CN113363107A - 一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器 - Google Patents

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张国良
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Abstract

本发明涉及新能源领域，特指一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器，包括隔离开关，通过隔离开关的切换，使进入变压器的电流或经过电阻，从而限制励磁涌流，或在励磁涌流趋于稳定后，使电流不流经电阻直接进入变压器。采用上述方案后，可以达到对变压器即用即投、不用则切的目的。

Description

一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器
技术领域
本发明涉及新能源领域，特指一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器。
背景技术
随着中国向世界承诺碳达峰和碳中和的目标，可再生能源建设已经大规模的开展起来。但是由于风力和光伏发电受自然条件影响是不稳定的，会对电网造成巨大的冲击。随着新能源在电网中的占比不断的加大，其对电网的冲击必将达到不可承受的程度。建设相应的储能电站可以很好的解决这个问题。在储能电站中，有着大量的为储能单元供电的变压器。由于储能单元是利用晚上用电波谷的时候进行充电储能，白天用电高峰的时候进行放电调峰，这样其每天工作时间是比较少的，一般来说每天充、放电时间各为4小时。但是由于变压器会受到冲击涌流的限制，不允许对其进行频繁的合、分闸(投切)操作，这就使得这种变压器必须长期处于空载运行状态。一般来说，变压器的空载损耗为其额定容量的0.1％～0.5％之间，假设变压器的容量是2500kVA，其空载损耗至少可达到2.5kW，而变压器每天空载运行时间达16小时，因此单台这样的变压器每天的空载损耗的电量为2.5X16＝40kW·h(度)。一座50MW的储能电站这样的变压器需要36台，因此每天总的空载损失的电量为40X36＝1440度，每年这样的损耗为1440X365＝52.56万度。所以说，变压器的空载损耗已经成为影响储能电站经济效益的主要因素。
因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器，可以达到对变压器即用即投、不用则切的目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器，包括变压器和组合电器，组合电器包括隔离开关、断路器、三工位开关、以及互相并联的电阻和导体；其中，断路器与电缆接入端连接，同时断路器与三工位开关连接，电阻和导体并联后与三工位开关串联，导体与隔离开关联动；隔离开关分闸时，电流从电缆接入端进入，依次经断路器、三工位开关、电阻，再进入到变压器中；隔离开关合闸时，电流从电缆进入，依次经断路器、三工位开关、导体，再进入到变压器中；断路器合闸控制信号同时通过一个时间继电器给到电阻短接隔离开关的合闸指令，使断路器合闸后经过继电器整定的延时时间t，电阻短接隔离开关合闸，电阻退出运行。
电流经电阻后进入变压器，此时的变压器的合闸电流(励磁涌流)因为流经电阻而被限制到一个可以接受的程度，在这种情况下，合闸后经过几个周波之后，合闸电流稳定下来，变压器励磁完成；合闸电流(励磁涌流)趋于稳定到变压器的空载电流，此时电阻的作用已经完成，并且由于低压侧要加负荷，变压器的输入电流将会增加，如果这个电流再经过电阻时，电阻就会不断的吸收能量，导致电阻过热而爆炸，所以就要及时的把电阻退出运行，从而实现对变压器即用即投、不用则切的目的。
进一步，隔离开关的合闸和分闸通过永磁机构控制。
进一步，变压器和开关组合电器采用同一底座，选择油式变压器时，采用油气套管连接；选择干式变压器时，采用电缆连接。
采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
通过精准的配置其电阻值并对其短接隔离开关采取合理的控制策略，可大大的减少变压器送电时合闸冲击涌流对变压器绝缘系统的影响，使得允许对所述的变压器本体进行频繁的操作。
附图说明
图1是本发明隔离开关分闸时的示意图；
图2是图1的等效电路图；
图3是隔离开关合闸时的示意图；
图4是图3的等效电路图；
标号说明
隔离开关1，变压器2，电阻3，断路器4，三工位开关5，
导体6，永磁机构7，电缆接入端8。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图所示，一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器，变压器2和开关组合电器采用同一底座，高压套管直连，选择油式变压器2时，采用油气套管连接；选择干式变压器2时，采用电缆连接。
开关组合电器包括隔离开关1、断路器4、三工位开关5，以及互相并联的电阻3和导体6，其中，电缆接入端8与断路器4连接，断路器4与三工位开关5连接，电阻3和导体6并联后与三工位开关5串联，导体6与隔离开关1联动，当隔离开关1在永磁机构7的作用下与导体6通断时，电阻3或被短接，或对电路限流。
工作原理为：
变压器2投运时，电阻3短接隔离开关1为分闸状态，此时断路器4合闸，对变压器2进行励磁充电，如附图1所示；
断路器4合闸后，高压侧电压通过电阻3施加到变压器2高压线圈上，因电阻3的限流作用，大大的降低了变压器2的励磁涌流，此时励磁涌流对变压器2是R/L的慢速充电过程，直至变压器2高压线圈上达到额定电压；
励磁涌流平稳后(几十毫秒以上)，为避免电阻3过热而损坏，电阻3短接隔离开关1合闸对该电阻3进行短接，高压侧电压不再通过电阻3，而是直接施加在变压器2的高压线圈上，如附图3所示；此时完成变压器2的全部投运过程；届时变压器2低压侧带负荷正常运行。
当变压器2退出运行时，直接断开断路器4，然后电阻3短接隔离开关1分闸，为下一次变压器2投运做好准备；
电阻3短接隔离开关1的分、合闸及动作是通过断路器4的二次联锁回路自动完成的，即变压器2投运前，断路器4是分闸状态，此时电阻3短接隔离开关1也是分闸状态，当断路器4合闸时，断路器4合闸控制信号同时通过一个时间继电器给到电阻3短接隔离开关1的合闸指令，使断路器4合闸后经过继电器整定的延时时间t，电阻3短接隔离开关1合闸，电阻3退出运行。
高压开关组合电器是按免维护设计，使用寿命为30年，为满足变压器2频繁投切的要求，断路器4和电阻3短接隔离开关1的操作机构选用长寿命工作的操作机构(20000次以上)。
上述仅为本发明的具体实施例，同时凡本发明中所涉及的如“上、下、左、右、中间”等词，仅作参考用，并非绝对限定，凡利用本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (3)

1.一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器，其特征在于：包括变压器和组合电器，组合电器包括隔离开关、断路器、三工位开关、以及互相并联的电阻和导体；其中，断路器与电缆接入端连接，同时断路器与三工位开关连接，电阻和导体并联后与三工位开关串联，导体与隔离开关联动；隔离开关分闸时，电流从电缆接入端进入，依次经断路器、三工位开关、电阻，再进入到变压器中；隔离开关合闸时，电流从电缆进入，依次经断路器、三工位开关、导体，再进入到变压器中；断路器合闸控制信号同时通过一个时间继电器给到电阻短接隔离开关的合闸指令，使断路器合闸后经过继电器整定的延时时间t，电阻短接隔离开关合闸，电阻退出运行。
2.根据权利要求1所述的一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器，其特征在于：隔离开关的合闸和分闸通过永磁机构控制。
3.根据权利要求1所述的一种可频繁投切的高压开关变压器组合电器，其特征在于：变压器和开关组合电器采用同一底座，选择油式变压器时，采用油气套管连接；选择干式变压器时，采用电缆连接。
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