CN113805632A - 变压器电压调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域，具体是涉及一系列控制简单、安全可靠、调压速度快、输入电压宽、稳压精度高、连续安全运行时间长的电力变压器自动稳压装置,更具体是变压器电压调节装置，通过在电力变压器上设有复数组调谐绕组与外接复数组电压调整装置一一对应连接组成的电压组合绕组以及保护装置，操作系统，主控系统，驱动系统，组成的一系列电力变压器自动稳压装置。本发明控制简单、安全可靠、调压速度≤100毫秒、输入电压≥额定电压值*75％、输出电压精度≤3％、连续安全运行时间≤1万小时、额定容量大≤5000KVA、使用寿命长≤25年、并具有断相保护、过压保护、欠压保护、不间断自动旁路功能和实时自动监测功能以及对接VQC电压无功控制装置的功能等。

Description

变压器电压调节装置

技术领域

本发明涉及电力技术的领域,具体是涉及变压器电压调节装置。

背景技术

变压器是电网配电的重要设备，目前世界各地区正处于电力建设的高峰期，电力供应紧张问题亟待解决。为缓解电力供应紧张的局面，世界各地区电力公司增加了输电线路的总长度，加大了电网建设的投资规模，进一步扩大了变电容量，给变压器行业提供了广阔的发展空间，促进了变压器制造业的良好发展。

电压质量问题包括以下情况：

①电压偏差：运行电压值，在额定电压值的±10％范围；

②欠电压：运行电压值、在额定电压值的90％～80％范围，且持续时间大于1分钟的电压变化；

③过电压：运行电压值、在额定电压值的110％～120％范围，且持续时间大于1分钟的电压变化；

④短时欠电压:其时间范围为3秒～1分钟；

⑤短时过电压:其时间范围为3秒～1分钟；

⑥暂时过电压:其时间范围为60毫秒～3秒；

⑦暂时欠电压:其时间范围为60毫秒～3秒；

⑧瞬时过电压:其时间范围为10毫秒～60毫秒；

⑨瞬时欠电压:其时间范围为10毫秒～60毫秒；

⑩三相电压不平衡。运行三相电压不平度≥2％，短时≥4％。

根据用电设备的安全电压要求，用电设备端电压压差变化应在±5％，有的要求还更高，用电设备端电压压差变化变化应该≤2.5℅，三相电压不平衡度≤2.6％。

目前市面上的调压变压器主要有：①恒磁通调压变压器，②变磁通调压变压器，③有载调压变压器，④无功补偿装备，⑤VQC电压无功控制装置。①恒磁通调压变压器，采用调节高压绕组匝数，使高压绕组与低压绕组的变比关系发生变化，来实现输出电压的稳定。它具有价钱便宜、性能可靠、但不能随电压变化而同步调整，只能停电后再进行调整。②变磁通调压变压器，采用调节低压绕组匝数，使高压绕组与低压绕组的变比关系发生变化，来实现输出电压的稳定。它具有成本低、性能可靠，同样也不能随电压变化而同步调整，只能停电后再进行调整。③有载调压变压器，采用多抽头的励磁绕组串联在高压绕组上，通过调节励磁绕组的抽头来改变高压绕组与低压绕组的变比来实际输出电压的稳定，不过它配备的有载调压分接头开关在调整电压时很难避免不产生电弧，因此它需要经常检修。④无功补偿装备性能可靠，但它只能修复无功功率引起的电压变化，不能修复有功功率引起的电压变化；⑤VQC电压无功控制装置能够保证电压质量，优化电网无功潮流，并对电网经济运行等发挥重要作用，不过它的连续工作安全时间≤1000小时。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一系列操作简单、安全可靠、调压速度快≤10毫秒、输入电压宽≥额定电压值*125％和*75％、输出电压精度高≤2％、连续安全运行时间≤1万小时、并具有不间断自动旁路功能和实时自动监测功能等的电力变压器稳压装置。所述一系列电力变压器自动稳压装置分为:Ⅰ类电力变压器降压自动稳压装置、Ⅱ类组合式电力变压器降压自动稳压装置、Ⅲ类电力变压器升压自动稳压装置、Ⅳ类组合式电力变压器升压自动稳压装置,Ⅰ类包括Ⅰⅰ配电变压器稳压装置、Ⅰⅱ包封线圈变压器稳压装置、Ⅰⅲ分裂变压器调压装置、Ⅰⅳ双绕组变压器稳压装置、Ⅰⅴ双绕组变压器自动调压装置、Ⅰⅵ变压器稳压装置，Ⅱ类包括Ⅱⅰ配电变压器调压装置、Ⅱⅱ配电变压器自动稳压装置、Ⅰⅲ包封线圈变压器调压装置、Ⅱⅳ双绕组变压器电压调整装置、Ⅱⅴ变压器调压装置、Ⅱⅵ变压器电压调整装置，Ⅲ类包括Ⅲⅰ双绕组变压器电压调节装置、Ⅲⅱ变压器自动调压装置、Ⅲⅲ变压器电压调节装置,Ⅳ类包括Ⅳⅰ变压器自动稳压装置、Ⅳⅱ双绕组变压器自动稳压装置、Ⅳⅲ双绕组变压器调压装置。

