變阻抗變壓器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種變阻抗變壓器，將限流電抗器與變壓器進行一體化設計，通過快速開關及操動機構控制電抗器投切。變壓器正常工作時，電抗器處于短路狀態，變壓器損耗未增加；變壓器發生短路故障時，電抗器投入變壓器的線路，提高變壓器的阻抗，限制短路電流，實現自主調節阻抗，降低短路電流對變壓器及在運的沖擊，減輕下級斷路器的開斷負擔。本發明不僅可用于新生產的變壓器，同時也可用于在運變壓器抗短路能力提升改造。
【專利說明】
變阻抗變壓器
技術領域
[0001]本發明涉及電氣技術領域，更具體地說，涉及一種變阻抗變壓器。
【背景技術】
[0002]電力變壓器是電力系統中重要的輸變電設備之一，連接多個電壓等級，在電網中處于樞紐地位。其運行的安全可靠性直接影響電網的運行安全，提高電力變壓器的運行可靠性，對整個電網的安全可靠運行具有十分重要的意義。近年來，隨著國民經濟的快速發展和居民生活水平的不斷提高，城鎮電力負荷水平持續上升，電網規模越來越大，造成短路容量與短路電流不斷增大，嚴重影響電力變壓器的安全運行。根據相關統計資料，繞組是發生故障較多的部件之一，據不完全統計2007-2010年期間，我國IlOkV以上電壓等級的變壓器故障49臺次，因遭受短路故障電流沖擊直接導致的損壞事故約為33臺次，占總事故臺數的67%。短路故障是變壓器事故的主要原因之一。電力變壓器繞組短路，尤其是負載短路時，故障電流產生的巨大電磁力對變壓器繞組的危害極大。此外，隨著電網容量的增加，短路電流不斷增大，越來越接近斷路器的遮斷容量。如何采用經濟、有效、緊湊、便捷、高效的技術措施，降低短路電流對變壓器的沖擊，提高大型變壓器運行可靠性，同時降低對開關開斷能力的要求，是亟需解決的技術問題。
[0003]目前加強電力變壓器短路沖擊耐受能力，限制短路電流主要通過兩種途徑:一是提高漏抗，采用高阻抗變壓器;二是外接限流電抗器。采用高阻抗變壓器提高漏抗，造成正常工作時的變壓器體積增大，損耗增加，無法滿足節能降耗的要求，難以用于在運變壓器短路電流限制；同時造成下級母線短路容量增加，斷路器開斷能力不能滿足要求。高阻抗變壓器還會導致母線電壓波動加大造成電能質量問題。限流器存在維護改造工作量大、占地面積大、經濟成本高等不足。因此，傳統的方法已無法滿足加強電力變壓器短路沖擊耐受能力的要求。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題在于，提供一種變阻抗變壓器。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種變阻抗變壓器，包括通過油氣套管連接的變壓器及電抗器，所述電抗器兩端并聯有快速開關;所述快速開關包括上出線、真空滅弧室、導電夾、軟連接及下出線，所述上出線的上端與電網相連，所述上出線的下端與真空滅弧室相連，所述導電夾連接上出線及下出線;還包括操動機構，所述操動機構通過絕緣拉桿及波紋管與所述真空滅弧室相連;所述操動機構包括合閘保持磁鐵、分閘保持磁鐵、設置在所述合閘保持磁鐵與分閘保持磁鐵之間的吸板及設置在所述合閘保持磁鐵下端的渦流盤、合閘線圈、分閘線圈；所述變壓器處于正常運行狀態時，所述吸板與合閘保持磁鐵連接，所述電抗器處于短路狀態;所述變壓器的線路電流高于設定值時，渦流盤在電磁力的作用下將吸板與分閘保持磁鐵連接，所述電抗器投入變壓器的線路。
[0006]在上述方案中，所述變壓器的片式散熱器上設置用于支持快速開關的支撐桿。
[0007]實施本發明變阻抗變壓器，具有以下有益效果:
[0008]1、本發明將限流電抗器與變壓器進行一體化設計，通過快速開關控制電抗器投切。變壓器正常工作時，電抗器處于短路狀態，變壓器損耗未增加;變壓器發生短路故障時，電抗器投入變壓器的線路，提高變壓器的阻抗，限制短路電流，實現自主調節阻抗，降低短路電流對變壓器及在運的沖擊，減輕下級斷路器的開斷負擔。
[0009]2、本發明不僅可用于新生產的變壓器，同時也可用于在運變壓器抗短路能力提升改造。
【附圖說明】
[0010]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0011]圖1為本發明變阻抗變壓器的結構示意圖；
[0012]圖2為圖1中快速開關的結構不意圖；
[0013]圖3為本發明中操動機構的結構示意圖；
[0014]圖4為本發明變阻抗變壓器的應用電路圖。
[0015]圖中:油氣套管I;變壓器2;電抗器3;快速開關4;片式散熱器2.1;支撐桿2.2;上出線4.1;真空滅弧室4.2;導電夾4.3;軟連接4.4;下出線4.5;操動機構5;合閘保持磁鐵5.1;分閘保持磁鐵5.2;吸板5.3;禍流盤5.4;合閘線圈5.5;分閘線圈5.6;盆式絕緣子6 ；儲能電容7。
【具體實施方式】
[0016]為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的【具體實施方式】。
