一種有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可以根據(jù)用戶峰谷負(fù)荷變化以及電網(wǎng)電壓波動情況，動態(tài)調(diào)節(jié)容量以及輸出電壓值的變壓器，包括分布在配變鐵芯兩側(cè)的高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組，還包括：有載調(diào)容模塊，用于切換所述高壓側(cè)繞組在三相間的接線方式、調(diào)節(jié)所述低壓側(cè)繞組的接入線圈匝數(shù)，改變所述低壓側(cè)繞組的出線端的負(fù)荷容量；有載調(diào)壓模塊，用于根據(jù)所述低壓側(cè)繞組的出線端的負(fù)荷容量，獲取所述低壓側(cè)繞組的出線端的輸出電壓，反饋至所述高壓側(cè)繞組，并調(diào)節(jié)高壓側(cè)繞組的進線端的輸入電壓；調(diào)容調(diào)壓控制模塊，用于根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷向所述有載調(diào)容模塊發(fā)出調(diào)容信號、向所述有載調(diào)壓模塊發(fā)出調(diào)壓信號，并對所述有載調(diào)容模塊和有載調(diào)壓模塊進行監(jiān)控和過載保護。
【專利說明】一種有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)以及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器。

【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)村電網(wǎng)的降損節(jié)能工程對促進農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展以及創(chuàng)建節(jié)約型社會將產(chǎn)生巨大的影響。目前中國的農(nóng)村電網(wǎng)配電變壓器損耗還相當(dāng)嚴(yán)重，農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)荷具有季節(jié)性變化大、用電集中、峰谷差大、年利用小時數(shù)低的特點。在農(nóng)忙用電集中季節(jié)，變壓器過載運行現(xiàn)象嚴(yán)重，有時甚至出現(xiàn)200%過負(fù)載運行現(xiàn)象；而在用電淡季，變壓器負(fù)荷率較低，常出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，空載損耗相對增加，造成大量不必要的電力資源浪費。同時，城市電網(wǎng)負(fù)荷峰谷用電量差異更加明顯，用電負(fù)荷峰谷輪換更加頻繁，對供電的可靠性要求更高。因此，合理根據(jù)負(fù)荷峰谷輪換實時調(diào)整配電變壓器容量，提高配電變壓器平均負(fù)載率，是實現(xiàn)配電網(wǎng)降損節(jié)能的行之有效的途徑。
[0003]目前，中國大部分地區(qū)使用了無載調(diào)容變壓器。但是由于需要人工停電調(diào)節(jié)，使用很不方便；并且多數(shù)電工不能掌握正確的使用方法，谷負(fù)荷時并沒有調(diào)到小容量運行，調(diào)容功能在使用中并沒有得到充分利用；峰負(fù)荷時，又不能及時調(diào)節(jié)到大容量，因此常出現(xiàn)因調(diào)節(jié)不及時造成的燒毀變壓器事故。雖然現(xiàn)有出現(xiàn)了一些有載調(diào)容的變壓器，但其采用機械式調(diào)容開關(guān)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，切換時會產(chǎn)生電弧，故障率高，調(diào)節(jié)速度緩慢，不適用于頻繁調(diào)節(jié)。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，可靠性逐漸提高，成本也在大幅下降，采用微處理器直接控制電力電子開關(guān)實現(xiàn)容量切換成為可能，電力電子器件作為調(diào)容開關(guān)調(diào)節(jié)迅速，調(diào)節(jié)效果會明顯優(yōu)于機械式的有載調(diào)容開關(guān)，快速無弧化電力電子調(diào)容技術(shù)取代傳統(tǒng)的機械式調(diào)容技術(shù)，是該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
