CN201138604Y

CN201138604Y - 一种配电变压器综合降损装置

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Publication number: CN201138604Y
Application number: CNU2008200688187U
Authority: CN
Inventors: 王磊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2018-01-04

Abstract

本实用新型配电变压器综合降损装置，含有综合降损控制单元，综合降损控制单元的电流采样信号输入接口连接变压器二次侧各电流互感器的输出端，其电压采样信号输入接口连接变压器二次侧各相电压输出端，降损执行机构含有电流调衡单元，电流调衡单元包括跨接、混合绕制在由硅钢或矽钢片叠压而成的三组磁柱上的三相绕组单元，三组磁柱本体磁柱上的线圈采用顺时针方向绕制，跨接磁柱上的线圈采用逆时针方向绕制；三相绕组单元的每一相绕组有多个引出点作为该相负载的接入点，每相负载的接入点均由其所在的本体磁柱绕组线圈上引出，经过多路选通开关连接配电变压器综合降损装置的输出端，可广泛应用于低压配电网中，实现配电变压器的综合降损。

Description

一种配电变压器综合降损装置

一、技术领域：

本实用新型涉及一种使用于配电变压器的综合降损装置。

二、背景技术：

线损是电力网内所有设备产生的电能损耗，即电能从发电厂传输到客户过程中，在输电、变电、配电和营销各环节中产生的电量损耗和损失。长期以来，线损问题一直是困扰电力行业的一个难题。线损率作为供电企业的一项重要经济技术指标，是各级供电企业领导都重点关注的问题。

线损主要由管理线损和技术线损两大部分构成。管理线损是由人为原因造成的线损(“跑”、“冒”、“滴”、“漏”)；技术线损是由于技术原因造成的线损(电网的结构、配电变压器的运行状态)。

国家先后投资上万亿资金实施的“城市电网改造工程”和“农村电网改造工程”完善了国家电网主干结构，使得各个供电企业主网架得到了彻底的完善和提高。近年来的负荷实测统计和线损理论计算可知各个供电公司主网统计线损率与理论计算线损率基本一致，管理线损降损空间较小。但配电网上存在的技术线损一直没有很好的解决。

当前中低压配电网的降损工作面临的主要问题是：1)如何时刻监视、掌握和管理“专变”客户负荷状况、防止电量流失；2)如何多点同时“冻结”表计数据，做到线损统计的同期性和准确性；3)如何实时动态调整和补偿变压器三相负荷，动态解决配电台区公用变的三相负载不平衡问题；4)如何解决低压电网的三相负载不平衡、谐波污染和过高电压等因素对配电变压器、电气设备及用电系统的危害和影响；5)如何科学而快速筛选出配电网中处在“非经济运行”区域的配电变压器，为合理调整配电变压器的分布及容量大小提供决策依据。

配电网中因三相负载不平衡、负载特性引起的谐波污染、无功匮乏和供电环节中过剩电力等原因造成了中低压配电网中的技术线损动态变化，无法预知。

供电企业电网线损高的问题突出表现在中低压配电网，其线损占网损的60％[注1：《江苏电机工程》第21卷第5期，2002年10月，“江苏电网降低线损率的目标和措施”]，城镇中低压网的线损管理一直是线损管理的难点。

根据河南省某供电公司多年统计的城市配电网运行监测数据可知：城镇配电网中约70％左右的配电变压器每天都处在三相严重不平衡状态下运行(零序电流大于25％的额定电流)，约40％左右的配电变压器处在“轻载”或“过载”情况下运行，由此造成的线损较大。在农村电网中，线损率普遍偏高，有些地区甚至高达30％～～70％。搞好中低压配电网的降损工作是每个供电企业的重点和难点。

