CN214674966U - 一种智能箱式变电站用节能型变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能箱式变电站用节能型变压器，包括：变压器本体，所述变压器本体的低压绕组侧连接有互感器；复合开关，安装于所述变压器本体的外侧，所述复合开关由可控硅元件、机械式开关元件和阻容吸收元件共同构成，所述复合开关的机械式开关元件与永磁操作机构直连；控制器，所述控制器通过隔离电路双向连接所述复合开关，所述控制器通过A/D转换器单向接收所述互感器的信号；永磁操作机构，安装于所述变压器本体的顶部，所述永磁操作机构通过驱动杆连接所述复合开关，所述永磁操作机构的内部设置有动铁芯、永磁体、磁轭和线圈。本实用新型解决了使用电机驱动机械式开关开闭，电机本身占用空间大，且传动结构复杂，反应速度慢。

Description

一种智能箱式变电站用节能型变压器

技术领域

本实用新型涉及变压器相关技术领域，具体涉及一种智能箱式变电站用节能型变压器。

背景技术

据统计，全国变压器总损耗约占系统发电量的10%，其中配电变压器损耗占比约为总损耗的70%，调容调压变压器可以大幅度降损节能，通过提升配电变压器的负载率，使配电变压器能够始终处于最为经济的运行状态，从而减少配电变压器的损耗，节约能源，因此，配电变压器调容调压技术的研究对于节能减排、降低电能损耗具有重大意义。

在现有的有载自动调容调压变压器中，通常使用电机驱动机械式开关开闭，电机本身占用空间大，且传动结构复杂，反应速度慢。

实用新型内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种智能箱式变电站用节能型变压器，以解决使用电机驱动机械式开关开闭，电机本身占用空间大，且传动结构复杂，反应速度慢的问题。

为实现上述目的，提供一种智能箱式变电站用节能型变压器，包括：

变压器本体，所述变压器本体包括高压绕组和低压绕组，所述变压器本体的低压绕组侧连接有互感器；

复合开关，安装于所述变压器本体的外侧，所述复合开关由可控硅元件、机械式开关元件和阻容吸收元件共同构成，所述复合开关的机械式开关元件与永磁操作机构直连；

控制器，所述控制器通过隔离电路双向连接所述复合开关，所述控制器通过A/D转换器单向接收所述互感器的信号；

存储器和电源，连接所述控制器；

永磁操作机构，安装于所述变压器本体的顶部，所述永磁操作机构通过驱动杆连接所述复合开关，所述永磁操作机构的内部设置有动铁芯、永磁体、磁轭和线圈。

进一步的，所述可控硅元件和所述阻容吸收元件并接在所述机械式开关元件的两端，所述可控硅元件为反并联晶闸管，所述可控硅元件与所述可控硅元件之间相互串联。

进一步的，所述控制器连接A/D转换器、存储器、隔离电路、电源以及远程通信系统和人机交互系统，所述控制器与复合开关、互感器、A/D转换器、存储器、隔离电路、电源、远程通信系统和人机交互系统共同构成有载自动调容调压的控制系统。

进一步的，所述控制器的核心组件为主控制器，所述主控制器通过通信接口接受运行控制人员的指令并发送检测到的开关状态信息，所述主控制器、通信接口、开关状态监测电路和复合开关共同构成复合调容调压开关的整体系统。

进一步的，所述复合开关与所述控制器组装在一起，且所述复合开关和所述控制器放置在所述变压器本体的外部。

进一步的，所述动铁芯的顶端插接有所述驱动杆，且所述驱动杆的顶端贯穿所述永磁操作机构的顶板伸入外侧。

进一步的，所述永磁体呈圆环状，所述永磁体套装在所述磁轭外侧，所述永磁体和所述磁轭的下方绕接有所述线圈，且所述动铁芯贯穿所述磁轭和所述线圈。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的智能箱式变电站用节能型变压器采用机械式开关与电力电子开关相结合的混合式开关作为有载调容调压开关，避免开关通闭产生电弧，从而有效延长了调容开关的使用寿命，采用单稳态永磁机构直连驱动机械式开关，摒弃原有的电机驱动方案，具有体积小、重量轻、速度快、结构简单的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体方案结构示意图；

图2为本实用新型实施例的永磁操动机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的复合开关的基本原理结构示意图；