[0004]另一方面，現(xiàn)階段一些地方配電網(wǎng)因季節(jié)性、時段性負(fù)荷變化幅度大，造成電壓波動大、供電可靠性差的問題，而一般的有載調(diào)容變壓器不具備有載調(diào)壓功能，不能根據(jù)運行情況帶負(fù)荷調(diào)整負(fù)荷側(cè)電壓，影響供電質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)問題，提出一種有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器，以根據(jù)用戶峰谷負(fù)荷變化以及電網(wǎng)電壓波動情況，智能實時動態(tài)調(diào)節(jié)變壓器容量以及變壓器輸出電壓值，從而在有效提高變壓器平均負(fù)荷率的情況下，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量以及電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器，包括用于三相配電變壓器的高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組，高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組各設(shè)置在配變鐵芯的一側(cè)，還包括:
[0008]有載調(diào)容模塊，用于切換所述高壓側(cè)繞組在三相間的接線方式、調(diào)節(jié)所述低壓側(cè)繞組的接入線圈匝數(shù)，改變所述低壓側(cè)繞組的出線端的負(fù)荷容量；
[0009]有載調(diào)壓模塊，用于根據(jù)所述低壓側(cè)繞組的出線端的負(fù)荷容量，獲取所述低壓側(cè)繞組的出線端的輸出電壓，反饋至所述高壓側(cè)繞組，并調(diào)節(jié)高壓側(cè)繞組的進線端的輸入電壓；
[0010]調(diào)容調(diào)壓控制模塊，用于根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷向所述有載調(diào)容模塊發(fā)出調(diào)容信號、向所述有載調(diào)壓模塊發(fā)出調(diào)壓信號，并對所述有載調(diào)容模塊和有載調(diào)壓模塊進行監(jiān)控和過載保護。
[0011]所述有載調(diào)壓模塊包括從低壓側(cè)繞組的出線端引出的不可控整流電路，不可控整流電路依次串聯(lián)升降壓斬波電路、調(diào)壓逆變電路，調(diào)壓逆變電路分三相輸出，且調(diào)壓逆變電路在三相上的輸出端分別設(shè)有相電抗器，每個相電抗器的出線端設(shè)有一次耦合段和補償電容，所述高壓側(cè)繞組在三相上的進線端分別設(shè)有與一次耦合段匹配的二次耦合段，每相上的所述一次耦合段和二次耦合段形成一對耦合線圈，三相上的所述耦合線圈之間以星形接線相連，所述補償電容與相電抗器相并聯(lián)。
[0012]所述升降壓斬波電路包括與不可控整流電路相連的全控型開關(guān)器件，電力二極管，電感，電容，電容與調(diào)壓逆變電路相并聯(lián)。
[0013]所述有載調(diào)容模塊包括:
[0014]高壓側(cè)接線單元，設(shè)置在所述高壓側(cè)繞組的出線端，用于使所述高壓側(cè)繞組在三相間以星形接線或三角接線的方式接入電路；
[0015]低壓側(cè)接線單元，所述低壓側(cè)繞組在每相上均包括串聯(lián)的固定線圈段和可調(diào)線圈段，可調(diào)線圈段包括兩段可調(diào)線圈，低壓側(cè)接線單元用于使每相上的所述兩段可調(diào)線圈以相互并聯(lián)或者相互串聯(lián)或者以擇一的方式接入電路。
[0016]所述高壓側(cè)接線單元包括六組雙向晶閘管星角切換開關(guān)，所述高壓側(cè)繞組在每相上的輸出端各設(shè)有兩組所述的雙向晶閘管星角切換開關(guān)，分別位于不同相上的其中三組雙向晶閘管星角切換開關(guān)以星形接線方式相連，分別位于不同相上的另外三組雙向晶閘管星角切換開關(guān)以三角接線方式相連。
[0017]所述低壓側(cè)接線單元包括九組雙向晶閘管變線開關(guān)，每相上設(shè)置三組所述的雙向晶閘管變線開關(guān)，第一組的兩端分別與所述兩段可調(diào)線圈的進線端相連，第二組的一端與其中一段可調(diào)線圈的進線端相連，另一端與另一段可調(diào)線圈的出線端相連，第三組的兩端分別與所述兩段可調(diào)線圈的出線端相連。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0019]1、兼具調(diào)容和調(diào)壓功能，拓展了原有配電變壓器的單一功能，可根據(jù)電網(wǎng)用電峰谷負(fù)荷變化以及電網(wǎng)電壓波動情況，在不中斷配電變壓器勵磁狀態(tài)下，智能實時動態(tài)調(diào)節(jié)配電變壓器的容量以及配電變壓器的輸出電壓值，避免了因電網(wǎng)負(fù)荷具有季節(jié)性變化大、用電集中、峰谷差大、年利用小時數(shù)低，以及電網(wǎng)電壓波動大使變壓器出現(xiàn)過載運行或“大馬拉小車”的情況，減小了電網(wǎng)配電變壓器損耗，提高系統(tǒng)電壓質(zhì)量和供電可靠性，提高了設(shè)備利用率和性價比，社會效益顯著；