技术线损成因的多样性导致技术降损的复杂度和难度很大，单一性地降损技术其降损效果甚微。多年的实际统计数据表明：目前供电企业普遍采用的用来降低线损率的“无功补偿装置”基本上处于“非工作状态”。究其原因，除生产厂家制订的无功补偿控制机制的不合理外，大多数安装运行的“无功补偿装置”因其配电变压器的出口电压过高，不能满足电容正常投切的基本条件；而一些调压设备虽然能够实现减少电力浪费的效果，但不能实现对其它影响线损因素的治理。目前，电力行业尚无能够综合解决上述问题的技术手段和行之有效的降损办法。要解决以上制约供电企业降损节能工作的重点和难点问题，必须采用系统的、综合性的和创造性的科学技术手段，构建综合的降损系统平台，实现配电网的各层次、各环节的综合降损。

三、实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题：

克服现有技术的不足，提出一种配电变压器综合降损装置，通过采用一种新的“平衡降损技术”以降低零序电流、减少三相不平衡造成的线损，调整三相电压输出实现无功补偿电容正常工作，以提高功率因数。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种配电变压器综合降损装置，含有综合降损控制单元(4)和降损执行机构，综合降损控制单元(4)的电流采样信号输入接口连接变压器二次侧各电流互感器的输出端，综合降损控制单元(4)的电压采样信号输入接口连接变压器二次侧各相电压输出端，所述降损执行机构含有电流调衡单元(1)，所述电流调衡单元(1)包括跨接、混合绕制在由硅钢或矽钢片叠压而成的三组磁柱上的三相绕组单元(2)，所述三相绕组单元(2)的每一相均包含一定数量的串联绕制在两个相邻磁柱上的线圈，所述两个相邻磁柱一个为本体磁柱，另一个为跨接磁柱，本体磁柱上的线圈采用顺时针方向绕制，跨接磁柱上的线圈采用逆时针方向绕制；所述三相绕组单元(2)中每一相绕组的首端接配电变压器二次侧的一相，每一相绕组的末端均与配电变压器二次侧的零线N相相连；所述三相绕组单元(2)的每一相绕组有多个引出点作为该相负载的接入点，每相负载的接入点均由其所在的本体磁柱绕组线圈(21)上引出经过多路选通开关(22)连接配电变压器综合降损装置的输出端，所述多路选通开关(22)连接综合降损控制单元(4)的电流调衡控制接口。

所述的配电变压器综合降损装置，降损执行机构还含有无功补偿单元(5)，所述无功补偿单元(5)包括电力电容器组(C_A1～C_A5、C_B1～C_B5、C_C1～C_C5)，补偿控制复合开关(K_A1～K_A5、K_B1～K_B5、K_C1～K_C5)，电力电容器组的每个电容器分别通过熔断器、补偿控制复合开关并联在变压器二次侧三相电压输出端之间，所述补偿控制复合开关的接入控制端(A₁～A₅、B₁～B₅、C₁～C₅)分别连接综合降损控制单元(4)的无功补偿控制接口，所述无功补偿电力电容器组通过无功补偿投/切控制开关(6)连接变压器二次侧三相四线电源输出端。

所述的配电变压器综合降损装置，电流调衡单元(1)含有工作模式控制开关(3)；工作模式控制开关(3)包括配电变压器综合降损装置旁路开关(KG1)和与所述旁路开关(KG1)互斥的电流调衡投/切控制开关(KG2)，所述三相绕组单元(2)中每一相绕组的首端通过所述电流调衡投/切控制开关(KG2)接配电变压器二次侧的一相，所述旁路开关(KG1)和与电流调衡投/切控制开关(KG2)的控制输入端连接综合降损控制单元(4)的电流调衡控制接口。

所述的配电变压器综合降损装置，工作模式控制开关(3)还包括保护开关(KG3)，所述保护开关(KG3)串联在所述三相绕组单元中每一相多路选通开关(22)的输出端，与所述电流调衡投/切控制开关(KG2)同步。

所述的配电变压器综合降损装置，综合降损控制单元(4)含有通信接口COM1、COM2，通信接口COM1、COM2可以分别与通信设备单元(7)和三相电能表(8)相连。

