CN1124625C

CN1124625C - 一种配电变压器

Info

Publication number: CN1124625C
Application number: CN 98120080
Authority: CN
Inventors: 李澍霖; 张旭俊
Original assignee: Shanghai Mingyu Science & Technology Development Co Ltd
Current assignee: Shanghai Mingyu Science & Technology Development Co Ltd
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2018-10-06
Also published as: CN1250217A

Abstract

一种配电变压器，具有五柱铁芯和三相高压六出端的结构，其三相高压绕组的六个引出端可将空气绝缘的高压熔断器串接在D连接内，适用于各种接地方式的三相电压互不相扰的配电系统中，耐受三相不平衡负荷，五柱旁路铁芯，三相磁路对称，漏磁少，铁损小。

Description

一种配电变压器

(一) 技术领域：

本发明属电力设施类，涉及一种配电变压器。

(二) 背景技术：

目前，在一些国家，特别是在中国，城市与农村配电网多为中性点不直接接地的架空线网络，使用的配电变压器大量采用三相三柱磁路的、绕组联接组多为D/y_n或Y/y_n的柱上配电变压器，在高压绕组Y联接组或D联接组之外串接空气绝缘的跌落式熔断器，作为故障保护。

上述常规的配电变压器及配电网的缺点是：因故障，当高熔断器发生一相(如A相)熔断时，<1>在D/y_n的网络中，低压侧故障后各相电压为

U_{a} = U_{c} = \frac{1}{2}

U_ΦH＝0.5U_ΦH；U_b＝U_ΦH；在Y/y_n的网络中，故障后各相电压U_a＝0，

U_{b} = U_{c} = \frac{\sqrt{3}}{2}

U_ΦH＝0.87，其中，U_ΦH表示额定相电压)。<2>在Y/y_n的网络中，因负荷不对称会发生中性点漂移，严重时会造成低压侧某相电压明显升高，总之，无论低压侧的电压明显降低或明显升高都会损害甚至烧毁用户的电气设备。

人们一直在寻求解决上述问题的办法：一种办法是按IEC-420标准要求，将跌落式熔断器附有撞针撞击负荷开关脱扣器，使得一相有故障熔断器熔断时通过负荷开关三相同时分断，虽然可有效地保护负载，但人为扩大了停电范围，特别是增加了负荷开关等价格较贵的设备与占有空间，这只有在高压开关柜中才能执行，且仍然不尽合理，而这种办法在户外柱上变压器配以跌落式高压熔断器保护的运行方式中无法采纳。有人提出另一种办法是在配电变压器低压侧采用低压自动空气开关欠电压保护的方法保护负载，由于高压或超高压重合闸系统针对高压系统中可恢复的瞬时故障，高压侧开关跳闸经一次甚至两次重合闸重新恢复送电后，配电系统低压侧由于欠电压保护的存在，使得自动空气开关早已断开，无法自动恢复送电，供电部门必须派人逐一合闸，显然不现实。若用长延时欠电压保护方案解决这种用户供电不能自动恢复的问题，由于重合闸的时间较长(第一次0.3-0.5秒，第二次一般为180秒即3分钟)，存在着二次电源的设置及长延时维持恒压的苛刻要求，从技术上难以实现，即使实现也极不合算，目前，大部分城市输配电网和广大的农网仍以传统的柱上配电变压器配以跌落式熔断器的保护方式进行送电。上述的固有缺陷一直没有解决。虽然，专利号为97200554.4公布的“三相互不相扰配电变压器、开关组合装置”所述的接线方法在电缆输电网络中可以解决上述的固有问题，但是，在广大的农网和中小城市的架空送变电网中，传统的三铁芯柱的三相高压绕组只有三个高压引出端的配电变压器不能配以空气绝缘的熔断器，不能用于三相互不相扰接线方法的配电系统。

(三) 本发明的内容：

本发明的目的是设计一种三相高压绕组具有六个引出端的新型配电变压器结构，它可以与空气绝缘的高压熔断器串接，用于三相电压互不相扰的配电系统中。本发明的技术方案是：配电变压器采用五柱铁芯结构，在其中的三柱磁路上绕有三相高压绕组W_A1、W_B1、W_C1和低压绕组W_A2、W_B2、W_C2；低压绕组的三个尾端W_A2-x、W_B2-y、W_C2-z互相连接，并从引出端n引出；低压绕组的三个首端W_A2-a·、W_B2-b·、W_C2-c·从a、b、c三个引出端处引出；高压绕组的三个首端W_A1-A·、W_B1-B·、W_C1-C·是从A1、B1、C1引出端引出，而高压绕组的三个尾端W_A1-X、W_B1-Y、W_C1-Z也分别由高压套管A’、B’、C’引出端引出，成为五柱铁芯三相高压绕组具有六个引出端的配电变压器。简称五柱三相高压六出端配电变压器。