[0020]2、有載調(diào)容模塊與有載調(diào)壓模塊是串接在一起的，相比傳統(tǒng)的在變壓器外接并聯(lián)的調(diào)壓設(shè)備的方式，串接的方式可用同一調(diào)容調(diào)壓控制模塊進行測量、控制與過載保護，簡化了結(jié)構(gòu)和設(shè)備投入成本，并可大幅提升用電管理水平，調(diào)壓更智能、及時、準(zhǔn)確，控制方式更加簡便，減少了調(diào)壓的人員投入；
[0021]3、有載調(diào)壓可以提高電壓合格率、提高無功補償能力，提高電容器投入率、降低電能損耗，確保供電質(zhì)量，真正做到電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)運行；
[0022]4、采用電力電子技術(shù)的晶閘管為有載調(diào)容的切換開關(guān)，避免了現(xiàn)有的有載調(diào)容變壓器采用機械式調(diào)容開關(guān)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、切換時產(chǎn)生電弧、故障率高、調(diào)節(jié)速度緩慢等問題，使有載調(diào)容的安全性、穩(wěn)定性均得到提高，并且切換速度快，日常維護與試驗相對更為簡單，控制更方便，為根據(jù)晝夜間的用電峰谷情況進行調(diào)容奠定了基礎(chǔ)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]附圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]附圖2是本發(fā)明工作在有載調(diào)容模式下的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]附圖3是本發(fā)明工作在有載調(diào)壓模式下的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]附圖4是本發(fā)明工作在有載調(diào)壓、調(diào)容YyO型I模式下的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]附圖5是本發(fā)明工作在有載調(diào)壓、調(diào)容YyO型II模式下的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]附圖6是本發(fā)明工作在有載調(diào)壓、調(diào)容YyO型III模式下的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]附圖7是本發(fā)明工作在有載調(diào)壓、調(diào)容Dyll型I模式下的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]附圖8是本發(fā)明工作在有載調(diào)壓、調(diào)容Dyll型II模式下的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]附圖9是本發(fā)明工作在有載調(diào)壓、調(diào)容Dyll型III模式下的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。
[0033]實施例
[0034]如圖1至圖9所示，一種有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器，包括用于三相配電變壓器的高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組，高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組各設(shè)置在配變鐵芯的一側(cè)，還包括:
[0035]有載調(diào)容模塊，用于切換所述高壓側(cè)繞組在三相間的接線方式、調(diào)節(jié)所述低壓側(cè)繞組的接入線圈匝數(shù)，改變所述低壓側(cè)繞組的出線端的負(fù)荷容量；
[0036]有載調(diào)壓模塊，用于根據(jù)所述低壓側(cè)繞組的出線端的負(fù)荷容量，獲取所述低壓側(cè)繞組的出線端的輸出電壓，反饋至所述高壓側(cè)繞組，并調(diào)節(jié)高壓側(cè)繞組的進線端的輸入電壓；
[0037]調(diào)容調(diào)壓控制模塊，用于根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷向所述有載調(diào)容模塊發(fā)出調(diào)容信號、向所述有載調(diào)壓模塊發(fā)出調(diào)壓信號，并對所述有載調(diào)容模塊和有載調(diào)壓模塊進行監(jiān)控和過載保護。
[0038]下面以1KV配電網(wǎng)為例進行說明。
