CN206003611U - 变阻抗变压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变阻抗变压器，将限流电抗器与变压器进行一体化设计，通过快速开关及操动机构控制电抗器投切。变压器正常工作时，电抗器处于短路状态，变压器损耗未增加；变压器发生短路故障时，电抗器投入变压器的线路，提高变压器的阻抗，限制短路电流，实现自主调节阻抗，降低短路电流对变压器及在运的冲击，减轻下级断路器的开断负担。本实用新型不仅可用于新生产的变压器，同时也可用于在运变压器抗短路能力提升改造。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气技术领域，更具体地说，涉及一种变阻抗变压器。
背景技术
电力变压器是电力系统中重要的输变电设备之一，连接多个电压等级，在电网中处于枢纽地位。其运行的安全可靠性直接影响电网的运行安全，提高电力变压器的运行可靠性，对整个电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。近年来，随着国民经济的快速发展和居民生活水平的不断提高，城镇电力负荷水平持续上升，电网规模越来越大，造成短路容量与短路电流不断增大，严重影响电力变压器的安全运行。根据相关统计资料，绕组是发生故障较多的部件之一，据不完全统计2007-2010年期间，我国110kV以上电压等级的变压器故障49台次，因遭受短路故障电流冲击直接导致的损坏事故约为33台次，占总事故台数的67％。短路故障是变压器事故的主要原因之一。电力变压器绕组短路，尤其是负载短路时，故障电流产生的巨大电磁力对变压器绕组的危害极大。此外，随着电网容量的增加，短路电流不断增大，越来越接近断路器的遮断容量。如何采用经济、有效、紧凑、便捷、高效的技术措施，降低短路电流对变压器的冲击，提高大型变压器运行可靠性，同时降低对开关开断能力的要求，是亟需解决的技术问题。
目前加强电力变压器短路冲击耐受能力，限制短路电流主要通过两种途径：一是提高漏抗，采用高阻抗变压器；二是外接限流电抗器。采用高阻抗变压器提高漏抗，造成正常工作时的变压器体积增大，损耗增加，无法满足节能降耗的要求，难以用于在运变压器短路电流限制；同时造成下级母线短路容量增加，断路器开断能力不能满足要求。高阻抗变压器还会导致母线电压波动加大造成电能质量问题。限流器存在维护改造工作量大、占地面积大、经济成本 高等不足。因此，传统的方法已无法满足加强电力变压器短路冲击耐受能力的要求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种变阻抗变压器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种变阻抗变压器，包括通过油气套管连接的变压器及电抗器，所述电抗器两端并联有快速开关；所述快速开关包括上出线、真空灭弧室、导电夹、软连接及下出线，所述上出线的上端与电网相连，所述上出线的下端与真空灭弧室相连，所述导电夹连接上出线及下出线；还包括操动机构，所述操动机构通过绝缘拉杆及波纹管与所述真空灭弧室相连；所述操动机构包括合闸保持磁铁、分闸保持磁铁、设置在所述合闸保持磁铁与分闸保持磁铁之间的吸板及设置在所述合闸保持磁铁下端的涡流盘、合闸线圈、分闸线圈；所述变压器处于正常运行状态时，所述吸板与合闸保持磁铁连接，所述电抗器处于短路状态；所述变压器的线路电流高于设定值时，涡流盘在电磁力的作用下将吸板与分闸保持磁铁连接，所述电抗器投入变压器的线路。
在上述方案中，所述变压器的片式散热器上设置用于支持快速开关的支撑杆。
实施本实用新型变阻抗变压器，具有以下有益效果：
1、本实用新型将限流电抗器与变压器进行一体化设计，通过快速开关控制电抗器投切。变压器正常工作时，电抗器处于短路状态，变压器损耗未增加；变压器发生短路故障时，电抗器投入变压器的线路，提高变压器的阻抗，限制短路电流，实现自主调节阻抗，降低短路电流对变压器及在运的冲击，减轻下级断路器的开断负担。
2、本实用新型不仅可用于新生产的变压器，同时也可用于在运变压器抗短路能力提升改造。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1为本实用新型变阻抗变压器的结构示意图；
图2为图1中快速开关的结构示意图；
图3为本实用新型中操动机构的结构示意图；
图4为本实用新型变阻抗变压器的应用电路图。
图中：油气套管1；变压器2；电抗器3；快速开关4；片式散热器2.1；支撑杆2.2；上出线4.1；真空灭弧室4.2；导电夹4.3；软连接4.4；下出线4.5；操动机构5；合闸保持磁铁5.1；分闸保持磁铁5.2；吸板5.3；涡流盘5.4；合闸线圈5.5；分闸线圈5.6；盆式绝缘子6；合闸储能电容7.1；分闸储能电容7.2。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1～4所示，本实用新型一种变阻抗变压器，包括通过油气套管1连接的变压器2及电抗器3。电抗器3两端并联有快速开关4，变压器2的片式散热器2.1上设置用于支持快速开关4的支撑杆2.2。快速开关4包括上出线4.1、真空灭弧室4.2、导电夹4.3、软连接4.4及下出线4.5，上出线4.1的上端与电网相连，上出线4.1的下端与真空灭弧室4.2相连，导电夹4.3连接上出线4.1及下出线4.5。变阻抗变压器还包括操动机构5，操动机构5通过绝缘拉杆及波纹管与真空灭弧室4.2相连。操动机构5包括合闸保持磁铁5.1、分闸保持磁铁5.2、设置在合闸保持磁铁5.1与分闸保持磁铁5.2之间的吸板5.3及设置在合闸保持磁铁5.1下端的涡流盘5.4、合闸线圈5.5、分闸线圈5.6；变压器2处于正常运行状态时，吸板5.3与合闸保持磁铁5.1连接，电抗器3处于短路状态；变压器2的线路电流高于设定值时，涡流盘5.4在电磁力的作用下将吸板5.3与分闸保持磁铁5.2连接，电抗器3投入变压器2的线路。
