一種故障補相組合變壓器的製作方法

2023-11-02 08:09:22

專利名稱：一種故障補相組合變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有故障補相功能的組合變壓器，屬於輸配電設備。
背景技術：
在中性點不接地或經消弧線圈接地系統中，由普通三相三柱變壓器供電時，當配電變壓器內發生一相故障時就將使全部用戶停電，從而影響人們的正常工作、學習和生活秩序。中國專利ZL98250258.3公布的一種「四柱鐵心三相互不幹擾的組合變壓器」，具有三相互不幹擾的特點，即當其內部發生一相故障時，該變壓器仍可以繼續保持兩完好相對外供電，但還是會造成故障相負荷(約1/3的用戶)停電。可見，當前已有的變壓器還存在著供電可靠性不夠高的問題，特別是對三相用電設備(如三相電動機)不僅不能繼續運行，而且還存在使其因缺相而燒毀的危險。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，設計一種既具有三相互不幹擾又兼有故障補相功能的組合變壓器。
實現本發明目的所採取的技術方案是一種故障補相組合變壓器，主要由變壓器工作鐵心柱及繞於其上的原線圈和副線圈、絕緣介質及機械支架等組成，其原線圈每相串聯1隻或2隻熔斷器，三相首尾相連接成三角形，副線圈按星形接線並引出中性線，其特徵在於增設了故障補相鐵心柱及繞於其上的故障補相線圈、故障補相切換裝置；變壓器副線圈輸出端經故障補相切換裝置的動斷觸頭與低壓總開關的電源端相連，經動合觸頭與中性線相連，故障補相線圈輸出端經故障補相切換裝置的動合觸頭與低壓總開關的電源端相連。
故障補相鐵心柱和繞於其上的故障補相線圈可為1組或2組，當為1組時，故障補相線圈的輸出端與故障補相切換裝置的動合觸頭相連，尾端與副線圈的中性線相連；當為2組時，故障補相線圈順極性串聯後，輸出端與故障補相切換裝置的動合觸頭相連，尾端與變壓器副線圈的中性線相連。
故障補相切換裝置主要由3臺具有2對動合觸頭和1對動斷觸頭的切換開關或具有上述功能的無觸點開關組成，在低壓總開關不合閘時，任何一個切換開關均不能進行切換動作；其3個切換開關中只要有1個進行了切換動作，另外2個切換開關中的任何一個開關均不能再行動作；其每個切換開關只能在所在相的電壓、電流同時降低到正常值的1/2以下時方可進行切換動作。
採用本發明的技術方案，當變壓器發生單相故障(短路、嚴重過載或高壓繞組斷線)時，變壓器仍能繼續供出平衡的三相電能，從而保證用戶(包括三相用電設備)的電力供應；當發生兩相故障或缺少一相高壓電源時，仍能提供一相電力供應。本發明既可以裝設於箱式變電站中，也可以裝設於普通室內變電站中。
四

圖1為具有1個故障補相鐵心柱的本發明示意圖。
圖2為具有2個故障補相鐵心柱的本發明示意圖。
圖3為本發明的接線示意圖。
五具體實施例方式
主要由變壓器工作鐵心柱I、II、III及繞於其上的原線圈2和副線圈3、絕緣介質及機械支架等組成的一種故障補相變壓器，其原線圈2每相串聯1隻或2隻熔斷器1後，三相首尾相連接成三角形，變壓器副線圈3按星形接線並引出中性線n，該變壓器具有故障補相鐵心柱IV及繞於其上的故障補相線圈4、故障補相切換裝置6；變壓器副線圈3輸出端經故障補相切換裝置6的動斷觸頭QK2與低壓總開關7的電源端相連，經動合觸頭QK1與中性線n相連，故障補相線圈4輸出端d經故障補相切換裝置6的動合觸頭QK2與低壓總開關7的電源端相連。
故障補相切換裝置6主要由3臺具有2對動合觸頭QK1、QK3和1對動斷觸頭QK2的切換開關或具有上述功能的無觸點開關組成，在低壓總開關7不合閘時，任何一個切換開關均不能進行切換動作。
