CN1271649C - 一种故障补相组合变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种故障补相组合变压器，属于输配电设备。该组合变压器主要由变压器工作铁心柱、原线圈、副线圈、绝缘介质及机械支架、故障补相铁心柱、故障补相线圈和故障补相切换装置组成，其故障补相铁心柱可为1个或2个，上面绕有故障补相线圈，其故障补相切换装置由3台具有2对动合触头和1对动断触头的切换开关组成。采用这种结构后，当变压器发生单相故障时，该组合变压器仍能继续供出平衡的三相电能，从而保证对用电设备(含三相电动机)的正常供电。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种具有故障补相功能的组合变压器，属于输配电设备。
二、背景技术
在中性点不接地或经消弧线圈接地系统中，由普通三相三柱变压器供电时，当配电变压器内发生一相故障时就将使全部用户停电，从而影响人们的正常工作、学习和生活秩序。中国专利ZL98250258.3公布的一种“四柱铁心三相互不干扰的组合变压器”，具有三相互不干扰的特点，即当其内部发生一相故障时，该变压器仍可以继续保持两完好相对外供电，但还是会造成故障相负荷(约1/3的用户)停电。可见，当前已有的变压器还存在着供电可靠性不够高的问题，特别是对三相用电设备(如三相电动机)不仅不能继续运行，而且还存在使其因缺相而烧毁的危险。
三、发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，设计一种既具有三相互不干扰又兼有补相功能的组合变压器。
实现本发明目的所采取的技术方案是：
一种故障补相组合变压器，主要由变压器工作铁心柱及绕于其上的原线圈和副线圈、绝缘介质及机械支架组成，其原线圈每相串联1只或2只熔断器，三相首尾相连接成三角形，副线圈按星形接线并引出中性线，其特征在于增设了故障补相铁心柱及绕于其上的故障补相线圈、故障补相切换装置；变压器副线圈输出端经故障补相切换装置的动断触头与低压总开关相连，经故障补相切换装置的第一动合触头与中性线相连，故障补相线圈输出端经故障补相切换装置的第二动合触头与低压总开关的电源端相连。
故障补相铁心柱和绕于其上的故障补相线圈可为1组或2组。当为1组时，故障补相线圈的输出端与故障补相切换装置的第二动合触头相连，尾端与副线圈的中性线相连；当为2组时，故障补相线圈顺极性串联后，输出端与故障补相切换装置的第二动合触头相连，尾端与变压器副线圈的中性线相连。
故障补相切换装置由3台具有2对动合触头和1对动断触头的切换开关或具有上述功能的无触点开关组成，在低压总开关不合闸时，任何一个切换开关均不能进行切换动作；其3个切换开关中只要有1个进行了切换动作，另外2个切换开关中的任何一个开关均不能再行动作；其每个切换开关只能在所在相的电压、电流同时降低到正常值的1/2以下时方可进行切换动作。
采用本发明的技术方案，当变压器发生单相故障(短路、严重过载或高压绕组断线)时，变压器仍能继续供出平衡的三相电能，从而保证用户(包括三相用电设备)的电力供应；当发生两相故障或缺少一相高压电源时，仍能提供一相电力供应。本发明既可以装设于箱式变电站中，也可以装设于普通室内变电站中。
四、附图说明
图1为具有1个故障补相铁心柱的本发明示意图。
图2为具有2个故障补相铁心柱的本发明示意图。
图3为本发明的接线示意图。
五、具体实施方式
