CN203910500U - 一种多级有载调压防覆冰变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多级有载调压防覆冰变压器，属于从输电线除冰或雪的装置技术领域。该变压器接在电压等级高于110kV的输电线路首、末两端，所述变压器包括设置在一次侧的主绕组、设置在二次侧的调压绕组、第一控制开关组电路和第二控制开关组电路；从所述调压绕组上引出若干状态机械开关，所述状态机械开关与控制开关组电路串联，且相邻的状态机械开关不与同一控制开关组电路连接，所述第一控制开关组电路与第二控制开关组电路不与状态机械开关连接端为同一节点，该节点与等效负载阻抗及调压绕组串联。该变压器能够大范围分段式可控调压，因此可以改变输电线上电流值大小，通过特定操作步骤实现了状态切换过程中开关端无弧、无冲击。

Description

一种多级有载调压防覆冰变压器

技术领域

本实用新型涉及一种防覆冰变压器，属于从输电线上除冰或雪的装置技术领域。

背景技术

冷的雨滴降落到了温度低于冰点(0℃)的物体上就形成雨凇，如果是凝结在电线上，就使电线覆冰。这就是电线覆冰。如果一个范围内的所有电线都被冰包住，这就是线路覆冰。覆冰使细的电线变成了冰棍，对于长距离输电的高压电线，它依靠铁塔支撑。覆冰使铁塔加大了负重。严重的覆冰使铁塔无力支持这些电线而倒塌。而铁塔上的绝缘子串上有了覆冰就只能拉闸使输电线停止输电，于是造成大面积的电力中断。显然线路覆冰是严重的灾害。

除冰防冰方法、技术的研究与应用是世界性的难题，国内外对此进行着长期的研究。目前大约有30多种处于各种阶段的除冰防冰方法和技术，归纳起来大致可以分为以下几类：热力除冰法、机械除冰法、自然被动法和其他除冰法。

典型的热力除冰技术有高压直流电流除冰技术、交流电流除冰技术、脉冲电热除冰技术、高电流密度熔冰法以及1988～1990年由武汉高压研究所研制的低居里磁热线除冰法、我国一直采用和加拿大Manitoba水电局采用的短路电流融冰法等靠电热自行加热输电线路使覆冰融化的方法。低居里磁热线除冰法存在一个问题，当环境温度达到除冰要求进行除冰作业之后，在环境温度不发生变化的情况下，铁磁材料依旧产生热耗损，影响线路传输功率。而短路电流融冰法，需将所要融冰的输电线路停下来，且合闸冲击可能造成系统稳定破坏事故。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种多级有载调压防覆冰变压器，接在电压等级高于110kV的输电线路首、末两端，实现大范围分段式可控调压，并且在调压过程中，开关端无弧、无冲击。

本实用新型为解决上述技术问题提出的一种技术方案是：一种多级有载调压防覆冰变压器，所述变压器包括主绕组、调压绕组、第一控制开关组电路和第二控制开关组电路，所述主绕组与调压绕组的线圈匝数比为1:1，所述调压绕组上引出若干状态机械开关，所述状态机械开关依次间隔连接形成第一节点和第二节点，所述第一节点连接第一控制开关组电路，所述第二节点连接第二控制开关组电路，所述第一控制开关组电路与第二控制开关组电路连接形成第三节点；所述第一控制开关组电路和第二控制开关组电路结构一致，所述控制开关组电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路与第二支路并联；所述第一支路由第一机械开关串联相互并联的第一晶闸管开关和第一电阻组成；所述第二支路由第二机械开关、第二晶闸管开关和第二电阻串联组成，所述第一电阻阻值大于第二电阻阻值。

上述技术方案的改进是：所述调压绕组上引出的状态机械开关将调压绕组分成主线圈和若干调压线圈，所述主线圈与单个调压线圈的匝数比是20:5。

本实用新型采用上述技术方案的有益效果是：通过在二次侧按特定比例接入不同数量的调压线圈，调节一次与二次侧的线圈匝数比使得压降范围达到(0～80％)；控制开关组电路上晶闸管开关承受反向峰值电压可控，在220kV电压等级下仅为500V左右，远远低于晶闸管开关的承压范围。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型实施例的电路示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例提出的一种多级有载调压防覆冰变压器，该变压器接在电压等级高于110kV的输电线路首、末两端，接在输电线路首端的变压器的一次侧为主绕组，该变压器的二次侧为调压绕组；接在输电线末端的变压器的一次侧为调压绕组，该变压器的二次侧为主绕组；实现首端降压，末端升压或是末端升压首端降压的功能。