[0039]參見圖1，線圈TcA、線圈TcB、線圈TcC位于配變鐵芯的一側(cè)，它們的進線端分別與A相、B相、C相的交流電接入點相連，線圈TcA、線圈TcB、線圈TcC組成了高壓側(cè)繞組；位于配變鐵芯另一側(cè)的線圈Tea、線圈Tcb、線圈Tcc，以及線圈Lea、線圈Lea’、線圈Lcb、線圈Lcb’、線圈Lee、線圈Lee’屬于低壓側(cè)繞組，其中，線圈Tea、線圈Lea、線圈Lea’對應(yīng)于A相，線圈Tcb、線圈Lcb、線圈Lcb’對應(yīng)于B相，線圈Tcc、線圈Lee、線圈Lee’對應(yīng)于C相。
[0040]高壓側(cè)繞組的出線端與有載調(diào)容模塊相連，低壓側(cè)繞組的出線端為有載調(diào)容模塊的輸出端，即如圖中所示的a點、b點和c點部分，外部用電負(fù)荷從a點、b點、c點取電。有載調(diào)容模塊的輸出端與有載調(diào)壓模塊的輸入端相連，識別出有載調(diào)容模塊當(dāng)前輸出容量下的輸出電壓，并對該輸出電壓進行整流、升降壓處理，再進行逆變，從有載調(diào)壓模塊的輸出端反饋至高壓側(cè)繞組的進線端，從而調(diào)節(jié)高壓側(cè)繞組的輸入電壓。
[0041]調(diào)容調(diào)壓控制模塊主要包括調(diào)容控制單元、調(diào)壓控制單元和保護單元等，保護單元主要包括設(shè)備過溫、過壓、過流等保護電路，調(diào)容控制單元、調(diào)壓控制單元根據(jù)用戶峰谷負(fù)荷變化以及電網(wǎng)電壓波動情況，智能實時動態(tài)調(diào)節(jié)變壓器容量以及變壓器輸出電壓值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)調(diào)容調(diào)壓控制模塊的用途、功能、目的等，參見相關(guān)的智能控制系統(tǒng)，選用合適的零部件，設(shè)計調(diào)容調(diào)壓控制模塊的電路，在此不作限制。
[0042]進一步地，所述有載調(diào)壓模塊包括從低壓側(cè)繞組的出線端引出的不可控整流電路，不可控整流電路依次串聯(lián)升降壓斬波電路、調(diào)壓逆變電路，調(diào)壓逆變電路分三相輸出，且調(diào)壓逆變電路在三相上的輸出端分別設(shè)有相電抗器，每個相電抗器的出線端設(shè)有一次耦合段和補償電容，所述高壓側(cè)繞組在三相上的進線端分別設(shè)有與一次耦合段匹配的二次耦合段，每相上的所述一次耦合段和二次耦合段形成一對耦合線圈，三相上的所述耦合線圈之間以星形接線相連，所述補償電容與相電抗器相并聯(lián)。
[0043]如圖所示，有載調(diào)壓模塊中，由電力二極管D1-D6構(gòu)成不可控整流電路，然后串聯(lián)由絕緣柵雙極型晶體管Vs、電感L、電容C、電力二極管D構(gòu)成的升降壓斬波電路，升降壓斬波電路繼續(xù)串聯(lián)由逆變橋V1-V6組成的調(diào)壓逆變電路，調(diào)壓逆變電路三相分別串聯(lián)相電抗器LA、LB、LC,相電抗器LA、LB、LC的出線端與補償電容CA、CB、CC相并聯(lián)，然后連接到耦合線圈 TvA、TvB、TvC。
[0044]所述升降壓斬波電路包括與不可控整流電路相連的全控型開關(guān)器件，全控型開關(guān)器件的另一端與調(diào)壓逆變電路相連。其中，通過控制信號既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷的電力電子器件被稱為全控型開關(guān)器件，包括門極可關(guān)斷晶閘管(Gate-Turn-OffThyristor一GTO)，電力場效應(yīng)晶體管(Power M0SFET)，絕緣柵雙極晶體管(Insulate-GateBipolar Transistor一IGBT)等，本實施例中采用的是全控型開關(guān)器件為絕緣柵雙極晶體管 IGBT0
[0045]優(yōu)選地，所述有載調(diào)容模塊包括:
[0046]高壓側(cè)接線單元，設(shè)置在所述高壓側(cè)繞組的出線端，用于使所述高壓側(cè)繞組在三相間以星形接線或三角接線的方式接入電路；
[0047]低壓側(cè)接線單元，所述低壓側(cè)繞組在每相上均包括串聯(lián)的固定線圈段和可調(diào)線圈段，可調(diào)線圈段包括兩段可調(diào)線圈，低壓側(cè)接線單元用于使每相上的所述兩段可調(diào)線圈以相互并聯(lián)或者相互串聯(lián)或者以擇一的方式接入電路。
[0048]如圖，線圈Tea、線圈Tcb、線圈Tcc為低壓側(cè)繞組中固定線圈段，線圈Lea、線圈Lea’、線圈Lcb、線圈Lcb’、線圈Lee、線圈Lee’屬于低壓側(cè)繞組中的可調(diào)線圈段。