申请人发现:①恒磁通调压变压器和②变磁通调压变压器，不能随电压变化而同步调整，只能停电后再进行调整，因此它使用时麻烦并且不能起到有效稳压作用。还发现，当电压升高时会使变压器励磁电流增加，使铁芯中磁感应强度B增加，导致铁损增加、铁芯温升增加促使绕组绝缘老化加速。③有载调压变压器在调整电压时易产生电弧。还发现，如果检修不及时，会引起供电短时欠电压，从而导致先进用电设备停止工作或损坏，甚至可能引发供电系统电压崩溃，给该用电区域的生产经营和工作生活带来不良影响。④无功补偿装备不能修复有功功率引起的电压变化。还发现，它的电容无功功率与电压平方成比例，电压上升虽然其无功功率提高，但由于电场增强使局部放电加强，使绝缘寿命降低。若长期在1.1UN下工作，其寿命约降至额定寿命的44％。还发现，电容器的爆炸及外壳鼓肚等现象，是因局部放电及绝缘老化积累郊应所引起的，由此可见高电压也严重影响无功补偿装置的预期使用寿命，以及供电的安全运行；⑤VQC电压无功控制装置在连续工作安全时间≥1000小时，如果检修不及时，可能引起供电短时欠电压，从而导致先进用电设备停止工作或损坏，甚至造成该用电区域供电系统瓦解的重大事故。同时还发现，以上所述①②③④⑤的根本原因，都是由电力变压器调压分接头的不合理和有载调压分接头开关的不可靠所引起。

本发明的其中Ⅲⅲ技术方案为一种变压器电压调节装置，包括变压器、复数组三相升压器和三相隔离互感系统，并应用于各种电压等级分类、各种冷却分类、各种外壳分类以及本说明书摘要所述的一系列电力变压器自动稳压装置除外的各种连接分类和组合分类。所述变压器还包括变压器高压绕组TA1、变压器高压绕组TA2、变压器高压绕组TB1、变压器高压绕组TB2、变压器高压绕组TC1、变压器高压绕组TC2、变压器低压绕组 ta1、变压器低压绕组ta2、变压器低压绕组ta3、变压器低压绕组ta4、变压器低压绕组tb1、变压器低压绕组tb2、变压器低压绕组tb3、变压器低压绕组tb4、变压器低压绕组tc1、变压器低压绕组tc2、变压器低压绕组tc3、变压器低压绕组tc4以及复数组变压器调谐绕组TU1、变压器调谐绕组TU2、变压器调谐绕组TV1、变压器调谐绕组TV2、变压器调谐绕组TW1、变压器调谐绕组TW2，所述三相升压器还包括三相升压器绕组TX1、三相升压器绕组TX2、三相升压器绕组TY1、三相升压器绕组TY2、三相升压器绕组TZ1、三相升压器绕组TZ2、三相升压器绕组tx1、三相升压器绕组tx2、三相升压器绕组ty1、三相升压器绕组ty2、三相升压器绕组tz1、三相升压器绕组tz2，所述三相隔离互感系统还包括三相输入电压、电流和三相输出电压、电流和各组电压组合绕组均分别通过三相隔离互感系统对应连接于主控系统。