所述的通信设备单元(7)采用移动公网GPRS或CDMA制式的通信设备，或者采用无线数传电台通信设备；所述通信设备通过相应的通信接口与综合降损控制单元(4)的通信端口COM1连接；所述通信接口为RS-485，或为RS-232通讯方式。

所述的配电变压器综合降损装置，工作模式控制开关采用真空接触器，或者采用交流接触器或永磁接触器。

所述的配电变压器综合降损装置，三相绕组单元(2)的每相输入端串接有避雷器(9)。

本实用新型的应用原理是：充分利用电与磁互为依存、相互制衡的关系与特性，通过同磁柱上串联绕制的能产生不同方向磁通量的本体磁柱上的线圈和跨接磁柱上的线圈所产生的反向磁束，实现磁势相对平衡，拟制中性点漂移，实现调整三相电流，使之输出电压、电流趋于平衡和稳定，并通过三相绕组中不同的引出点调整配电变压器的三相电压输出，实现动态调压的过程，提高供电合格率，确保无功补偿电容能够正常投切，以提高功率因素。

本实用新型的积极效果：

1、本实用新型配电变压器综合降损装置可广泛应用于低压配电网中，实现配电变压器的综合降损。利用电磁制衡原理，借助同一磁柱上本体磁柱线圈和跨接磁柱线圈产生的不同顺、逆磁场，实现反向电压的迭加，拟制谐波，跟踪调整三相电流不平衡，减小零序电流，改善三相电压不平衡，减少中性点漂移，实现动态降低技术线损；通过控制不同的引出接点实时调整供电电压，减少无效电力的浪费，确保补偿电容的正常工作环境，提高功率因数，动态补偿无功不足。

2、本实用新型是一种新型降损技术产品，目的是将现在被浪费的电能损耗“找回来”，符合节能降损的国策，它的推广使用必将产生显著的经济效益和广泛的社会效益。通过所述综合降损控制单元的“本地数据实时冻结”功能，借助远程无线数据传输技术，可随时同步获取线损统计数据和配电变压器的运行参数，实现统计线损的同步性、准确性和可靠性，以及线损生成的自动性，在一定的程度上降低管理线损。

四、附图说明

图1：本实用新型配电变压器综合降损装置结构示意图

图2：本实用新型配电变压器综合降损装置及电流调衡单元结构示意图

图3：本实用新型配电变压器综合降损装置无功补偿单元结构示意图

五、具体实施方式

实施例一：参见图1、图2，本实用新型配电变压器综合降损装置，含有综合降损控制单元4和降损执行机构，综合降损控制单元4的电流采样信号输入接口连接变压器二次侧各电流互感器的输出端，综合降损控制单元4的电压采样信号输入接口连接变压器二次侧各相电压输出端，所述降损执行机构含有电流调衡单元1，所述电流调衡单元1包括跨接、混合绕制在由硅钢或矽钢片叠压而成的三个磁柱上的三相绕组单元2和工作模式控制开关3；所述三相绕组单元2的每一相均包含一定数量的串联绕制在两个相邻磁柱上的线圈，所述两个相邻磁柱一个为本体磁柱，另一个为跨接磁柱，本体磁柱上的线圈采用顺时针方向绕制，跨接磁柱上的线圈采用逆时针方向绕制；工作模式控制开关3包括配电变压器综合降损装置旁路开关KG1和与旁路开关KG1互斥的电流调衡投/切控制开关KG2，所述三相绕组单元2中每一相绕组的首端通过电流调衡投/切控制开关(KG2)接配电变压器二次侧的一相，每一相绕组的末端均与配电变压器二次侧的零线N相相连；所述三相绕组单元2的每一相绕组引出3到5个(本实施例为5个)引出点作为该相负载的接入点，每相负载的接入点均由其所在的本体磁柱绕组线圈21上引出，经过多路选通开关22连接配电变压器综合降损装置的输出端，所述多路选通开关22控制连接综合降损控制单元4的电流调衡控制接口；所述旁路开关KG1和与电流调衡投/切控制开关KG2的控制输入端连接综合降损控制单元4的电流调衡控制接口。