故障補相鐵心柱IV和繞於其上的故障補相線圈4可為1組或2組，當為1組時，故障補相線圈4的輸出端d與故障補相切換裝置6的動合觸頭QK3相連，尾端與副線圈3的中性線n相連；當為2組時，故障補相線圈4順極性串聯後，輸出端d與故障補相切換裝置6的動合觸頭QK3相連，尾端與副線圈3的中性線n相連。
故障補相切換裝置6主要由3臺具有2對動合觸頭QK1、QK3和1對動斷觸頭QK2的切換開關或具有上述功能的無觸點開關組成，在低壓總開關7不合閘時，任何一個切換開關均不能進行切換動作；其3個切換開關中只要有1個進行了切換動作，另外2個切換開關中的任何一個開關均不能再行動作；其每個切換開關只能在所在相的電壓、電流同時降低到正常值的1/2以下時方可進行切換動作。
實施例一參見圖1和圖3，當故障補相鐵心柱IV和繞於其上的故障補相線圈4為1組時，即變壓器由4個鐵心柱構成，其中鐵心柱I、II、III為正常工作柱，其上繞有原線圈2和副線圈3；原線圈2每相串聯1隻或2隻熔斷器1後，三相首尾相連接成三角形，副線圈3則按星形接線並引出中性線n。鐵心柱IV為補相柱，其上繞有補相線圈4，其輸出端d與故障補相切換裝置6的動合觸頭QK3相連，尾端與副線圈3的中性線n相連。
所述故障補相切換裝置6主要由3臺具有2對動合觸頭和1對動斷觸頭的切換開關或具有上述功能的無觸點開關組成，通過邏輯控制實現低壓總開關7不合閘時，任何一個切換開關均不能進行切換動作，故障補相切換裝置6的3個切換開關中只要有1個進行了切換動作，另外2個切換開關中的任何一個開關均不能再行動作，同時故障補相切換裝置6每個切換開關只能在所在相的電壓、電流同時降低到正常值的1/2以下時方可進行切換動作。
正常工作時，本發明由高壓隔離開關5合閘送電，其低壓出線端子a、b、c上有正常的輸出電壓。該電壓經故障補相裝置6的動斷觸頭QK2到達低壓總開關7後，合上低壓總開關7，即可向三相支路8送電，進行正常供電工作。在正常情況下，因為電壓、負荷電流處在三相對稱狀態，所以3個工作鐵心柱中磁通也對稱，其合成磁通為零，補相柱IV中的磁通和繞在其上的補相線圈4的感應電勢(即補相電勢)也為零，補相線圈4無電流輸出。由此可見本發明的正常工作狀況與普通變壓器完全一樣。
當變壓器發生單相故障(如短路引起熔斷器熔絲熔斷或原線圈斷線)時，故障相鐵心柱中無主磁通，兩完好相的鐵心柱內磁通正常且相位互差120°。根據電工學原理知道，此兩相的合成磁通應為第三相的負值，該合成磁通將分別由補相鐵心柱IV和故障相鐵心柱構成迴路，且每柱內的磁通約為合成磁通的1/2，所以故障補相線圈4以及故障相副線圈中的感應電勢也僅為正常值的1/2左右；顯然故障補相線圈4中的感應電勢不能直接用作負荷的補相電源。但副線圈感應電勢的下降將引起本相電壓和負荷電流的大大下降，這就使其具備了本相切換開關的動作條件而作切換動作。故障補相切換裝置6中的1對動合觸頭QK1將故障相副線圈短路，根據電工原理，線圈被短路後其內將有短路電流產生，該電流又將感生出對鐵心進行去磁的磁勢，這樣兩完好相的合成磁通就將主要以故障補相鐵心柱IV為通路，從而使故障補相線圈4的感應電勢達到與正常電勢極為相近的水平而滿足補相的需要；同時故障補相切換裝置6中與故障相對應的動合觸頭QK3將故障補相線圈4與低壓供電系統連接對外補相供電；而故障補相切換裝置6對應的1對動斷觸頭QK2則將故障相副線圈與低壓供電系統的聯繫切斷實行隔離，整個補相過程即告結束。
當變壓器內部發生兩相故障或缺少一相高壓電源時，變壓器的3個工作鐵心柱內將只有1個鐵心柱中有正常磁通，所以其副線圈中也將只有一相能產生正常電勢對外供電。因為有兩相電勢和電流不正常，所以任何一個切換開關均不能進行切換。此時該變壓器雖不能達到補相的目的，但仍能維持一相負荷的正常供電。