[0049]所述高壓側(cè)接線單元包括六組雙向晶閘管星角切換開關(guān)，所述高壓側(cè)繞組在每相上的輸出端各設(shè)有兩組所述的雙向晶閘管星角切換開關(guān)，分別位于不同相上的其中三組雙向晶閘管星角切換開關(guān)以星形接線方式相連，分別位于不同相上的另外三組雙向晶閘管星角切換開關(guān)以三角接線方式相連。
[0050]所述低壓側(cè)接線單元包括九組雙向晶閘管變線開關(guān)，每相上設(shè)置三組所述的雙向晶閘管變線開關(guān)，第一組的兩端分別與所述兩段可調(diào)線圈的進線端相連，第二組的一端與其中一段可調(diào)線圈的進線端相連，另一端與另一段可調(diào)線圈的出線端相連，第三組的兩端分別與所述兩段可調(diào)線圈的出線端相連。
[0051]如圖所示，六組雙向晶閘管星角切換開關(guān)分別為VcA、VcA’、VcB、VcB’、VcC、VcC’，線圈TcA的輸出端與雙向晶閘管切換開關(guān)VcA和VcA’相連，線圈TcB的輸出端與雙向晶閘管切換開關(guān)VcB和VcB’相連，線圈TcC的輸出端與雙向晶閘管切換開關(guān)VcC和VcC’相連，同時，雙向晶閘管切換開關(guān)VcA、VcB, VcC之間以三角接線方式相連，雙向晶閘管切換開關(guān)VcA’、VcB’、VcC’之間以星形接線方式相連?？刂七@六組雙向晶閘管切換開關(guān)的通斷，即可使高壓側(cè)繞組的線圈TcA、線圈TcB、線圈TcB在三角接線和星形接線之間切換。
[0052]九組雙向晶閘管變線開關(guān)分別為Vcal、Vca2、Vca3、Vcb 1、Vcb2、Vcb3、Vcc 1、Vcc2、Vcc3，雙向晶閘管變線開關(guān)Vcal、Vca2、Vca3設(shè)置在A相上，第一組雙向晶閘管變線開關(guān)Vcal的兩端分別與可調(diào)線圈Lca和Lea’的進線端相連，第二組雙向晶閘管變線開關(guān)Vca2的一端與可調(diào)線圈Lca的出線端相連，另一端與可調(diào)線圈Lea’的進線端相連，第三組雙向晶閘管變線開關(guān)Vca3的兩端分別與可調(diào)線圈Lca和Lea’的出線端相連。使雙向晶閘管變線開關(guān)Vcal和Vca3導(dǎo)通，雙向晶閘管變線開關(guān)Vca2斷開，則使可調(diào)線圈Lca和Lea’相互并聯(lián)；使雙向晶閘管變線開關(guān)Vcal和Vca3斷開，雙向晶閘管變線開關(guān)Vca2導(dǎo)通，則使可調(diào)線圈Lca和Lea’相互串聯(lián)；使雙向晶閘管變線開關(guān)Vca3導(dǎo)通，雙向晶閘管變線開關(guān)Vcal和Vca2斷開，則使可調(diào)線圈Lca接入電路，而可調(diào)線圈Lea’不接入；使雙向晶閘管變線開關(guān)Vcal導(dǎo)通，雙向晶閘管變線開關(guān)Vca3和Vca2斷開，則使可調(diào)線圈Lea’接入電路，而可調(diào)線圈Lca不接入。B相、C相上的連接與A相相似。
[0053]本裝置主要用于1kV配電網(wǎng)，可以根據(jù)用戶峰谷負(fù)荷變化以及電網(wǎng)電壓波動情況，智能實時動態(tài)調(diào)節(jié)變壓器容量以及變壓器輸出電壓值。
[0054]有載調(diào)容工作原理為:
[0055]1、負(fù)載運行中，若二次側(cè)負(fù)載不對稱，各相均有零序電流，其值為中線電流的1/3，零序電流在配變鐵芯中產(chǎn)生零序磁通，YynO接線的配變高壓側(cè)沒有零序電流與之去磁，零序磁通在變壓器配變鐵芯柱中無通路，只能通過空氣隙、箱壁、夾緊螺栓形成回路，產(chǎn)生附加損耗，鑒于此，大容量變壓器不宜采用YynO接線，最大容量1800kVA，并規(guī)定YynO接線變壓器中性線電流不應(yīng)超過低壓側(cè)額定電流的25% ;Dynll接線中，一次繞組的零序電流可以在繞組內(nèi)環(huán)流，反過來可削弱二次繞組的零序磁通，不致使零序磁通造成配變的過熱，因此中性線電流幾乎可達相線電流值(一般能達到相線電流的80% )，規(guī)程規(guī)定Dynll接線變壓器中性線電流不應(yīng)超過低壓側(cè)額定電流的40%，所以Dynll接線能使配變?nèi)萘勘M可能得到充分利用，同時也降低了損耗，同容量的配變負(fù)載損耗Dynll接線比YynO接線可減少20%，因此改變高壓側(cè)繞組(圖中的線圈TcA、TcB, TcC)出線端六組雙向晶閘管星角切換開關(guān)VcA、VcA’、VcB、VcB’、VcC、VcC’的開斷方式，可使高壓側(cè)繞組在三角形與星型接法之間進行切換，從而利用變壓器繞組方式不同改變變壓器的容量，大容量三相不平衡時使用Dyll型，正常容量時使用YyO型；
[0056]2、改變低壓側(cè)繞組(固定線圈段Tea、Tcb、Tcc)出線端所串聯(lián)的九組雙向晶閘管變線開關(guān)Vcal、Vca2、Vca3、Vcbl、Vcb2、Vcb3、Vccl、Vcc2、Vcc3的開斷方式，可以改變可調(diào)線圈段Lca、Lca'、Lcb、Lcb'、Lcc、Lcc'的接入方式，調(diào)節(jié)低壓側(cè)繞組的接入線圈膽數(shù)，改變高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組之間的變比，進行不同容量下的無弧切換。