综合降损控制单元4可以采用河南军创科技有限公司生产的降损监控单元LRMCU9633，综合降损控制单元4含有通信接口COM1、COM2，根据实际需求，通信接口COM1可以连接通信设备单元7，以满足通讯功能；通信接口COM2连接三相电能表8，可以实现用电量的实时监控；所述通信设备单元7采用移动公网GPRS或CDMA制式的通信设备，或者采用无线数传电台通信设备；通信设备通过相应的通信接口与综合降损控制单元4的通信端口COM1连接；通信接口可为RS-485，或为RS-232通讯方式。

本实施例配电变压器综合降损装置，还设置有保护开关KG3，保护开关KG3串联在三相绕组单元中每一相多路选通开关的输出端，与所述投/切控制开关KG2同步，以使配电变压器综合降损装置在从供电网络切除时不带电。投入使用时，可以在三相绕组单元2的每相输入端串接有避雷器。其中工作模式控制开关KG1、KG2、KG3可以采用真空接触器、交流接触器或永磁接触器。

所述配电变压器综合降损装置“串联”在配电变压器二次侧的三相电路中，装置的“工作”(“投入”)与“旁路”(“切除”)状态的转换由所述综合降损控制单元4根据被监测的配电变压器的运行状态动态控制完成。综合降损控制单元4控制所述电流调衡单元1动作的指令(DK)是根据电流调衡控制模型(DLDH)的计算结果产生的(电流调衡控制模型涉及：配电变压器的三相不平衡度、三相电压、三相电流和零序电流等因素的特定组合)，并通过电流调衡控制接口送至工作模式控制开关3控制所述电流调衡单元1的工作状态在“工作”与“旁路”之间转换，实现动态调整三相不平衡的目的。

实施例二：参见图1、图2、图3，本实施例配电变压器综合降损装置，与实施例一不同之处在于：所述降损执行机构还含有无功补偿单元5，所述无功补偿单元5包括电力电容器组C_A1～C_A5、C_B1～C_B5、C_C1～C_C5，补偿控制复合开关K_A1～K_A5、K_B1～K_B5、K_C1～K_C5，电力电容器组的每个电容器分别通过熔断器、补偿控制复合开关并联在变压器二次侧三相电压输出端之间，所述补偿控制复合开关的接入控制端A₁～A₅、B₁～B₅、C₁～C₅分别连接综合降损控制单元4的无功补偿控制接口，所述无功补偿电力电容器组通过无功补偿投/切控制开关6连接变压器二次侧三相四线电源输出端。

综合降损控制单元4控制所述无功补偿单元5动作“投/切”的指令(BK)是根据无功补偿控制模型(WGBC)产生的(无功补偿控制模型涉及：无功功率、功率因数、三相电压、电容放电时间等因素的任意组合)，并通过无功补偿控制接口送至无功补偿控制开关6控制所述无功补偿单元5中各相电容的“投”与“切”，实现动态分相、分级补偿无功的目的。

综合降损控制单元通过采样、分别计算，当某相功率因数超出预置的合理范围上限或出现电压“过压”时，通过无功补偿控制接口传递“速切”指令至所述无功补偿单元的控制开关，迅速将已投入的补偿电容全部“切除”；当功率因数小于预置值范围下限时，再结合无功功率、补偿容量、供电电压等因素综合决定补偿电容的“投入”，通过无功补偿控制接口传递“投”指令至所述无功补偿单元的控制开关，实现分相、分级精确控制补偿电容的投入。