优选的，还包括所述变压器调谐绕组TU1连接于变压器调谐绕组TV2，所述变压器调谐绕组TU2连接于变压器调谐绕组TW1，所述变压器调谐绕组TV1连接于变压器调谐绕组TW2，所述变压器调谐绕组TU2还连接于三相升压器绕组TX2，所述变压器调谐绕组TV2还连接于三相升压器绕组 TY2，所述变压器调谐绕组TW2还连接于三相升压器绕组TZ2，所述三相升压器绕组TX1连接于三相升压器绕组TZ2，所述三相升压器绕组TY1连接于三相升压器绕组TX2，所述三相升压器绕组TZ1连接于三相升压器绕组TY2，所述三相升压器绕组tx1连接于三相升压器绕组ty1和三相升压器绕组tz1。

优选的，还包括双向晶闸管CTTA1、双向晶闸管CTTA2、双向晶闸管 CTTB1、双向晶闸管CTTB2、双向晶闸管CTTC1、双向晶闸管CTTC2，所述双向晶闸管CTTA1连接于三相升压器绕组tx1和三相升压器绕组tx2之间，所述双向晶闸管CTTB1连接于三相升压器绕组ty1和三相升压器绕组 ty2之间，所述双向晶闸管CTTC1连接于三相升压器绕组tz1和三相升压器绕组tz2之间，所述双向晶闸管CTTA2的一端连接于三相升压器绕组 tx2，所述双向晶闸管CTTB2的一端连接于三相升压器绕组ty2，所述双向晶闸管CTTC2的一端连接于三相升压器绕组tz2。

优选的，还包括三相控制保护开关，所述三相控制保护开关的一端分别连接于双向晶闸管CTTA2、双向晶闸管CTTB2、双向晶闸管CTTC2的另一端，所述三相控制保护开关的另一端分别对应连接于变压器低压绕组 ta3、变压器低压绕组tb3和变压器低压绕组tc3。

优选的，还包括、操作系统、主控系统、驱动系统，所述三相输入电压、电流和三相输出电压、电流和各组电压组合绕组均分别通过三相隔离互感系统对应连接于主控系统，所述操作系统以及驱动系统均连接于主控系统，所述操作系统为可触屏操作界面，所述主控系统通过驱动系统控制电压组合绕组工作。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提出的一种变压器电压调节装置,具体详见图1，当通电或输入电压等于额定电压时，主控系统控制三相升压器二次绕组短接，使输出电压等于当前电压值。当输入电压≤补偿阈值时，主控系统控制双向晶闸管CTTA1、CTTB1、CTTC1 关断、同时将三相升压器二次绕组对一次绕组进行电压补偿，使输出电压达到预设电压值。

本发明控制简单、安全可靠、调压速度≤100毫秒、输入电压≥额定电压值*75％、输出电压精度≤3％、连续安全运行时间≤1万小时、额定容量大≤5000KVA、使用寿命长≤25年、并具有断相保护、过压保护、欠压保护、不间断自动旁路功能和实时自动监测功能以及对接VQC电压无功控制装置的功能等，能够弥补市面上产品的不足。具体表现为：①恒磁通调压变压器和②变磁通调压变压器，不能随电压变化而同步调整，只能停电后再进行调整，因此它使用时麻烦并且不能起到有效稳压作用。此外，当电压升高时会使变压器励磁电流增加，使铁芯中磁感应强度B增加，导致铁损增加、铁芯温升增加促使绕组绝缘老化加速。③有载调压变压器在调整电压时易产生电弧。此外，如果检修不及时，会引起供电短时欠电压，从而导致先进用电设备停止工作或损坏，甚至可能引发供电系统电压崩溃，给该用电区域的生产经营和工作生活带来不良影响。④无功补偿装备不能修复有功功率引起的电压变化。而且它的电容无功功率与电压平方成比例，电压上升虽然其无功功率提高，但由于电场增强使局部放电加强，使绝缘寿命降低。若长期在1.1UN下工作，其寿命约降至额定寿命的44％。甚至电容器的爆炸及外壳鼓肚等现象，是因局部放电及绝缘老化积累郊应所引起的。由此可见高电压也严重影响无功补偿装置的预期使用寿命，以及供电的安全运行；⑤VQC电压无功控制装置在连续工作安全时间≥1000 小时，如果检修不及时，可能引起供电短时欠电压，从而导致先进用电设备停止工作或损坏，甚至造成该用电区域供电系统瓦解的重大事故。综以上所述①②③④⑤的根本原因，都是由电力变压器调压分接头的不合理和有载调压分接头开关的不可靠所引起。

