡绕组的引线(y1)连接后引至第一平衡套管；套装于第二主柱的平衡绕组的引线(b1)与套装于第三主柱的平衡绕柱的引线(z1)连接后引至第二平衡套管；套装于第三主柱的平衡绕组的引线(c1)与套装于第一主柱的平衡绕组的引线(x1)连接后引至第三平衡套管。

6.如权利要求4所述的三相串联变压器，其特征在于，套装于第一主柱的平衡绕组的引线(a1)与套装于第三主柱的平衡绕组的引线(z1)连接后引至第一平衡套管；套装于第二主柱的平衡绕组的引线(b1)与套装于第一主柱的平衡绕柱的引线(x1)连接后引至第二平衡套管；套装于第三主柱的平衡绕组的引线(c1)与套装于第二主柱的平衡绕组的引线(y1)连接后引至第三平衡套管。

7.如权利要求2所述的三相串联变压器，其特征在于，所述的平衡绕组、阀侧绕组、网侧绕组为螺旋式绕组结构或连续式绕组结构。

8.如权利要求2所述的三相串联变压器，其特征在于，所述的三相变压器磁路采用多级铁芯片接缝型式。

9.如权利要求2所述的三相串联变压器，其特征在于，所述的三相变压器的绕组的导线采用半硬铜自粘换位导线。

10.一种潮流控制系统，其特征在于，所述的系统包括：权利要求1-9中任一权项所述的三相串联变压器、统一潮流控制器；其中，

所述的三相串联变压器的阀侧连接统一潮流控制器的换流阀，所述的三相串联变压器的平衡侧绕组接地。