为了使电抗器有限流作用，要求限流电抗器在短路电流到达第一个峰值之前投入运行，将电流限制在变压器能够承受的范围内。传统的机械开关虽然带 负载能力强、导通稳定，但响应速度慢一般在5～20ms，不能满足快速动作要求。而电力电子开关响应速度快，但其通态损耗过大、耐压能力低。为此，本实用新型拟选用基于电磁斥力机构的改进型快速开关作为电抗器投切开关，实现快速分闸并达到额定开距。本实用新型所设计的快速开关采用真空灭弧室来实现电力电路的接通与断开。高压主电路通过盆式绝缘子6与壳体相连，低压控制电路布置于壳体外部；真空灭弧室4.2与操动机构5通过绝缘拉杆及波纹管相连；采用先进的永磁保持、双线圈双稳态、直动式的涡流斥力操动机构5，动作可靠，分、合闸速度快，断路器整体结构简单。
本实用新型的工作过程如下：
如图4所示，合闸线圈5.5与合闸储能电容7.1及合闸可控硅连接，分闸线圈5.6与分闸储能电容7.2及分闸可控硅连接，接到控制器的合(分)闸命令后，合闸可控硅(分闸可控硅)导通，已充电的合闸储能电容7.1(分闸储能电容7.2)向合(分)闸线圈放电，产生一个持续时间很短的脉冲电流，处在脉冲磁场中的涡流盘5.4因感应涡流而受到强大的推力，并带动真空灭弧室4.2中的动触头完成合(分)闸动作。
如图3所示，当变压器2处于正常运行状态时，吸板5.3与合闸保持磁铁5.1连接，此时，电抗器3被短路。此时变压器2电抗与常规变压器相似。当变压器2发生故障致使其电流异常升高时，强大的电流通过涡流盘5.4生成的强大电磁力使吸板5.3与分闸保持磁铁5.2连接，此时电抗器3投入变压器2的线路中，变压器2阻抗增加，从而保护变压器。
本实用新型根据短路电流限制要求对电抗器、变压器以及快速开关的结构进行一体化设计和相关连接结构设计。根据短路电流限制要求进行电抗器设计及绕组连接形式设计，限流电抗器接线端子与外部母线的联接不应进行完全刚性联接，应有一段过渡软接头或过渡弯头，以免在承受短路所产生的电动力时拉坏接线端子或其他电器。短路电流限流电抗器电抗百分值Xk％、正常工作时电抗器上的电压损失ΔU％以及校验短路时母线上剩余残压Uy％计算方法与普通电抗器参数计算原理及方法相同。根据系统参数选择限流电抗器形式。在短路故障时，限流器交流绕组可能产生的破坏主要是电磁力作用下的线饼振动而 引起的线圈变形，因此需要进行相关电磁和力学结构设计。根据前面的开关快速通断技术和控制方法进行快速开关设计，并将其与电抗器连接，进行油气套管集成设计。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (2)
1.一种变阻抗变压器，包括通过油气套管(1)连接的变压器(2)及电抗器(3)，其特征在于，所述电抗器(3)两端并联有快速开关(4)；所述快速开关(4)包括上出线(4.1)、真空灭弧室(4.2)、导电夹(4.3)、软连接(4.4)及下出线(4.5)，所述上出线(4.1)的上端与电网相连，所述上出线(4.1)的下端与真空灭弧室(4.2)相连，所述导电夹(4.3)连接上出线(4.1)及下出线(4.5)；还包括操动机构(5)，所述操动机构(5)通过绝缘拉杆及波纹管与所述真空灭弧室(4.2)相连；所述操动机构(5)包括合闸保持磁铁(5.1)、分闸保持磁铁(5.2)、设置在所述合闸保持磁铁(5.1)与分闸保持磁铁(5.2)之间的吸板(5.3)及设置在所述合闸保持磁铁(5.1)下端的涡流盘(5.4)、合闸线圈(5.5)、分闸线圈(5.6)；所述变压器(2)处于正常运行状态时，所述吸板(5.3)与合闸保持磁铁(5.1)连接，所述电抗器(3)处于短路状态；所述变压器(2)的线路电流高于设定值时，涡流盘(5.4)在电磁力的作用下将吸板(5.3)与分闸保持磁铁(5.2)连接，所述电抗器(3)投入变压器(2)的线路。
2.根据权利要求1所述的变阻抗变压器，其特征在于，所述变压器(2)的片式散热器(2.1)上设置用于支持快速开关(4)的支撑杆(2.2)。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105845402A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-08-10 | 国家电网公司 | 变阻抗变压器 |
| CN112038062A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-12-04 | 国网宁夏电力有限公司 | 变压器限流装置及其限流方法 |
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