CN111431171A - 一种低压不停电两相变三相的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能变电站技术领域，具体为一种低压不停电两相变三相的装置及方法，本装置包括单相变压器和逆YNd11变压器，所述单相变压器的原边同名端接入缺相的220V三相电网，所述单相变压器原边的另一端接地；所述单相变压器的次边同名端接地，所述单相变压器次边另一端接入逆YNd11变压器的原边的A端子；所述逆YNd11变压器的原边的B端子接入缺相的220V三相电网，所述逆YNd11变压器的原边的C端子接地，所述逆YNd11变压器的次边的a端子接a相线，b端子接b相线,c端子接c相线；所述逆YNd11变压器的次边的中性点o接地。本发明能实时的检测缺相电压，当系统故障发生时能准确快速的介入系统将两相电压变成三相电压，保证三相用电器的稳定运行，减少设备损坏风险。

Description

一种低压不停电两相变三相的装置及方法
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种低压不停电两相变三相的装置及方法。
背景技术
随着我国经济迅速发展，人民生活水平日益上升，如何保障电力系统用户的用电可靠性引起了广泛关注。电力系统低压配电系统存在不同的用电负荷，总的来说分为单相用电负荷和三相用电负荷，当电力系统低压配电系统由于既有线路因素或不可抗拒的自然因素造成电力系统低压配电系统处于缺相状态时，这将会对人民的生产和生活带来极大不便，同时会使三相负荷也处于不能运行的状态，造成不必要的损失。
现有的电力系统低压缺相主要是通过单相-三相变压器或者采用基于电力电子技术的单相-三相变换器来进行解决。前者存在输出电压难以在负荷变化时保持相位对称、空载电流大、电机启动困难等缺点；后者采用单相-三相变换器存在交直交环节结构负杂、系统控制较难、成本较高的缺点。相比较于目前铁路系统低压配电系统采用的逆Scott变压器，这种变换方式只能针对相角互差90°的两相进行三相变换，不能完成对相交互差120°的两相进行三相变换。
发明内容
有鉴于此，本发明通过单相变压器与逆YNd11变压器的结合能在三相电网遇到突发情况造成紧急缺相时快速接入，为正在使用三相电的用电器提供稳定的三相电压，避免造成用电设备的损坏和减少经济损失，保证三相用电设备的的顺利进行，本装置还通过单相变压器与逆YNd11变压器的结合，解决了目前市场上普遍使用的单相-三相变压器不能完成对相互交差120°的两相进行三相变换的问题。同时本装置采用的单相变压器与逆YNd11变压器造价成本低、维护方便、体积小，携带方便、易于安装，适用于各种场合的三相用电设备，实用性强。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
本发明的一种低压不停电两相变三相的装置，本装置包括单相变压器和逆YNd11变压器，所述单相变压器的原边同名端接入220V缺相三相电网剩余两相中任意一相，所述单相变压器原边的另一端接地；所述单相变压器的次边同名端接地，所述单相变压器次边另一端接入逆YNd11变压器的原边的A端子；所述逆YNd11变压器的原边的B端子接入220V缺相三相电网剩余的一相，所述逆YNd11变压器的原边的C端子接地，所述逆YNd11变压器的次边的a端子接220V三相电网的a相线，b端子接220V三相电网的b相线,c端子接220V三相电网的c相线；所述逆YNd11变压器的次边的中性点o接地。
进一步，所述逆YNd11变压器原边采用三角形接线，次边采用星形接线方式。
进一步，所述逆YNd11变压器原次边变比K为1，所述单相变压器原次边变比为1。
进一步，所述单相变压器和逆YNd11变压器与低压配电系统输出的220V三相电网的连接处均设有电压传感器。
进一步，用上述的装置进行低压不停电两相变三相的方法，具体按以下步骤执行：
S1:电压传感器对低压配电系统输出的220V三相电网进行实时监测；
S2：当电压传感器检测到低压配电系统输出的220V三相电网有相电压为零时，则判定220V三相电网缺相，则进行步骤S3,否则返回步骤S1继续监测；
S3：本装置实时接入220V缺相三相电网将两相电压变为三相电压，为220V三相用电器提供稳定的三相电压。