图4为本实用新型实施例的复合调容调压开关的整体系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的自动控制系统组成原理结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、变压器本体；2、复合开关；3、控制器；4、互感器；5、A/D转换器；6、存储器；7、隔离电路；8、电源；9、永磁操作机构；11、高压绕组；12、低压绕组；21、可控硅元件；22、机械式开关元件；23、阻容吸收元件；31、主控制器；32、通信接口；33、开关状态监测电路；91、驱动杆；92、动铁芯；93、永磁体；94、磁轭；95、线圈。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

参照图1至图5所示，本实用新型提供了一种智能箱式变电站用节能型变压器，包括：变压器本体1、复合开关2、控制器3、互感器4和永磁操作机构9。

具体的，变压器本体1，变压器本体1包括高压绕组11和低压绕组12，变压器本体1的低压绕组12侧连接有互感器4；

复合开关2，安装于变压器本体1的外侧，复合开关2由可控硅元件21、机械式开关元件22和阻容吸收元件23共同构成，复合开关2的机械式开关元件22与永磁操作机构9直连；

控制器3，控制器3通过隔离电路7双向连接复合开关2，控制器3通过A/D转换器5单向接收互感器4的信号；

存储器6和电源8，连接控制器3；

永磁操作机构9，安装于变压器本体1的顶部，永磁操作机构9通过驱动杆91连接复合开关2，永磁操作机构9的内部设置有动铁芯92、永磁体93、磁轭94和线圈95。

在使用时，通过互感器4采集配电变压器二次侧的电压、电流数据，将采集到的电压、电流数据经过A/D转换器5后输送到有载自动调容控制器3，与设定好的调容变压器临界经济容量比较，从而控制复合开关2按照预先设定的要求进行动作，以达到过零分闸或者合闸目的，实现调容变压器的高压绕组11和低压绕组12联结方式的改变，从而起到调节配电变压器容量的效果。

在本实施例中，如图3所示，可控硅元件21和阻容吸收元件23并接在机械式开关元件22的两端，可控硅元件21为反并联晶闸管，可控硅元件21与可控硅元件21之间相互串联，可控硅元件21的对数由系统电压的高低决定。

在合闸的时候，先导通可控硅元件21，再闭合机械式开关元件22，由于可控硅元件21导通时候的管压降非常小，这就为机械式开关元件22制造了低电压环境下合闸的条件，从而使机械式开关元件22的寿命大大提高；机械式开关元件22一经闭合，就令可控硅元件21截止，在电路处在正常工作的环境中时，电路依靠的是机械式开关元件22来接通，机械式开关元件22的导通电阻非常小，这就降低了系统正常工作是产生的损耗。

在分闸的时候，先是令可控硅元件21导通，然后再驱动机械式开关元件22断开，机械开关上的电流向可控硅元件21一侧转移，这就使机械式开关在断开的过程中不起弧，而且，只要再次导通可控硅元件21，机械开关两端的端口电压就被限制的非常低，这对开关来说是大大有利的，可以极大地降低电弧重燃的几率，在复合开关2中，可控硅元件21工作的时间很短，可以令它们过载运行，这就对可控硅元件21容量的要求并不是很大，大大有利于进一步降低混合开关的制作成本。

在本实施例中，控制器3连接A/D转换器5、存储器6、隔离电路7、电源8以及远程通信系统和人机交互系统，控制器3与复合开关2、互感器4、A/D转换器5、存储器6、隔离电路7、电源8、远程通信系统和人机交互系统共同构成有载自动调容调压的控制系统，有载自动调容调压的控制系统主要是通过互感器4测量变压器本体1的低压绕组12侧的电压与电流来确定运行中负载容量大小，控制器3将该负载容量与事先设定好的临界调节量进行比较，确定变压器需要处于何种运行状态下，从而获得所需要的相关调节命令并将获得的数据存储在存储器6之中，然后发出该控制调节命令给复合开关2，并完成相应动作，从而在不需要断电的情况下，实现有载自动调容调压。

在本实施例中，如图4所示，控制器3的核心组件为主控制器31，主控制器31通过通信接口32接受运行控制人员的指令并发送检测到的开关状态信息，主控制器31、通信接口32、开关状态监测电路33和复合开关2共同构成复合调容调压开关的整体系统，主控制器31主要责任是从通信接口32接收相应的投切命令，依据该命令要求并且按照一定时序来操控复合开关2动作，以达到过零分闸或者合闸目的，主控制器31还要依据开关状态监测电路33检测到的状态信息，发出相对应的保护命令来保护复合开关2，开关状态监测电路33是用来实时监测复合开关2两端的电压之差来判定开关是否处于正常的工作状态。