[0017]如圖1?4所示，本發明一種變阻抗變壓器，包括通過油氣套管I連接的變壓器2及電抗器3。電抗器3兩端并聯有快速開關4，變壓器2的片式散熱器2.1上設置用于支持快速開關4的支撐桿2.2ο快速開關4包括上出線4.1、真空滅弧室4.2、導電夾4.3、軟連接4.4及下出線4.5，上出線4.1的上端與電網相連，上出線4.1的下端與真空滅弧室4.2相連，導電夾4.3連接上出線4.1及下出線4.5。變阻抗變壓器還包括操動機構5，操動機構5通過絕緣拉桿及波紋管與真空滅弧室4.2相連。操動機構5包括合閘保持磁鐵5.1、分閘保持磁鐵5.2、設置在合閘保持磁鐵5.1與分閘保持磁鐵5.2之間的吸板5.3及設置在合閘保持磁鐵5.1下端的渦流盤5.4、合閘線圈5.5、分閘線圈5.6;變壓器2處于正常運行狀態時，吸板5.3與合閘保持磁鐵5.1連接，電抗器3處于短路狀態;變壓器2的線路電流高于設定值時，渦流盤5.4在電磁力的作用下將吸板5.3與分閘保持磁鐵5.2連接，電抗器3投入變壓器2的線路。
[0018]為了使電抗器有限流作用，要求限流電抗器在短路電流到達第一個峰值之前投入運行，將電流限制在變壓器能夠承受的范圍內。傳統的機械開關雖然帶負載能力強、導通穩定，但響應速度慢一般在5?20ms，不能滿足快速動作要求。而電力電子開關響應速度快，但其通態損耗過大、耐壓能力低。為此，本發明擬選用基于電磁斥力機構的改進型快速開關作為電抗器投切開關，實現快速分閘并達到額定開距。本發明所設計的快速開關采用真空滅弧室來實現電力電路的接通與斷開。高壓主電路通過盆式絕緣子6與殼體相連，低壓控制電路布置于殼體外部;真空滅弧室4.2與操動機構5通過絕緣拉桿及波紋管相連;采用先進的永磁保持、雙線圈雙穩態、直動式的渦流斥力操動機構5，動作可靠，分、合閘速度快，斷路器整體結構簡單。
[0019]本發明的工作過程如下:
[0020]如圖4所示，接到控制器的合(分)閘命令后，可控硅導通，已充電的儲能電容7向合閘線圈放電，產生一個持續時間很短的脈沖電流，處在脈沖磁場中的渦流盤5.4因感應渦流而受到強大的推力，并帶動真空滅弧室4.2中的動觸頭完成合(分)閘動作。
[0021 ]如圖3所示，當變壓器2處于正常運行狀態時，吸板5.3與合閘保持磁鐵5.1連接，此時，電抗器3被短路。此時變壓器2電抗與常規變壓器相似。當變壓器2發生故障致使其電流異常升高時，強大的電流通過渦流盤5.4生成的強大電磁力使吸板5.3與分閘保持磁鐵5.2連接，此時電抗器3投入變壓器2的線路中，變壓器2阻抗增加，從而保護變壓器。
[0022]本發明根據短路電流限制要求對電抗器、變壓器以及快速開關的結構進行一體化設計和相關連接結構設計。根據短路電流限制要求進行電抗器設計及繞組連接形式設計，限流電抗器接線端子與外部母線的聯接不應進行完全剛性聯接，應有一段過渡軟接頭或過渡彎頭，以免在承受短路所產生的電動力時拉壞接線端子或其他電器。短路電流限流電抗器電抗百分值Xk%、正常工作時電抗器上的電壓損失△ UV0以及校驗短路時母線上剩余殘壓Uy%計算方法與普通電抗器參數計算原理及方法相同。根據系統參數選擇限流電抗器形式。在短路故障時，限流器交流繞組可能產生的破壞主要是電磁力作用下的線餅振動而引起的線圈變形，因此需要進行相關電磁和力學結構設計。根據前面的開關快速通斷技術和控制方法進行快速開關設計，并將其與電抗器連接，進行油氣套管集成設計。
[0023]上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護之內。
【主權項】
1.一種變阻抗變壓器，包括通過油氣套管(I)連接的變壓器(2)及電抗器(3)，其特征在于，所述電抗器(3)兩端并聯有快速開關(4);所述快速開關(4)包括上出線(4.1)、真空滅弧室(4.2)、導電夾(4.3)、軟連接(4.4)及下出線(4.5)，所述上出線(4.1)的上端與電網相連，所述上出線(4.1)的下端與真空滅弧室(4.2)相連，所述導電夾(4.3)連接上出線(4.1)及下出線(4.5);還包括操動機構(5)，所述操動機構(5)通過絕緣拉桿及波紋管與所述真空滅弧室(4.2)相連;所述操動機構(5)包括合閘保持磁鐵(5.1)、分閘保持磁鐵(5.2)、設置在所述合閘保持磁鐵(5.1)與分閘保持磁鐵(5.2)之間的吸板(5.3)及設置在所述合閘保持磁鐵(5.1)下端的渦流盤(5.4)、合閘線圈(5.5)、分閘線圈(5.6);所述變壓器(2)處于正常運行狀態時，所述吸板(5.3)與合閘保持磁鐵(5.1)連接，所述電抗器(3)處于短路狀態;所述變壓器(2)的線路電流高于設定值時，渦流盤(5.4)在電磁力的作用下將吸板(5.3)與分閘保持磁鐵(5.2)連接，所述電抗器(3)投入變壓器(2)的線路。2.根據權利要求1所述的變阻抗變壓器，其特征在于，所述變壓器(2)的片式散熱器(2.1)上設置用于支持快速開關(4)的支撐桿(2.2)。
【文檔編號】H01H9/00GK105845402SQ201610413046
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】盧文華, 艾紹貴, 杜瑋, 葛俊, 楊超平, 張軍, 樊益平, 馬奎, 楊慧峰, 黃永寧, 方超, 周雨, 寧雷港, 沈黎明, 李四勤
【申請人】國家電網公司, 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司, 國網寧夏電力公司電力科學研究院