一種適用於季節性或時段性負荷變化分明的調容變壓器的製作方法

2023-05-05 10:33:16 1

本發明涉及一種適用於季節性或時段性負荷變化分明的調容變壓器，具有大級差的額定容量，可實現有載調容功能，屬於配電變壓器技術領域。

背景技術：

基於冬季霧霾頻發，我國有的地市大力推行煤改電，並且推出晚9點至早6點的「峰谷電價補貼政策」，使冬季用電高峰負荷率高達70～80％，而夏季用電高峰負荷率可能僅有20～30％，春、秋兩季負荷率更低至10％以下。

寫字樓等辦公場所具有明顯的時段性負荷，工作時間負荷率高，而非工作時間負荷率卻很低。

普通調容變壓器高容量檔位與低容量檔位的額定容量之比約為3.15：1，如315(100)kVA調容變壓器，315kVA為高容量檔位額定容量，100kVA為低容量檔位額定容量。當用電負荷較低，變壓器運行在低容量檔位時，空載損耗為高容量檔位下的1/3，起到節能的目的。這種變壓器適用於負荷波動較小的地區，但針對季節性負荷變化分明，且負荷差距很大的地區，如已施行煤改電的地區，雖然也能起到節能的效果，但並不明顯。

普通調容變壓器在高容量檔位時，聯結組別為Dyn11，低容量檔位時，聯結組別為Yyn0。當變壓器運行在低容量檔位，三相負荷嚴重不平衡時，會造成低壓側三相電壓不平衡，所以變壓器在低容量檔位運行時，耐受負荷不平衡能力差。

普通調容變壓器存在最佳調容點，當負荷大於最佳調容點時，變壓器調節到高容量檔位運行，當負荷小於最佳調容點時，變壓器調節到低容量檔位運行，遵行這一原則才可使變壓器經濟運行，起到節能效果。但這一最佳調容點實際容量小於低容量檔位的額定容量，若考慮變壓器經濟運行性，變壓器的低容量檔位無法滿容量運行。

技術實現要素：

本發明針對現有調容變壓器存在的容量級差小、應用於季節性負荷變化分明且負荷差距很大的地區節能效果不明顯的問題，提出一種容量級差大的適用於季節性或時段性負荷變化分明的調容變壓器。

該調容變壓器，包括高壓繞組和低壓繞組，高壓繞組和低壓繞組均設置有N段串並段和一段公共段；高容量檔位運行時，高壓繞組和低壓繞組的各段串並段均是並聯後再與各自公共段中的一部分線匝串聯運行；低容量檔位運行時，高壓繞組和低壓繞組的各段串並段均是串聯後再與各自公共段所在分接檔位的匝數串聯運行。

所述N段為二至六段。

所述高壓繞組和低壓繞組的串並聯段數以及串並聯段匝數與公共段匝數之比根據負荷進行調整。

所述低壓繞組為雙層圓筒式結構，第一層由N段(二至六段)串並匝數軸向並列繞制，第二層由公共段匝數繞制而成。

所述高壓繞組為軸向繞制，軸向上面N段(二至六段)為串並匝數，最後一段匝數為公共段匝數。

所述高壓繞組的公共段設置有調整電壓的抽頭。

所述高壓繞組公共段置於高壓繞組內側繞制，串並段匝數在公共段的外側繞制，且為軸向分段繞制結構。

該變壓器，還包括高壓進線套管、調容開關和低壓進線套管；高壓進線套管直接與調容開關相連；調容開關與高壓繞組和低壓繞組相連，低壓進線套管與調容開關連接。

所述高容量檔位和低容量檔位調容前後聯結組別均為Dyn11。

本發明實例實現了級差大的容量調節，與傳統調容變壓器相比，在不改變變壓器聯結組別的前提下，通過分別調節變壓器高低壓繞組的串並聯段數的方式，實現變壓器額定容量大級差的結構，達到節能的效果。具有如下優點：