进一步，原次边电流和电压的计算公式推导过程如下，将C相接入单相变压器，形成与C相相位相反的电压-uC，将此时得到的反相电压-uC跟剩下的A相电压接入逆YNd11变压器，次边三相星接，中性点o接地，可以在次边得到相角互差120°的三相电。其单相变压器跟逆YNd11变压器原次边匝数分别为ω1、ω2，K＝ω1/ω2。
根据给出的逆YNd11接线变压器的原理图，列写电流平衡和磁势平衡关系式：
Figure BDA0002423264450000021
可以得到原次边电流计算公式为：
Figure BDA0002423264450000022
其中，
Figure BDA0002423264450000031
和
Figure BDA0002423264450000032
分别为220V缺相三相电网和220V三相电网的电流，K为单相变压器和逆YNd11变压器组合成的两相-三相变压器原次边变比；
同理，列出电压平衡关系式：
Figure BDA0002423264450000033
可以得到原次边电压计算公式为：
Figure BDA0002423264450000034
其中，
Figure BDA0002423264450000035
和
Figure BDA0002423264450000036
分别为220V缺相三相电网和220V三相电网的电压，K为单相变压器和逆YNd11变压器组合成的两相-三相变压器原次边变比。
本发明的工作原理为：将220V缺相三相电网剩余两相中任意一相通过单相变压器得到反相的电压-uC，得到的反相的电压-uC再跟剩余的一相一起经过逆YNd11变压器变换出来三相电压。
本发明的有益效果：本发明通过单相变压器与逆YNd11变压器的结合能在三相电网遇到突发情况造成紧急缺相时快速接入，为正在使用三相电的用电器提供稳定的三相电压，避免造成用电设备的损坏和减少经济损失，保证三相用电设备的的顺利进行，本装置还通过单相变压器与逆YNd11变压器的结合，解决了目前市场上普遍使用的单相-三相变压器不能完成对相互交差120°的两相进行三相变换的问题。同时本装置采用的单相变压器与逆YNd11变压器造价成本低、维护方便、体积小，携带方便、易于安装，适用于各种场合的三相用电设备，实用性强。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图；
图2是本发明的方法流程示意图；
图3为两相-三相变压器原边电压；
图4为两相-三相变压器次边电压；
其中：两相-三相变压器1、单相变压器2、逆YNd11变压器3。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的一种低压不停电两相变三相的装置，本装置包括单相变压器2和逆YNd11变压器3，单相变压器2的原边同名端接入220V缺相三相电网剩余两相中任意一相，单相变压器2原边的另一端接地；单相变压器2的次边同名端接地，单相变压器2次边另一端接入逆YNd11变压器3的原边的A端子；逆YNd11变压器3的原边的B端子接入220V缺相三相电网剩余的一相，逆YNd11变压器3的原边的C端子接地，逆YNd11变压器3的次边的a端子接220V三相电网的a相线，b端子接220V三相电网的b相线,c端子接220V三相电网的c相线；逆YNd11变压器3的次边的中性点o接地。逆YNd11变压器3原边采用三角形接线，次边采用星形接线方式，单相变压器2和逆YNd11变压器3与低压配电系统输出的220V三相电网的连接处均设有电压传感器。
本实施例中，逆YNd11变压器3原次边变比K为1，单相变压器2原次边变比为1。
本实施例中，用上述的装置进行低压不停电两相变三相的方法，具体按以下步骤执行：
S1:首先将本装置并联接入三相电压用电器的线路中；
S1:电压传感器对低压配电系统输出的220V三相电网进行实时监测；
S2：当电压传感器检测到低压配电系统输出的220V三相电网有相电压为零时，则判定220V三相电网缺相，则进行步骤S4,否则继续监测；
S4：本装置实时接入220V缺相三相电网将两相电压变为三相电压，为220V三相用电器提供稳定的三相电压。