附图说明：

图1为本发明实施例中一种变压器电压调节装置的电路原理图：

具体实施方式

下面结合图1和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示，一种变压器电压调节装置，包括变压器、复数组三相升压器和三相隔离互感系统，并应用于各种电压等级分类、各种冷却分类、各种外壳分类以及本说明书摘要所述的一系列电力变压器自动稳压装置除外的各种连接分类和组合分类。所述变压器还包括变压器高压绕组 TA1、变压器高压绕组TA2、变压器高压绕组TB1、变压器高压绕组TB2、变压器高压绕组TC1、变压器高压绕组TC2、变压器低压绕组ta1、变压器低压绕组ta2、变压器低压绕组ta3、变压器低压绕组ta4、变压器低压绕组tb1、变压器低压绕组tb2、变压器低压绕组tb3、变压器低压绕组tb4、变压器低压绕组tc1、变压器低压绕组tc2、变压器低压绕组tc3、变压器低压绕组tc4以及复数组变压器调谐绕组TU1、变压器调谐绕组 TU2、变压器调谐绕组TV1、变压器调谐绕组TV2、变压器调谐绕组TW1、变压器调谐绕组TW2，所述三相升压器还包括三相升压器绕组TX1、三相升压器绕组TX2、三相升压器绕组TY1、三相升压器绕组TY2、三相升压器绕组TZ1、三相升压器绕组TZ2、三相升压器绕组tx1、三相升压器绕组tx2、三相升压器绕组ty1、三相升压器绕组ty2、三相升压器绕组tz1、三相升压器绕组tz2，所述三相隔离互感系统还包括三相输入电压、电流和三相输出电压、电流和各组电压组合绕组均分别通过三相隔离互感系统对应连接于主控系统。还包括所述变压器调谐绕组TU1连接于变压器调谐绕组TV2，所述变压器调谐绕组TU2连接于变压器调谐绕组TW1，所述变压器调谐绕组TV1连接于变压器调谐绕组TW2，所述变压器调谐绕组TU2 还连接于三相升压器绕组TX2，所述变压器调谐绕组TV2还连接于三相升压器绕组TY2，所述变压器调谐绕组TW2还连接于三相升压器绕组TZ2，所述三相升压器绕组TX1连接于三相升压器绕组TZ2，所述三相升压器绕组TY1连接于三相升压器绕组TX2，所述三相升压器绕组TZ1连接于三相升压器绕组TY2，所述三相升压器绕组tx1连接于三相升压器绕组ty1和三相升压器绕组tz1。还包括双向晶闸管CTTA1、双向晶闸管CTTA2、双向晶闸管CTTB1、双向晶闸管CTTB2、双向晶闸管CTTC1、双向晶闸管CTTC2，所述双向晶闸管CTTA1连接于三相升压器绕组tx1和三相升压器绕组tx2 之间，所述双向晶闸管CTTB1连接于三相升压器绕组ty1和三相升压器绕组ty2之间，所述双向晶闸管CTTC1连接于三相升压器绕组tz1和三相升压器绕组tz2之间，所述双向晶闸管CTTA2的一端连接于三相升压器绕组 tx2，所述双向晶闸管CTTB2的一端连接于三相升压器绕组ty2，所述双向晶闸管CTTC2的一端连接于三相升压器绕组tz2。还包括三相控制保护开关，所述三相控制保护开关的一端分别连接于双向晶闸管CTTA2、双向晶闸管CTTB2、双向晶闸管CTTC2的另一端，所述三相控制保护开关的另一端分别对应连接于变压器低压绕组ta3、变压器低压绕组tb3和变压器低压绕组tc3。还包括、操作系统、主控系统、驱动系统，所述三相输入电压、电流和三相输出电压、电流和各组电压组合绕组均分别通过三相隔离互感系统对应连接于主控系统，所述操作系统以及驱动系统均连接于主控系统，所述操作系统为可触屏操作界面，所述主控系统通过驱动系统控制电压组合绕组工作。

工作原理：当通电或输入电压等于额定电压时，主控系统控制三相升压器二次绕组短接，使输出电压等于当前电压值。当输入电压≤补偿阈值时，主控系统控制双向晶闸管CTTA1、CTTB1、CTTC1关断、同时将三相升压器二次绕组对一次绕组进行电压补偿，使输出电压达到预设电压值。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护。