主要由变压器工作铁心柱I、II、III及绕于其上的原线圈2和副线圈3、绝缘介质及机械支架组成的一种故障补相变压器，其原线圈2每相串联1只或2只熔断器1后，三相首尾相连接成三角形，变压器副线圈3按星形接线并引出中性线n，该变压器具有故障补相铁心柱IV及绕于其上的故障补相线圈4、故障补相切换装置6；变压器副线圈3输出端经故障补相切换装置6的动断触头QK2与低压总开关7的电源端相连，经故障补相切换装置的第一动合触头QK1与中性线n相连，故障补相线圈4输出端d经故障补相切换装置6的第二动合触头QK3与低压总开关7的电源端相连。
故障补相切换装置6由3台具有2对动合触头QK1、QK3和1对动断触头QK2的切换开关或具有上述功能的无触点开关组成，在低压总开关7不合闸时，任何一个切换开关均不能进行切换动作。
故障补相铁心柱IV和绕于其上的故障补相线圈4可为1组或2组，当为1组时，故障补相线圈4的输出端d与故障补相切换装置6的第二动合触头QK3相连，尾端与变压器副线圈3的中性线n相连；当为2组时，故障补相线圈4顺极性串联后，输出端d与故障补相切换装置6的第二动合触头QK3相连，尾端与副线圈3的中性线n相连。
故障补相切换装置6由3台具有2对动合触头QK1、QK3和1对动断触头QK2的切换开关或具有上述功能的无触点开关组成，在低压总开关7不合闸时，任何一个切换开关均不能进行切换动作；其3个切换开关中只要有1个进行了切换动作，另外2个切换开关中的任何一个开关均不能再行动作；其每个切换开关只能在所在相的电压、电流同时降低到正常值的1/2以下时方可进行切换动作。
实施例一：
参见图1和图3，当故障补相铁心柱IV和绕于其上的故障补相线圈4为1组时，即变压器由4个铁心柱构成，其中铁心柱I、II、III为正常工作柱，其上绕有原线圈2和副线圈3；原线圈2每相串联1只或2只熔断器1后，三相首尾相连接成三角形，副线圈3则按星形接线并引出中性线n。铁心柱IV为补相柱，其上绕有补相线圈4，其输出端d与故障补相切换装置6的第二动合触头QK3相连，尾端与变压器副线圈3的中性线n相连。
所述故障补相切换装置6由3台具有2对动合触头QK1、QK3和1对动断触头QK2的切换开关或具有上述功能的无触点开关组成，通过逻辑控制实现低压总开关7不合闸时，任何一个切换开关均不能进行切换动作，故障补相切换装置6的3个切换开关中只要有1个进行了切换动作，另外2个切换开关中的任何一个开关均不能再行动作，同时故障补相切换装置6每个切换开关只能在所在相的电压、电流同时降低到正常值的1/2以下时方可进行切换动作。
正常工作时，本发明由高压隔离开关5合闸送电，其低压出线端子a、b、c上有正常的输出电压。该电压经故障补相装置6的动断触头QK2到达低压总开关7后，合上低压总开关7，即可向三相支路8送电，进行正常供电工作。在正常情况下，因为电压、负荷电流处在三相对称状态，所以3个工作铁心柱中磁通也对称，其合成磁通为零，补相铁心柱IV中的磁通和绕在其上的补相线圈4的感应电势(即补相电势)也为零，补相线圈4无电流输出。由此可见本发明的正常工作状况与普通变压器完全一样。
当变压器发生单相故障(如短路引起熔断器熔丝熔断或原线圈断线)时，故障相铁心柱中将无主磁通，两完好相的铁心柱内磁通正常且相位互差120°。根据电工学原理知道，此两相的合成磁通应为第三相的负值，该合成磁通将分别由补相铁心柱IV和故障相铁心柱构成回路，且每柱内的磁通约为合成磁通的1/2，所以故障补相线圈4以及故障相副线圈中的感应电势也仅为正常值的1/2左右；显然故障补相线圈4中的感应电势不能直接用作负荷的补相电源。但副线圈感应电势的下降将引起本相电压和负荷电流的大大下降，这就使其具备了本相切换开关的动作条件而作切换动作。故障补相切换装置6中的第一动合触头QK1将故障相副线圈短路，根据电工原理，线圈被短路后其内将有短路电流产生，该电流又将感生出对铁心进行去磁的磁势，这样两完好相的合成磁通就将主要以故障补相铁心柱IV为通路，从而使故障补相线圈4的感应电势达到与正常电势极为相近的水平而满足补相的需要；同时故障补相切换装置6中与故障相对应的第二动合触头QK3将故障补相线圈4与低压供电系统连接对外补相供电；而故障补相切换装置6对应的1对动断触头QK2则将故障相副线圈与低压供电系统的联系切断实行隔离，整个补相过程即告结束。