上述的配电变压器的三相高压绕组的六个引出端可与空气绝缘的高压熔断器R_A、R_B、R_C相串接，即配电变压器的三个高压绕组W_A1、W_B1、W_C1与三个高压熔断器R_A、R_B、R_C分别构成三个‘高压相臂’，并以‘高压相臂’为单元接成D形接线方式，低压绕组为y_n连接。也就是说，只有本发明的，具有五柱旁路铁芯的、高压绕组六出端配电变压器，才可将空气绝缘的高压熔断器接在D连接组之内，用于三相电压互不相扰的配电网络中。

本发明的有益效果：

(1)可用于中性点不接地或小接地配电网中的三相电压不相扰的配电系统，即由于故障，故障相高压熔断器一相或两相熔断，低压非故障相仍能保持额定电压正常供电。理论分析如下：

当一相高压熔断器R_A1因故障熔断时，A相磁柱失去励磁电流，B柱、C柱磁通合成不再为零。由于三相五柱磁路结构使零序电流无法流通而失掉去磁作用，所以零序电压继续存在，此时零序磁通主要通过两个边柱成回路，若低压熔断器没有熔断，这时故障相负荷电流是去磁的，因而故障相磁路A柱的磁通很小，感应出的电压很低，实测结果权为额定电压的5％左右，若低压熔断器熔断时，故障相(A相)成为空载，由于没有负荷电流的去磁作用，因而故障相磁路A柱能够分流零序磁通，由于两个边柱磁路的存在，A柱分流的零序磁通很有限，所感应出的电压Ua远低于额定电压，由于是空载，因而对负载没有任何危害。无论故障相低压熔断器是否熔断，健全相磁通仍维持额定运行状态。低压侧U_b、U_c仍能以额定电压值输出，具有三相互不相扰的特点。

当高压熔断器R_A1和R_B1因故障同时熔断时，A相和B相磁柱失去励磁电流，C柱磁通不为零，由于三相五柱磁路结构使零序磁通可以流通，同时由于高压绕组构成的三角形回路已被打开，零序电流无法流通而失掉去磁作用，所以零序电压继续存在，此时零序磁通主要通过两个边柱成回路，若低压熔断器没有熔断，这时故障相负荷电流是去磁的，因而故障相磁路A柱与B柱的磁通很小，感应出的电压很低，实侧结果仅为额定电压的5％左右。若低压熔断器已熔断，故障相(A相和B相)成为空载，由于两个边柱旁磁路的存在，A柱与B柱分流的零序磁通很有限，所感应的电压U_a和U_b远低于额定电压，由于是空载，对负载没有任何危害。无论故障相低压熔断器是否熔断，健全相磁通仍维持额定运行状态。低压侧Uc仍能以额定电压值输出，具有三相电压互不相扰的特点。

(2)适用于各种接地方式的电力系统，都能具有上述的优点。

(3)能用于耐受三相不平衡负荷的配电网中，在负荷极不对称情况下保证三相仍然维持额定电压运行的一种配电变压器。只因该配电变压器是具有五铁芯的旁磁路和高压侧D形回路的存在，可通过零序磁通，能够吸收电网中所有零序性质的谐波电流，确保低压侧y_n中点不会位移，即使有一相负荷电流接近零的不平衡负荷工况下，低压侧三相都仍然维持额定电压下运行。

(4)五柱旁路铁芯，三相磁路对称，漏磁少，铁损小。

(四)附图说明：

图1，一种配电变压器的原理结构图

图2，实施例1的配电网原理接线图

图3，实施例2的配电网原理接线图

图4，实施例3的配电网原理接线图

图5，实施例4的配电网原理接线图

图中： 1——高压绕组首端的引出端

2——高压绕组尾端的引出端

3——五柱磁路结构

4——绝缘、外壳

5——低压绕组的引出端

6——绝缘引线

7——支架

←——高压进线

(五)具体实施方式：

以下用实施例对本发明作进一步说明。

实施例1，配电变压器是油浸式绝缘(4)的柱上配电变压器，它的磁路结构(3)是用硅钢片制成的五柱铁心，在其中的三个铁心柱上绕有三相高压绕组W_A1、W_B1、W_C1和低压绕组W_A2、W_B2、W_C2；低压绕组的W_A2-x、W_B2-y、W_C2-z三个尾端相联接，并从套管的引出端n引出；W_A2-a·、W_B2-b·、W_C2-c·三个首端从套管的引出端a、b、c处引出。高压绕组的三个首端W_A1-A·、W_B1-B·、W_C1-C·是从高压套管引出端A、B、C引出，高压绕组的三个尾端W_A1-X、W_B1-Y、W_C1-Z也分别由高压套管A’、B’、C’引出端引出，成为高压绕组具有六个引出端的配电变压器，这样，从高压侧看是共用一个五柱磁路的三个单相变压器，而从低压侧看是三相四线的三相变压器。