Claims (5)

1.一种变压器电压调节装置，其特征在于：包括变压器、复数组三相升压器和三相隔离互感系统，并应用于各种电压等级分类、各种冷却分类、各种外壳分类以及本说明书摘要所述的一系列电力变压器自动稳压装置除外的各种连接分类和组合分类；所述变压器还包括变压器高压绕组TA1、变压器高压绕组TA2、变压器高压绕组TB1、变压器高压绕组TB2、变压器高压绕组TC1、变压器高压绕组TC2、变压器低压绕组ta1、变压器低压绕组ta2、变压器低压绕组ta3、变压器低压绕组ta4、变压器低压绕组tb1、变压器低压绕组tb2、变压器低压绕组tb3、变压器低压绕组tb4、变压器低压绕组tc1、变压器低压绕组tc2、变压器低压绕组tc3、变压器低压绕组tc4以及复数组变压器调谐绕组TU1、变压器调谐绕组TU2、变压器调谐绕组TV1、变压器调谐绕组TV2、变压器调谐绕组TW1、变压器调谐绕组TW2，所述三相升压器还包括三相升压器绕组TX1、三相升压器绕组TX2、三相升压器绕组TY1、三相升压器绕组TY2、三相升压器绕组TZ1、三相升压器绕组TZ2、三相升压器绕组tx1、三相升压器绕组tx2、三相升压器绕组ty1、三相升压器绕组ty2、三相升压器绕组tz1、三相升压器绕组tz2，所述三相隔离互感系统还包括三相输入电压、电流和三相输出电压、电流和各组电压组合绕组均分别通过三相隔离互感系统对应连接于主控系统。

2.根据权利要求1所述的一种变压器电压调节装置，其特征在于：还包括所述变压器调谐绕组TU1连接于变压器调谐绕组TV2，所述变压器调谐绕组TU2连接于变压器调谐绕组TW1，所述变压器调谐绕组TV1连接于变压器调谐绕组TW2，所述变压器调谐绕组TU2还连接于三相升压器绕组TX2，所述变压器调谐绕组TV2还连接于三相升压器绕组TY2，所述变压器调谐绕组TW2还连接于三相升压器绕组TZ2，所述三相升压器绕组TX1连接于三相升压器绕组TZ2，所述三相升压器绕组TY1连接于三相升压器绕组TX2，所述三相升压器绕组TZ1连接于三相升压器绕组TY2，所述三相升压器绕组tx1连接于三相升压器绕组ty1和三相升压器绕组tz1。

3.根据权利要求2所述的一种变压器电压调节装置，其特征在于：还包括双向晶闸管CTTA1、双向晶闸管CTTA2、双向晶闸管CTTB1、双向晶闸管CTTB2、双向晶闸管CTTC1、双向晶闸管CTTC2，所述双向晶闸管CTTA1连接于三相升压器绕组tx1和三相升压器绕组tx2之间，所述双向晶闸管CTTB1连接于三相升压器绕组ty1和三相升压器绕组ty2之间，所述双向晶闸管CTTC1连接于三相升压器绕组tz1和三相升压器绕组tz2之间，所述双向晶闸管CTTA2的一端连接于三相升压器绕组tx2，所述双向晶闸管CTTB2的一端连接于三相升压器绕组ty2，所述双向晶闸管CTTC2的一端连接于三相升压器绕组tz2。

4.根据权利要求3所述的一种变压器电压调节装置，其特征在于：还包括三相控制保护开关，所述三相控制保护开关的一端分别连接于双向晶闸管CTTA2、双向晶闸管CTTB2、双向晶闸管CTTC2的另一端，所述三相控制保护开关的另一端分别对应连接于变压器低压绕组ta3、变压器低压绕组tb3和变压器低压绕组tc3。

5.根据权利要求4所述的一种变压器电压调节装置，其特征在于：还包括、操作系统、主控系统、驱动系统，所述三相输入电压、电流和三相输出电压、电流和各组电压组合绕组均分别通过三相隔离互感系统对应连接于主控系统，所述操作系统以及驱动系统均连接于主控系统，所述操作系统为可触屏操作界面，所述主控系统通过驱动系统控制电压组合绕组工作。

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