综合降损控制单元通过三相电参量采样接口采集配电变压器二次侧的三相电压和三相电流，经过计算，当零序电流大于预先设定在所述综合降损控制单元中的控制阈值时，发出“降损”信号，通过电流调衡控制接口控制所述降损执行机构中工作模式控制开关3的KG1断开，同时接通KG2和KG3，使所述的电流调衡单元1串联到配电变压器的二次侧中投入工作，三相绕组单元中各相本体磁柱线圈产生的电压与跨接磁柱线圈产生的逆向电压动态迭加，使之三相电流在磁势的作用下趋向平衡，减少中性点漂移，降低配电变压器的中性电流，实现动态地调整三相电流并使之趋向平衡、稳定，达到降低铁损和铜损的目的；当零序电流小于预置控制阈值时，可发出“旁路”信号，通过所述电流调衡控制接口控制所述工作模式控制开关3中的KG2、KG3断开，同时接通KG1，将所述电流调衡单元1置“旁路”状态；当负载侧发生短路等异常时，KG1、KG2和KG3将自动断开。工作模式控制开关中KG1与KG2、KG3是互斥关系。

所述电流调衡单元1运行在“工作”状态时，综合降损控制单元4连续采样、计算，当某相电压出现“过压”或“欠压”时，综合降损控制单元4对所述电流调衡单元1发出调整电压信号，通过所述电流调衡控制接口控制所述多路选通电路22从负载接入点中选择对应的电压输出范围，确保供电电压的合格。

所述综合降损控制单元4通过采样、计算，存储实时采集的配电变压器的电参量数据和统计数据，以及通过通信接口COM2实时读取三相电能表的计量数据；综合降损控制单元4通过通信接口COM1以及与之相连的通信单元8能够将配电变压器的运行电参量数据和表计量数据实现“同步冻结”和实时传输，实现了配电网中所辖配电变压器线损统计的同期性和准确性。

实施例三：参见图2，本实施例配电变压器综合降损装置，含有综合降损控制单元4和降损执行机构，综合降损控制单元4的电流采样信号输入接口连接变压器二次侧各电流互感器的输出端，综合降损控制单元4的电压采样信号输入接口连接变压器二次侧各相电压输出端，所述降损执行机构含有电流调衡单元1，所述电流调衡单元1包括跨接、混合绕制在由硅钢或矽钢片叠压而成的三组磁柱上的三相绕组单元2，三相绕组单元2的每一相均包含一定数量的串联绕制在两个相邻磁柱上的线圈，所述两个相邻磁柱一个为本体磁柱，另一个为跨接磁柱，本体磁柱上的线圈采用顺时针方向绕制，跨接磁柱上的线圈采用逆时针方向绕制；三相绕组单元2中每一相绕组的首端接配电变压器二次侧的一相，每一相绕组的末端均与配电变压器二次侧的零线N相相连；三相绕组单元2的每一相绕组有3到5个引出点作为该相负载的接入点，每相负载的接入点均由其所在的本体磁柱绕组线圈21上引出，经过多路选通开关22连接配电变压器综合降损装置的输出端，多路选通开关22连接综合降损控制单元4的电流调衡控制接口。

本实施例配电变压器综合降损装置为最简单的一种实施方式。在现有的配电变压器投入使用时，只需通过三相控制开关将配电变压器综合降损装置接入电网，不使用时通过控制开关将其从电网中切除。

对散布在广阔城乡各个角落的配电变压器，加装使用本实用新型配电变压器综合降损装置，利用所述配电变压器综合降损装置提供的通信设备单元7与集中通信控制系统搭建成配电网综合降损管理网络系统，实现配电网全范围内的综合降损监控管理。依据系统模拟仿真结果测算：该系统的综合降损率可达到1％以上。按照1％的系统降损率，根据河南省电力公司2005年的售电量统计数据[注：中国电力项目网，2007-1-10，“河南省电力公司省外市场开拓电量夺冠”]测算，河南省实施“配电网综合降损系统”工程每年可实现综合效益约8.4亿元。不仅节能降耗，而且环保，具有很好的经济和社会效益。