如图1所示电路为该变压器接在输电线路首端的示意图，所述变压器包括设置在一次侧的主绕组L₀₁、设置在二次侧的调压绕组、第一控制开关组电路和第二控制开关组电路；所述一次侧的主绕组与二次侧的调压绕组的线圈匝数比为1:1，所述调压绕组上引出17个状态机械开关(S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇、S₈、S₉、S₁₀、S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₁₄、S₁₅、S₁₆、S₁₇)，状态机械开关S₁、S₃、S₅、S₇、S₉、S₁₁、S₁₃、S₁₅、S₁₇相互连接形成第一节点，该节点与第一控制开关组电路连接，状态机械开关S₂、S₄、S₆、S₈、S₁₀、S₁₂、S₁₄、S₁₆相互连接形成第二节点，该节点与第二控制开关组电路连接，所述第一控制开关组电路与第二控制开关组电路连接形成第三节点，该节点与所述调压绕组分接在输电线路等效负载阻抗(R_L、L_L)一端与另一端。

如图1所示，所述第一控制开关组电路和第二控制开关组电路结构一致，所述第一控制开关组电路的第一支路由机械开关S₀₁以及相互并联的晶闸管开关K₃和电阻R₁串联组成；所述第一控制开关组电路的第二支路由机械开关S₀₃、晶闸管开关K₁和电阻R₃串联组成，电阻R₁阻值远大于电阻R₃阻值；所述第二控制开关组电路的第一支路由机械开关S₀₂以及相互并联的晶闸管开关K₄和电阻R₂串联组成；所述第二控制开关组电路的第二支路由机械开关S₀₄、晶闸管开关K₂和电阻R₄串联组成，所述电阻R₂阻值远大于电阻R₄阻值。

本实施例的改进是：所述调压绕组上引出的状态机械开关(S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆、S₇、S₈、S₉、S₁₀、S₁₁、S₁₂、S₁₃、S₁₄、S₁₅、S₁₆、S₁₇)将调压绕组分成主线圈L₀和16个调压线圈(L₁、L₂、L₃、L₄、L₅、L₆、L₇、L₈、L₉、L₁₀、L₁₁、L₁₂、L₁₃、L₁₄、L₁₅、L₁₆)，所述主线圈与单个调压线圈的匝数比是20:5，调压线圈之间匝数比是1:1。

各个晶闸管开关触发时刻为对应状态下的调压线圈中电流过零点时刻。机械开关动作时，由于流过其电流可以忽略不计，因此无严格动作时间要求。

如表1所示0—16个调压状态及表2中每个状态对应的开关接入状态，实现调压比例(0～80％)的变化范围。

调压绕组调压状态与调压变比及电压的关系见表1所示。

表1 调压状态与调压绕组匝数、变比、二次侧电压的关系

调压状态	调压绕组匝数(％)	变比	二次侧电压(p.u.)
				0	0	5.00	0.2
1	5	4.00	0.25
				2	10	3.33	0.30
3	15	2.86	0.35
				4	20	2.50	0.40
5	25	2.22	0.45
				6	30	2.00	0.50
7	35	1.82	0.55
				8	40	1.67	0.60
9	45	1.54	0.65
				10	50	1.43	0.70
11	55	1.33	0.75
				12	60	1.25	0.80
13	65	1.18	0.85
				14	70	1.11	0.90
15	75	1.05	0.95

16

80

1

1

注：计算二次侧电压标幺值时，取一次侧电压标幺值为1。

调压状态与开关状态及调压绕组的对应关系如表2所示。

表2 调压状态与开关、调压绕组的关系

同理所需切换状态对应的控制开关组电路，在闭合所对应的状态机械开关和该控制开关组电路上的第一机械开关后，所对应控制开关组电路上的第二晶闸管开关两端承受电压值为该控制开关组电路第一电阻上的压降值减去该电路第二电阻上的压降值；