用上述的油浸式具有五柱铁芯结构和高压绕组六个引出端的柱上配电变压器，可以应用在如图2所示的具有三个户外跌落式高压熔断器R_A、R_B、R_C，其低压侧是从配电变压器的四个引出端a、b、c、n处接至用户Z_a、Z_b、Z_c，即低压侧为Y_n接法的三相四线的配电方式。其高压侧接线是将高压熔断器的一端R_A-1、R_B-1、R_C-1分别与配电变压器绕组的三个首端引出端A、B、C相联接。高压熔断器的另一端R_A-2与配电变压器高压绕组另一引出端C’相联接，R_B-2与高压绕组另一引出端A’相联接，R_C-2与配电变压器高压绕组另一引出端B’·相联接，三相高电压U_A、U_B、U_C分别接在R_A-2、R_B-2、R_C-2端。即配电变压器的三个高压绕组W_A1、W_B1、W_C1、与三个高压熔断器R_A、R_B、R_C分别构成三个‘高压相臂’，并以‘高压相臂’为单元接成D形接线方式。高压进线的电压U_A、U_B、U_C分别接在R_A-2、R_B-2、R_C-2处。

以上的接线方法即是D/y_n-11标号的联接组，是目前最优选的联接组别。

实施例2，图3是一种干式配电变压器，除了配电变压器的绝缘(4)是无外壳的环氧塑料，引出线是绝缘引线(6)，引出端(1)、(2)、(5)、是装在支架(7)上，高压熔断器是装在户内开关柜中外，其它接线方法与

实施例1完全相同。

实施例3，图4示出的是一种具有非晶合金材料制成五柱磁路(3)的油浸(4)，六个高压绕组引出端(1)、(2)的配电变压器。该实施例至少每相串有两个户外跌落式高压熔断器R_A1和R_A2；R_B1和R_B2；R_C1和R_C2；其中R_A1、R_B1、R_C1具有过载延时熔断特性，R_A2、R_B2、R_C2具有限流速断特性。它们分别串接在高压绕组W_A1、W_B1、W_C1的两个引出端，即：R_A1-1与A连接；R_A2-1与A’连接；R_B1-1与B连接；R_B2-1与B’连接；R_C1-1与C连接；R_C2-1与C’连接，也就是R_A1，W_A1，R_A2组成A相高压相臂；R_B1，W_B1，R_B2组成B相高压相臂；R_C1，W_C1，R_C2组成C相高压相臂；又将R_A1-2与R_C2-2连接；R_B1-2与R_A2-2连接；R_C1-2与R_B2-2连接；构成D形高压侧接线方式。高压进线的电压U_A接至R_A1-2；U_B接至R_B1-2；U_C接至R_C1-2。其低压侧是从配电变压器的四个引出端a、b、c、n处接至用户Z_a、Z_b、Z_c即低压侧为y_n接法的三相四线配电方式。

本实施例因非晶合金配电变压器的空载损耗很小，多应用在具有空载时间较长的用户处。

实施例4，是图5示出的是用五柱卷铁心的干式(或油浸)配电变压器，每相至少配有2个跌落式高压熔断器R_A1和R_A2；R_B1和R_B2；R_C1和R_C2；其中R_A1、R_B1、R_C1具有过载延时熔断特性，它们分别串接在高压绕组W_A1、W_B1、W_C1的一个引出端，即：R_A1-1与A连接；R_A2-1与；R_B1-1与B连接；R_C1-1与C连接；构成D形高压侧接线方式。再将R_A2-1与R_A1-2连接；R_B2-1和R_B1-2连接；R_C2-1与R_C1-2连接高压进线的高电压U_A接至R_A2-2；U_B接至R_B2-2；U_C接至R_C2-2。此接法有利于配电变压器内部相间短路的保护。其低压侧与前述实施例1完全相同。

Claims

1，一种配电变压器，它具有五柱铁芯结构，在中间的三个芯柱上分别绕有三个高压绕组W_A1、W_B1、W_C1和低压绕组W_A2、W_B2、W_C2其低压绕组为Y_n接线方式，即令它们的首端分别具有a、b、c引出端，它们的尾端互相连接，并具有一个共同的引出端n；其高压绕组W_A1、W_B1、W_C1的三个首端分别从A、B、C引出，其特征在于：高压绕组W_A1、W_B1、W_C1的三个尾端也分别从A’、B’、C’引出，是一种三相高压绕组具有六个高压引出端的配电变压器。

2，如权利要求1所述的一种配电变压器，其特征在于：它是一种在外壳中充有绝缘的，其六个高压引出端A、B、C和A’、B’、C’分别用相应的绝缘套管固定在外壳上。

3，如权利要求1或2所述的一种配电变压器，其特征在于：它的铁芯是非晶合金材料制成的。

4，如权利要求1所述的一种配电变压器，其特征在于：它是具有三相高压绕组六引出端的干式绝缘配电变压器。

5，一种配电变压器，它具有五柱铁芯结构，在中间的三个芯柱上分别绕有三个高压绕组W_A1、W_B1、W_C1和低压绕组W_A2、W_B2、W_C2；其低压绕组具有常规的Y_n接线方式和a、b、c、n引出端；其高压绕组W_A1、W_B1、W_C1的三个首端分别从A、B、C引出，其特征在于：高压绕组W_A1、W_B1、W_C1的三个尾端也分别从A’、B’、C’引出，是一种三相高压绕组具有六个高压引出端的配电变压器；该三相高压绕组的六个引出端可与空气绝缘的高压熔断器相串接，用于三相互不相扰的配电系统中。