1.高容量檔位和低容量檔位額定容量的級差大，更適合於負荷差距很大的地區。

2.當變壓器運行在低容量檔位時，空載損耗比常規調容變的空載損耗更低，應用於負荷差距很大的地區，節能效果更顯著。

3.調容前後聯結組別均為Dyn11，因高容量檔位和低容量檔位均有D形連接，為零序電流提供通路，提高了變壓器耐受負荷不平衡的能力。

4.當負荷小於低容量檔位的額定容量時，均可運行在低容量檔位，可使變壓器的低容量檔位滿容量運行。

附圖說明

圖1是本發明中高壓繞組和低壓繞組的結構示意圖。

圖2是本發明調容變壓器的高容量檔位運行原理示意圖；

其中(a)為高壓繞組的各段接法，(b)低壓繞組的各段接法。

圖3是本發明調容變壓器的低容量檔位運行原理示意圖；

其中(a)為高壓繞組的各段接法，(b)低壓繞組的各段接法。

圖4是普通調容變壓器運行損耗示意圖。

圖5是本發明容量級差大調容變壓器運行損耗示意圖。

圖中：1、低壓繞組，2、高壓繞組。

具體實施方式

本發明的一種適用於季節性或時段性負荷變化分明的調容變壓器，如圖1所示，包括高壓繞組2和低壓繞組1，高壓繞組2和低壓繞組1均設置有2-6段串並段和帶抽頭的公共段。通過調容開關轉換，實現調容，高壓進線套管直接與調容開關相連，調容開關與高壓繞組和低壓繞組相連，低壓進線套管連接於調容開關，實現低壓側輸出。高容量檔位和低容量檔位調容前後聯結組別均為Dyn11。低壓繞組1為雙層圓筒式，第一層由各段串並匝數軸向並列繞制，第二層由公共段匝數繞制而成。高壓繞組2為軸向繞制，軸向上面為2-6段串並匝數，最後一段匝數為公共段匝數。

以下以假設用電負荷峰谷之比大於等於9.5:1，高壓繞組2和低壓繞組1的串並段為三段為例進行說明。

低壓繞組1第一層由三段串並匝數軸向並列繞制，第二層由公共段匝數繞制而成。高壓繞組2為軸向四段繞制，軸向上面三段為串並匝數，第四段匝數為公共段匝數。公共段抽頭引出位置在高壓繞組2的第一段與第二段之間。

參見圖2或圖3，高壓繞組2和低壓繞組1均設置有三段串並段和公共段(高壓繞組2參見圖2或圖3中的(a)，低壓繞組1參見圖2或圖3中的(b))。高壓繞組2的三段串並段為1-2段、3-4段和5-6段，再串入帶抽頭的公共段6-11段，公共段中間設置四個(或者六個)抽頭。低壓繞組1的三段串並段為1-2段、3-4段和5-6段；再串入帶抽頭的公共段為6-8段，公共段中間設置一個抽頭。

如圖2所示，變壓器運行在高容量檔位時，高壓繞組2的三段串並段1-2段、3-4段和5-6段並聯後再與公共段6-11段的其中一段6-8串聯運行(參見圖2(a))，低壓繞組1的三段串並段1-2段、3-4段和5-6段並聯後再與公共段6-8段中一段6-7段串聯運行(參見圖2(b))。此時，高壓線圈中的串並段匝數佔高壓線圈總匝數的71.43％，低壓線圈中的串並段匝數佔低壓線圈總匝數的71.43％，高壓線圈和低壓線圈中參與運行的公共段匝數均佔其總匝數的7.14％。高容量檔位參與運行的匝數(高壓線圈中的A(B、C)-8；低壓線圈中的a(b、c)-7)佔總匝數的78.57％。

如圖3所示，變壓器運行在低容量檔位時，高壓繞組2的三段串並段1-2段、3-4段和5-6段串聯後再與公共段6-11段的所有匝數串聯運行(參見圖3(a))，低壓繞組1的三段串並段1-2段、3-4段和5-6段串聯後再與公共段6-8段所有匝數串聯運行(參見圖3(b))。此時高壓繞組2和低壓繞組1中的串並段匝數均佔其總匝數的88.2％，公共段匝數佔總匝數的11.8％。低容量檔位參與運行的匝數(高壓線圈中的A(B、C)-11；低壓線圈中的a(b、c)-8)佔總匝數的100％。

根據計算得出的圖4所示的普通調容變壓器的運行損耗和圖5所示本發明容量級差大的調容變壓器的運行損耗，可看出若考慮變壓器經濟運行性，普通調容變壓器存在最佳調容點，而容量級差大調容變壓器則不同，當負荷小於低容量檔位的額定容量時，均可運行在低容量檔位，可使變壓器的低容量檔位滿容量運行。

本實施例高壓繞組2和低壓繞組1的串並聯段採用串並聯段為三段的結構方案,相關技術人員可以根據此設計思路設置為其他段數的串並聯段，如串並聯段可以為四段、五段等。高壓繞組2和低壓繞組1的串並聯段可以為更多，如七段、八段，但此時由於段數增加，會導致加工難度增加，且調容開關也很難實現。綜合生產難度和開關實現問題，串並聯段為二至六段最為合理。

考慮到高壓繞組多段繞制的難度問題，可以將高壓繞組的公共段放在高壓繞組內側繞制，串並段匝數放在公共段外側繞制，且為軸向分段繞制結構。