很明显上述压降值可控，通过简单推导可以做到在该电路中的晶闸管开关所要承受的峰值电压降低。

初始状态所对应的控制开关组电路上的第二晶闸管开关导通后，该控制开关组电路此时上实质为第二电阻与第二晶闸管开关串联后再与第一电阻并联，由于第一电阻阻值远大于第二电阻阻值，所以在第一电阻所在支路上的电流值远小于第二电阻与第二晶闸管开关串联的支路上的电流值，几乎可以忽略不计，因此此时断开第一电阻所在之路上的第一机械开关不会产生电弧。

同理所要切换状态所对应的控制开关组电路上，由于第一电阻阻值远大于第二电阻阻值，因此在第一电阻所在支路上的电流值远小于第二电阻与第二晶闸管开关串联的支路上的电流值，几乎可以忽略不计，因此在闭合该控制开关组电路上的第一机械开关时不会产生电弧。

所以按照上述步骤所述使用该变压器可平稳切换至各运行状态，实现实用过程中无弧和无冲击。

以下为工作状态16切换至工作状态15的操作步骤：

1)参见表2初始状态为状态机械开关S₁₇、机械开关S₀₁及晶闸管开关K₃闭合，其他开关均断开；

2)停止向晶闸管开关K₃发送触发脉冲，即晶闸管开关K₃断开，闭合机械开关S₀₃；此时电阻R₁接入电路，电阻R₁所在支路与机械开关S₀₃所在支路并联，因此晶闸管开关K₃与晶闸管开关K₁上承受电压均为电阻R₁两端的电压。因此通过选择合适的电阻阻值可以做到在该电路中的晶闸管开关所要承受的峰值电压降低。

3)向晶闸管开关K₁发送触发脉冲，即晶闸管开关K₁导通，断开机械开关S₀₁，闭合机械开关S₀₄；此时电阻R₁与R₃并联，由于电阻R₃阻值远小于电阻R₁阻值，因此电阻R₁所在支路上的电流值远小于阻R₃所在支路上的电流值，而由于晶闸管开关K₂尚未导通及机械开关S₀₄所在支路目前处于断路状态，所以在断开机械开关S₀₁和闭合机械开关S₀₄时，开关不会产生电弧。

4)闭合状态机械开关S₁₆和机械开关S₀₂；此时电阻R₂接入电路，其所在支路与机械开关S₀₄所在支路并联因此晶闸管开关K₂上承受电压为电阻R₂两端的电压。因此通过选择合适的电阻阻值可以做到在该电路中的晶闸管开关所要承受的峰值电压降低。

5)给晶闸管开关K₂发送触发脉冲，即晶闸管开关K₂导通；

6)停止向晶闸管开关K₁发送触发脉冲，即晶闸管开关K₁断开；

7)断开状态机械开关S₁₇和机械开关S₀₃；由于无电流流过，因此不会产生电弧。

8)停止向晶闸管开关K₂发送触发脉冲，即晶闸管开关K₂断开；晶闸管开关K₂承受电压为电阻R₂两端电压。

9)断开机械开关S₀₄；由于无电流流过，因此不会产生电弧。

10)向晶闸管开关K₄发送触发脉冲，即晶闸管开关K₄导通。

在上述步骤中，晶闸管开关触发时刻为对应调压线圈中电流过零点时。机械开关动作时，由于流过其电流可以忽略不计，因此无严格动作时间要求。

本实用新型不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种多级有载调压防覆冰变压器，其特征在于：所述变压器包括主绕组、调压绕组、第一控制开关组电路和第二控制开关组电路，所述主绕组与调压绕组的线圈匝数比为1:1，所述调压绕组上引出若干状态机械开关，所述状态机械开关依次间隔连接形成第一节点和第二节点，所述第一节点连接第一控制开关组电路，所述第二节点连接第二控制开关组电路，所述第一控制开关组电路与第二控制开关组电路连接形成第三节点；所述第一控制开关组电路和第二控制开关组电路结构一致，所述控制开关组电路包括第一支路和第二支路，所述第一支路与第二支路并联；所述第一支路由第一机械开关串联相互并联的第一晶闸管开关和第一电阻组成；所述第二支路由第二机械开关、第二晶闸管开关和第二电阻串联组成，所述第一电阻阻值大于第二电阻阻值。

2.如权利要求1所述的一种多级有载调压防覆冰变压器，其特征在于：所述调压绕组上引出的状态机械开关将调压绕组分成主线圈和若干调压线圈，所述主线圈与单个调压线圈的匝数比是20:5。