当变压器内部发生两相故障或缺少一相高压电源时，变压器的3个工作铁心柱内将只有1个铁心柱中有正常磁通，所以其副线圈中也将只有一相能产生正常电势对外供电。因为有两相电势和电流不正常，所以任何一个切换开关均不能进行切换。此时该变压器虽不能达到补相的目的，但仍能维持一相负荷的正常供电。
实施例二：
参见图2和图3，当故障补相铁心柱IV和绕与其上的故障补相线圈4为2组时，即变压器由5个铁心柱构成，其中铁心柱I、II、III为正常工作柱，上面绕有原线圈2和副线圈3，原线圈2每相串联1或2只熔断器1后，三相首尾相连接成三角形，副线圈3按星形接线并引出中性线n，铁心柱IV为补相柱，其上分别绕有补相线圈4，其接线方法是两个补相线圈4顺极性串联后，输出端d与故障补相切换装置6的第二动合触头QK3相连，尾端与副线圈3的中性线n相连。其余同实施例一。
该的正常工作情况与实施例一相同。
当该实施例的变压器内部发生单相故障时，其故障补相切换装置6动作前，两完好相合成磁通的通路由两个补相铁心柱IV和该故障铁心柱构成三路磁通路，因此故障相副线圈4中的感应电势将很低而有利于故障补相切换装置6作切换动作。故障补相切换装置6动作后，两完好相的合成磁通由两个故障补相铁心柱IV构成两磁通路，故每个故障补相铁心柱IV上的补相线圈4中的感应电势也将只有正常值的1/2；所以在该方案内两个补相线圈顺极性串联以使补相电势达到正常值，从而可以满足故障补相的要求。
当该实施例发生两相故障或缺少一相高压电源时，其工作与实施例一相同。
由以上两例可见，采用本发明所述的技术方案，当变压器内部发生一相故障造成低压一相失电后，可通过故障补相切换装置6的合理切换而达到补相目的，解决了现有技术的不足，可有效地提高对用户供电的可靠性及三相用电设备运行的安全性。
Claims (3)
1、一种故障补相组合变压器，主要由变压器工作铁心柱(I)、(II)、(III)及绕于其上的原线圈(2)和副线圈(3)、绝缘介质及机械支架组成，其原线圈(2)每相串联1只或2只熔断器(1)，三相首尾相连接成三角形，副线圈(3)按星形接线并引出中性线(n)，其特征在于：
a.具有故障补相铁心柱(IV)及绕于其上的故障补相线圈(4)、故障补相切换装置(6)；
b.副线圈(3)输出端经故障补相切换装置(6)的动断触头(QK2)与低压总开关(7)的电源端相连，经故障补相切换装置的第一动合触头(QK1)与中性线(n)相连，故障补相线圈(4)输出端(d)经故障补相切换装置(6)的第二动合触头(QK3)与低压总开关(7)的电源端相连。
2、根据权利要求1所述的故障补相组合变压器，其特征在于：故障补相铁心柱(IV)和绕于其上的故障补相线圈(4)可为1组或2组，
a.当为1组时，故障补相线圈(4)的输出端(d)与故障补相切换装置(6)的第二动合触头(QK3)相连，尾端与变压器副线圈(3)的中性线(n)相连；
b.当为2组时，故障补相线圈(4)顺极性串联后，输出端(d)与故障补相切换装置(6)的第二动合触头(QK3)相连，尾端与副线圈(3)的中性线(n)相连。
3、根据权利要求1或2所述的故障补相组合变压器，其特征在于：所述故障补相切换装置(6)由3台具有2对动合触头(QK1、QK3)和1对动断触头(QK2)的切换开关或具有上述功能的无触点开关组成。
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