Claims

1、一种配电变压器综合降损装置，含有综合降损控制单元(4)和降损执行机构，综合降损控制单元(4)的电流采样信号输入接口连接变压器二次侧各电流互感器的输出端，综合降损控制单元(4)的电压采样信号输入接口连接变压器二次侧各相电压输出端，其特征是：所述降损执行机构含有电流调衡单元(1)，所述电流调衡单元(1)包括跨接、混合绕制在由硅钢或矽钢片叠压而成的三组磁柱上的三相绕组单元(2)，所述三相绕组单元(2)的每一相均包含一定数量的串联绕制在两个相邻磁柱上的线圈，所述两个相邻磁柱一个为本体磁柱，另一个为跨接磁柱，本体磁柱上的线圈采用顺时针方向绕制，跨接磁柱上的线圈采用逆时针方向绕制；所述三相绕组单元(2)中每一相绕组的首端接配电变压器二次侧的一相，每一相绕组的末端均与配电变压器二次侧的零线N相相连；所述三相绕组单元(2)的每一相绕组均有3到5个引出点作为该相负载的接入点，每相负载的接入点均由其所在的本体磁柱绕组线圈(21)上引出经过多路选通开关(22)连接配电变压器综合降损装置的输出端，所述多路选通开关(22)控制连接综合降损控制单元(4)的电流调衡控制接口。

2、根据权利要求1所述的配电变压器综合降损装置，其特征在于：所述降损执行机构还含有无功补偿单元(5)，所述无功补偿单元(5)包括电力电容器组(C_A1～C_A5、C_B1～C_B5、C_C1～C_C5)，补偿控制复合开关(K_A1～K_A5、K_B1～K_B5、K_C1～K_C5)，电力电容器组的每个电容器分别通过熔断器、所述补偿控制复合开关并联在变压器二次侧三相电压输出端之间，所述补偿控制复合开关的接入控制端(A₁～A₅、B₁～B₅、C₁～C₅)分别连接综合降损控制单元(4)的无功补偿控制接口；所述无功补偿电力电容器组通过无功补偿投/切控制开关(6)连接变压器二次侧三相四线电源输出端。

3、根据权利要求1或2所述的配电变压器综合降损装置，其特征在于：所述电流调衡单元(1)含有工作模式控制开关(3)；所述工作模式控制开关(3)包括配电变压器综合降损装置旁路开关(KG1)和与所述旁路开关(KG1)互斥的电流调衡投/切控制开关(KG2)；所述三相绕组单元(2)中每一相绕组的首端通过所述电流调衡投/切控制开关(KG2)串联接配电变压器二次侧的一相，所述旁路开关(KG1)和所述电流调衡投/切控制开关(KG2)的控制输入端连接综合降损控制单元(4)的电流调衡控制接口。

4、根据权利要求3所述的配电变压器综合降损装置，其特征在于：所述工作模式控制开关(3)还包括保护开关(KG3)，所述保护开关(KG3)串联在三相绕组单元中每一相多路选通开关的输出端，与所述电流调衡投/切控制开关(KG2)同步。

5、根据权利要求3所述的配电变压器综合降损装置，其特征在于：所述的综合降损控制单元(4)含有通信接口COM1、COM2，所述的通信接口COM1与通信设备单元(7)相连，通信接口COM2与三相电能表(8)相连。

6、根据权利要求5所述的配电变压器综合降损装置，其特征在于：所述通信设备单元(7)采用移动公网GPRS或CDMA制式的通信设备，或者采用无线数传电台通信设备；所述通信设备通过相应的通信接口与综合降损控制单元(4)的通信端COM1连接；所述通信接口为RS-485，或为RS-232通讯方式。

7、根据权利要求3所述的配电变压器综合降损装置，其特征在于：工作模式控制开关采用真空接触器，或者采用交流接触器或永磁接触器。

8、根据权利要求1或2所述的配电变压器综合降损装置，其特征在于：所述三相绕组单元(2)的每相输入端串接有避雷器(9)。