[0057]有載調(diào)壓工作原理:
[0058]由電力二極管D1-D6構(gòu)成的不可控整流電路，將交流電整流為直流，然后通過串聯(lián)的由全控型開關(guān)器件Vs、電感L、電容C、電力二極管D構(gòu)成的升降壓斬波電路，對直流電進行升降變化，最后利用全控型開關(guān)器件(例如IGBT)控制逆變橋V1-V6逆變產(chǎn)生需要的交流電，從而動態(tài)調(diào)整串聯(lián)在變壓器高壓側(cè)繞組TcA、TcB、TcC的耦合繞組TVA、TvB、TvC兩側(cè)的電壓，最終達到動態(tài)調(diào)整配電變壓器的輸入電壓的目的。
[0059]下面結(jié)合附圖，對本實施例中智能型有載調(diào)容調(diào)壓配電變壓器在不同狀態(tài)下對應(yīng)的工作模式進行說明:
[0060]I)有載調(diào)容模式；
[0061]參見圖2，對于高壓側(cè)繞組，保持無觸點的雙向晶閘管星角切換開關(guān)VcA、VcB、VcC斷開不工作，使VcA^ > VcBr 'NcC1保持工作狀態(tài)，將高壓側(cè)繞組接為三角形(D型)；對于低壓側(cè)繞組，保持無觸點的雙向晶閘管變線開關(guān)Vca2、Vcb2、Vcc2斷開不工作，使Vcal、Vca3、Vcbl、Vcb3、Vccl、Vcc3保持工作狀態(tài)，因此對于A相相當(dāng)于可調(diào)線圈段Lca與雙向晶閘管變線開關(guān)Vca3構(gòu)成一組晶閘管控制電抗器TCR，Lca'與Vcal構(gòu)成另一組晶閘管控制電抗器TCR，然后兩組TCR相并聯(lián)，對變壓器進行有載調(diào)容。B、C兩相同A相。
[0062]實施例中，只是單獨考慮有載調(diào)容模塊單獨工作情況的模式之一，具體其他模式詳見下文。
[0063]2)有載調(diào)壓模式
[0064]參見圖3，由電力二極管D1-D6構(gòu)成的不可控整流電路，將交流電整流為直流，然后通過串聯(lián)的由全控型開關(guān)器件IGBT、電感L、電容C、電力二極管D構(gòu)成的升降壓斬波電路，對直流電進行升降變化，最后利用全控型開關(guān)器件IGBT控制逆變橋V1-V6逆變產(chǎn)生需要的交流電，動態(tài)調(diào)整串聯(lián)在變壓器高壓側(cè)繞組繞組TcA、TcB, TcC的耦合線圈TvA、TvB,TvC兩側(cè)電壓，以動態(tài)調(diào)整配電變壓器的輸入電壓。
[0065]實施例中，只是單獨考慮有載調(diào)壓模塊單獨工作情況。
[0066]3)有載調(diào)壓、調(diào)容YyO型I模式；
[0067]參見圖4，對于高壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管星角切換開關(guān)VcA'、VcB'、VcCr斷開不工作，使VcA、VcB、VcC保持工作狀態(tài)，將高壓側(cè)繞組接為星形(Y型)；對于低壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vccl、VcbU VcaU Vca2、Vcb2、Vcc2斷開不工作，使Vca3、Vcb3、Vcc3保持工作狀態(tài)，因此對于A相相當(dāng)于可調(diào)線圈段Lca與雙向晶閘管變線開關(guān)Vca3構(gòu)成一組晶閘管控制電抗器TCR，對變壓器進行有載調(diào)容。B、C兩相同A相；有載調(diào)壓模塊工作情況參考有載調(diào)壓模式。
[0068]4)有載調(diào)壓、調(diào)容YyO型II模式；
[0069]參見圖5，對于高壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管星角切換開關(guān)VcA'、VcB'、VcCr斷開不工作，使VcA、VcB、VcC保持工作狀態(tài)，將高壓側(cè)繞組接為星形(Y型)；對于低壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vccl、VcbU VcaU Vca3、Vcb3、Vcc3斷開不工作，使Vca2、Vcb2、Vcc2保持工作狀態(tài)，因此對于A相相當(dāng)于可調(diào)線圈Lca、Lca^與無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vca2構(gòu)成一組晶閘管控制電抗器TCR，對變壓器進行有載調(diào)容。B、C兩相同A相；3有載調(diào)壓模塊工作情況參考有載調(diào)壓模式。
[0070]5)有載調(diào)壓、調(diào)容YyO型III模式；