在本实施例中，复合开关2与控制器3组装在一起，且复合开关2和控制器3放置在变压器本体1的外部，由于复合开关2中的机械式开关元件22不存在灭弧的问题，因此复合开关2与控制器3一起放置在变压器外面，这样就能够大大节省变压器油箱的体积，减少变压器油的损耗。

在本实施例中，如图2所示，动铁芯92的顶端插接有驱动杆91，且驱动杆91的顶端贯穿永磁操作机构9的顶板伸入外侧，永磁体93呈圆环状，永磁体93套装在磁轭94外侧，永磁体93和磁轭94的下方绕接有线圈95，且动铁芯92贯穿磁轭94和线圈95，仅需在线圈95中通以特定方向的电流，即可实现永磁机构的合闸或分闸操作，相比于传统的电机驱动，永磁操作机构9不仅结构简单，运动部件少，机械可靠性高，同时，永磁机构分、合闸动作时间短，因此分断能力更强，性能更加稳定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能箱式变电站用节能型变压器，其特征在于，包括：

变压器本体（1），所述变压器本体（1）包括高压绕组（11）和低压绕组（12），所述变压器本体（1）的低压绕组（12）侧连接有互感器（4）；

复合开关（2），安装于所述变压器本体（1）的外侧，所述复合开关（2）由可控硅元件（21）、机械式开关元件（22）和阻容吸收元件（23）共同构成，所述复合开关（2）的机械式开关元件（22）与永磁操作机构（9）直连；

控制器（3），所述控制器（3）通过隔离电路（7）双向连接所述复合开关（2），所述控制器（3）通过A/D转换器（5）单向接收所述互感器（4）的信号；

存储器（6）和电源（8），连接所述控制器（3）；

永磁操作机构（9），安装于所述变压器本体（1）的顶部，所述永磁操作机构（9）通过驱动杆（91）连接所述复合开关（2），所述永磁操作机构（9）的内部设置有动铁芯（92）、永磁体（93）、磁轭（94）和线圈（95）。

2.根据权利要求1所述的一种智能箱式变电站用节能型变压器，其特征在于，所述可控硅元件（21）和所述阻容吸收元件（23）并接在所述机械式开关元件（22）的两端，所述可控硅元件（21）为反并联晶闸管，所述可控硅元件（21）与所述可控硅元件（21）之间相互串联。

3.根据权利要求1所述的一种智能箱式变电站用节能型变压器，其特征在于，所述控制器（3）连接A/D转换器（5）、存储器（6）、隔离电路（7）、电源（8）以及远程通信系统和人机交互系统，所述控制器（3）与复合开关（2）、互感器（4）、A/D转换器（5）、存储器（6）、隔离电路（7）、电源（8）、远程通信系统和人机交互系统共同构成有载自动调容调压的控制系统。

4.根据权利要求3所述的一种智能箱式变电站用节能型变压器，其特征在于，所述控制器（3）的核心组件为主控制器（31），所述主控制器（31）通过通信接口（32）接受运行控制人员的指令并发送检测到的开关状态信息，所述主控制器（31）、通信接口（32）、开关状态监测电路（33）和复合开关（2）共同构成复合调容调压开关的整体系统。

5.根据权利要求4所述的一种智能箱式变电站用节能型变压器，其特征在于，所述复合开关（2）与所述控制器（3）组装在一起，且所述复合开关（2）和所述控制器（3）放置在所述变压器本体（1）的外部。

6.根据权利要求1所述的一种智能箱式变电站用节能型变压器，其特征在于，所述动铁芯（92）的顶端插接有所述驱动杆（91），且所述驱动杆（91）的顶端贯穿所述永磁操作机构（9）的顶板伸入外侧。

7.根据权利要求1所述的一种智能箱式变电站用节能型变压器，其特征在于，所述永磁体（93）呈圆环状，所述永磁体（93）套装在所述磁轭（94）外侧，所述永磁体（93）和所述磁轭（94）的下方绕接有所述线圈（95），且所述动铁芯（92）贯穿所述磁轭（94）和所述线圈（95）。

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