本实施例中，原次边电流和电压的计算公式推导过程如下，将C相接入单相变压器2，形成与C相相位相反的电压-uC，将此时得到的反相电压-uC跟剩下的A相电压接入逆YNd11变压器，次边三相星接，中性点o接地，可以在次边得到相角互差120°的三相电。其单相变压器跟逆YNd11变压器原次边匝数分别为ω1、ω2，K＝ω1/ω2。
根据给出的逆YNd11接线变压器3的原理图，列写电流平衡和磁势平衡关系式：
Figure BDA0002423264450000051
可以得到原次边电流计算公式为：
Figure BDA0002423264450000052
其中，
Figure BDA0002423264450000053
和
Figure BDA0002423264450000054
分别为220V缺相三相电网和220V三相电网的电流，K为单相变压器2和逆YNd11变压器3组合成的两相-三相变压器1原次边变比；
同理，列出电压平衡关系式：
Figure BDA0002423264450000055
可以得到原次边电压计算公式为：
Figure BDA0002423264450000056
其中，
Figure BDA0002423264450000057
和
Figure BDA0002423264450000058
分别为220V缺相三相电网和220V三相电网的电压，K为单相变压器2和逆YNd11变压器3组合成的两相-三相变压器1原次边变比。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种低压不停电两相变三相的装置，其特征在于，本装置包括单相变压器(2)逆YNd11变压器(3)，所述单相变压器(2)的原边同名端接入220V缺相三相电网，所述单相变压器(2)原边的另一端接地；所述单相变压器(2)的次边同名端接地，所述单相变压器(2)次边另一端接入逆YNd11变压器(3)的原边的A端子；所述逆YNd11变压器(3)的原边的B端子接入220V缺相三相电网，所述逆YNd11变压器(3)的原边的C端子接地，所述逆YNd11变压器(3)的次边的a端子接220V三相电网的a相线，b端子接220V三相电网的b相线,c端子接220V三相电网的c相线，所述逆YNd11变压器(3)的次边的中性点o接地。
2.根据权利要求1所述的一种低压不停电两相变三相的装置及方法，其特征在于，所述逆YNd11变压器(3)原边采用三角形接线，次边采用星形接线方式。
3.根据权利要求1所述的一种低压不停电两相变三相的装置及方法，其特征在于，所述逆YNd11变压器(3)原次边变比K为1，所述单相变压器原次边变比为1。
4.根据权利要求1所述的一种低压不停电两相变三相的装置及方法，其特征在于，所述单相变压器(2)和逆YNd11变压器(3)与低压配电系统输出的220V三相电网的连接处均设有电压传感器。
5.一种用权利要求1所述的装置进行低压不停电两相变三相的方法，其特征在于，具体按以下步骤执行：
S1:电压传感器对低压配电系统输出的220V三相电网进行实时监测；
S2：当电压传感器检测到低压配电系统输出的220V三相电网有相电压为零时，则判定220V三相电网缺相，则进行步骤S3,否则返回步骤S1继续监测；
S3：本装置实时接入220V缺相三相电网将两相电压变为三相电压，为220V三相用电器提供稳定的三相电压。
6.根据权利要求5所述的一种低压不停电两相变三相的方法，其特征在于，
原次边电流计算公式为：
Figure FDA0002423264440000011
其中，
Figure FDA0002423264440000012
和
Figure FDA0002423264440000013
分别为220V缺相三相电网和220V三相电网的电流，K为单相变压器(2)和逆YNd11变压器(3)组合成的两相-三相变压器(1)原次边变比；
原次边电压计算公式为：
Figure FDA0002423264440000021
其中，
Figure FDA0002423264440000022
和
Figure FDA0002423264440000023
分别为220V缺相三相电网和220V三相电网的电压，K为单相变压器(2)和逆YNd11变压器(3)组合成的两相-三相变压器(1)原次边变比。
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