[0071]參見圖6，對于高壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管星角切換開關(guān)VcA'、VcB'、VcCr斷開不工作，使VcA、VcB、VcC保持工作狀態(tài)，將高壓側(cè)繞組接為星形(Y型)；對于低壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vca2、Vcb2、Vcc2斷開不工作，使Vccl、VcbUVcal、Vca3、Vcb3、Vcc3保持工作狀態(tài)，因此對于A相相當(dāng)于可調(diào)線圈Lca與無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vca3構(gòu)成一組晶閘管控制電抗器TCR，Lca/與Vcal構(gòu)成另一組TCR，然后兩組TCR相并聯(lián)，對變壓器進行有載調(diào)容。B、C兩相同A相；有載調(diào)壓模塊工作情況參考有載調(diào)壓模式。
[0072]6)有載調(diào)壓、調(diào)容Dyll型I模式；
[0073]參見圖7，對于高壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管星角切換開關(guān)VcA、VcB、VcC斷開不工作，使VcA^ ,VcBr ,VcCr保持工作狀態(tài)，將高壓側(cè)繞組接為三角形(D型)；對于低壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vccl、VcbU VcaU Vca2、Vcb2、Vcc2斷開不工作，使Vca3、Vcb3、Vcc3保持工作狀態(tài)，因此對于A相相當(dāng)于可調(diào)線圈Lca與無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vca3構(gòu)成一組晶閘管控制電抗器TCR，對變壓器進行有載調(diào)容。B、C兩相同A相；有載調(diào)壓模塊工作情況參考有載調(diào)壓模式。
[0074]7)有載調(diào)壓、調(diào)容Dyll型II模式；
[0075]參見圖8，對于高壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管星角切換開關(guān)VcA、VcB、VcC斷開不工作，使VcA^ ,VcBr ,VcCr保持工作狀態(tài)，將高壓側(cè)繞組接為三角形(D型)；對于低壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vccl、VcbU VcaU Vca3、Vcb3、Vcc3斷開不工作，使Vca2、Vcb2、Vcc2保持工作狀態(tài)，因此對于A相相當(dāng)于可調(diào)線圈Lca、Lca^與無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vca2構(gòu)成一組晶閘管控制電抗器TCR，對變壓器進行有載調(diào)容。B、C兩相同A相；有載調(diào)壓模塊工作情況參考有載調(diào)壓模式。
[0076]8)有載調(diào)壓、調(diào)容Dyll型III模式；
[0077]參見圖9，對于高壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管星角切換開關(guān)VcA、VcB、VcC斷開不工作，使VcA^ ,VcBr ,VcCr保持工作狀態(tài)，將高壓側(cè)繞組接為三角形(D型)；對于低壓側(cè)繞組，保持無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vca2、Vcb2、Vcc2斷開不工作，使Vccl、VcbUVcal、Vca3、Vcb3、Vcc3保持工作狀態(tài)，因此對于A相相當(dāng)于可調(diào)線圈Lca與無觸點雙向晶閘管變線開關(guān)Vca3構(gòu)成一組晶閘管控制電抗器TCR，Lca/與Vcal構(gòu)成另一組TCR，然后兩組TCR相并聯(lián)，對變壓器進行有載調(diào)容。B、C兩相同A相；有載調(diào)壓模塊工作情況參考有載調(diào)壓模式。
[0078]本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，功能完備，能夠智能實時動態(tài)調(diào)節(jié)變壓器容量以及變壓器輸出電壓值，拓展了傳統(tǒng)變壓器的單一功能，使其可以根據(jù)用戶峰谷負(fù)荷變化，動態(tài)改變無觸點雙向晶閘管調(diào)容開關(guān)的通斷方式，以此實現(xiàn)變壓器高壓側(cè)繞組星形(Y)與三角形(d)互換，或改變低壓側(cè)繞組出線端的接入方式，實現(xiàn)變壓器有載調(diào)容；并且避免了為改變傳統(tǒng)變壓器容量而并聯(lián)額外的補償裝置，使變壓器結(jié)構(gòu)更加緊湊，簡單，高效；同時本發(fā)明可以根據(jù)電網(wǎng)電壓波動請況，智能控制全控型開關(guān)器件逆變橋動態(tài)調(diào)整設(shè)置在高壓側(cè)繞組的進線端的耦合繞組兩側(cè)的電壓，以動態(tài)調(diào)整配電變壓器的輸入電壓；其在有載調(diào)容切換容量時不產(chǎn)生電弧，調(diào)節(jié)迅速，調(diào)節(jié)頻率高，故障率低，調(diào)節(jié)效果會明顯優(yōu)于傳統(tǒng)機械式的有載調(diào)容開關(guān)。