實施例二參見圖2和圖3，當故障補相鐵心柱IV和繞於其上的故障補相線圈4為2組時，即變壓器由5個鐵心柱構成，其中鐵心柱I、II、III為正常工作柱，上面繞有原線圈2和副線圈3，原線圈2每相串聯1或2隻熔斷器1後，三相首尾相連接成三角形，副線圈3按星形接線並引出中性線n，鐵心柱IV為補相柱，其上分別繞有補相線圈4，其接線方法是兩個補相線圈4順極性串聯後，輸出端d與故障補相切換裝置6的動合觸頭QK3相連，尾端與副線圈3的中性線n相連。其餘同實施例一。
該實施例的正常工作情況與實施例一相同。
當該實施例的變壓器內部發生單相故障時，其故障補相切換裝置6動作前，兩完好相合成磁通的通路由兩個補相鐵心柱IV和該故障鐵心柱構成三路磁通路，因此故障相副線圈4中的感應電勢將很低而有利於故障補相切換裝置6作切換動作。故障補相切換裝置6動作後，兩完好相的合成磁通由兩個故障補相鐵心柱IV構成兩磁通路，故每個故障補相鐵心柱IV上的補相線圈4中的感應電勢也將只有正常值的1/2；所以在該方案內兩個補相線圈順極性串聯以使補相電勢達到正常值，從而可以滿足故障補相的要求。
當該實施例發生兩相故障或缺少一相高壓電源時，其工作與實施例一相同。
由以上兩例可見，採用本發明所述的技術方案，當變壓器內部發生一相故障造成低壓一相失電後，可通過故障補相切換裝置6的合理切換而達到補相目的，解決了現有技術的不足，可有效地提高對用戶供電的可靠性及三相用電設備運行的安全性。
權利要求
1.一種故障補相組合變壓器，主要由變壓器工作鐵心柱(I)、(II)、(III)及繞於其上的原線圈(2)和副線圈(3)、絕緣介質及機械支架等組成，其原線圈(2)每相串聯1隻或2隻熔斷器(1)，三相首尾相連接成三角形，副線圈(3)按星形接線並引出中性線(n)，其特徵在於a.具有故障補相鐵心柱(IV)及繞於其上的故障補相線圈(4)、故障補相切換裝置(6)；b.副線圈(3)輸出端經故障補相切換裝置(6)的動斷觸頭(QK2)與低壓總開關(7)的電源端相連，經動合觸頭(QK1)與中性線(n)相連，故障補相線圈(4)輸出端(d)經故障補相切換裝置(6)的動合觸頭(QK3)與低壓總開關(7)的電源端相連；
2.根據權利要求1所述的故障補相組合變壓器，其特徵在於故障補相鐵心柱(IV)和繞於其上的故障補相線圈(4)可為1組或2組，a.當為1組時，故障補相線圈(4)的輸出端(d)與故障補相切換裝置(6)的動合觸頭(QK3)相連，尾端與副線圈(3)的中性線(n)相連；b.當為2組時，故障補相線圈(4)順極性串聯後，輸出端(d)與故障補相切換裝置(6)的動合觸頭(QK3)相連，尾端與副線圈(3)的中性線(n)相連。
3.根據權利要求1或2所述的故障補相組合變壓器，其特徵在於所述故障補相切換裝置(6)主要由3臺具有2對動合觸頭(QK1、QK3)和1對動斷觸頭(QK2)的切換開關或具有上述功能的無觸點開關組成。
全文摘要
本發明涉及一種故障補相組合變壓器，屬於輸配電設備。主要由變壓器工作鐵心柱、原線圈、副線圈、故障補相鐵心柱、故障補相線圈和故障補相切換裝置等組成，其故障補相鐵心柱可為1個或2個，上面繞有故障補相線圈，其故障補相切換裝置主要由3臺具有2對動合觸頭和1對動斷觸頭的切換開關組成。採用本發明，當變壓器發生單相故障時，該組合變壓器仍能繼續供出平衡的三相電能，從而保證對用電設備(含三相電動機)的正常供電，避免三相用電設備因缺相而損壞。
文檔編號H01F30/12GK1477656SQ0313759
公開日2004年2月25日 申請日期2003年6月18日 優先權日2003年6月18日
發明者李儉華, 劉佔榮, 姜俊莉, 劉振伶 申請人:中國石化集團河南石油勘探局水電廠