[0079]上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器，包括用于三相配電變壓器的高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組，高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組各設(shè)置在配變鐵芯的一側(cè)，其特征在于，還包括: 有載調(diào)容模塊，用于切換所述高壓側(cè)繞組在三相間的接線方式、調(diào)節(jié)所述低壓側(cè)繞組的接入線圈匝數(shù)，改變所述低壓側(cè)繞組的出線端的負(fù)荷容量； 有載調(diào)壓模塊，用于根據(jù)所述低壓側(cè)繞組的出線端的負(fù)荷容量，獲取所述低壓側(cè)繞組的出線端的輸出電壓，反饋至所述高壓側(cè)繞組，并調(diào)節(jié)高壓側(cè)繞組的進線端的輸入電壓； 調(diào)容調(diào)壓控制模塊，用于根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷向所述有載調(diào)容模塊發(fā)出調(diào)容信號、向所述有載調(diào)壓模塊發(fā)出調(diào)壓信號，并對所述有載調(diào)容模塊和有載調(diào)壓模塊進行監(jiān)控和過載保護。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器，其特征在于，所述有載調(diào)壓模塊包括從低壓側(cè)繞組的出線端引出的不可控整流電路，不可控整流電路依次串聯(lián)升降壓斬波電路、調(diào)壓逆變電路，調(diào)壓逆變電路分三相輸出，且調(diào)壓逆變電路在三相上的輸出端分別設(shè)有相電抗器，每個相電抗器的出線端設(shè)有一次耦合段和補償電容，所述高壓側(cè)繞組在三相上的進線端分別設(shè)有與一次耦合段匹配的二次耦合段，每相上的所述一次耦合段和二次耦合段形成一對耦合線圈，三相上的所述耦合線圈之間以星形接線相連，所述補償電容與相電抗器相并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器，其特征在于，所述升降壓斬波電路包括與不可控整流電路相連的全控型開關(guān)器件、電力二極管、電感、電容，電容與調(diào)壓逆變電路相并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器，其特征在于，所述有載調(diào)容模塊包括: 高壓側(cè)接線單元，設(shè)置在所述高壓側(cè)繞組的出線端，用于使所述高壓側(cè)繞組在三相間以星形接線或三角接線的方式接入電路； 低壓側(cè)接線單元，所述低壓側(cè)繞組在每相上均包括串聯(lián)的固定線圈段和可調(diào)線圈段，可調(diào)線圈段包括兩段可調(diào)線圈，低壓側(cè)接線單元用于使每相上的所述兩段可調(diào)線圈以相互并聯(lián)或者相互串聯(lián)或者以擇一的方式接入電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器，其特征在于，所述高壓側(cè)接線單元包括六組雙向晶閘管星角切換開關(guān)，所述高壓側(cè)繞組在每相上的輸出端各設(shè)有兩組所述的雙向晶閘管星角切換開關(guān)，分別位于不同相上的其中三組雙向晶閘管星角切換開關(guān)以星形接線方式相連，分別位于不同相上的另外三組雙向晶閘管星角切換開關(guān)以三角接線方式相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有載調(diào)容和有載調(diào)壓配電變壓器，其特征在于，所述低壓側(cè)接線單元包括九組雙向晶閘管變線開關(guān)，每相上設(shè)置三組所述的雙向晶閘管變線開關(guān)，第一組的兩端分別與所述兩段可調(diào)線圈的進線端相連，第二組的一端與其中一段可調(diào)線圈的進線端相連，另一端與另一段可調(diào)線圈的出線端相連，第三組的兩端分別與所述兩段可調(diào)線圈的出線端相連。
【文檔編號】H01F27/28GK104485215SQ201410830120
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】袁旭峰, 張秋雁, 歐家祥, 游菲, 胡晟, 周立波 申請人:貴州電力試驗研究院