防雷消諧無功功率補償容性變壓器制造技術

本發明專利技術提供一種防雷消諧無功功率補償容性變壓器，包括鐵芯；其改進之處是，該變壓器每一相鐵芯柱上每一個電壓側工作繞組采用單層金屬箔或單匝導體加以絕緣繞制的，變壓器第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組獨立附加繞組的每一相鐵芯柱上的每個繞組用互相絕緣的兩層或三層金屬箔加以絕緣迭一起并繞起來成為兩個或三個同心線圈，即為箔式雙迭繞組或箔式三迭繞組；附加繞組投入組數或線圈數采用手動投切或采用功率因數自動補償裝置根據負載功率因數變化情況實行自動投切；具有安全可靠和優越的節能效果，用于超高壓特高壓產品中，減少輸變電設施中諧波污染和電能損耗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電力升壓降壓用、配電用、整流用和電子設備隔離電源用的變壓器，尤其涉及一種防雷消諧無功功率補償容性變壓器。
技術介紹
目前，三相變壓器繞組的接法無外乎Y(包括Ytl)接，Λ接和Z (包括Ztl)接三種方式。對于高壓電網中向用戶供電的三相雙卷配電變壓器，當二次低壓電網采用三相四線制(TN-S或TN-C-S)系統配電時，常用的接線方式有￥/%和Λ/Ytl 二種。其中Υ/%接線方式的變壓器相對制造成本較低。但零序阻抗較大。當二次側發生單相接地短路時，短路電流較小，降低了短路保護裝置的靈敏度。同時，當二次側三相用電負荷不對稱，產生較大 零序電流或用電負荷中含有較大的零序諧波電流時，將會在磁路中產生較大的附加功率損耗，引起磁路發熱，降低變壓器的輸出功率，并增加電能消耗。而且還會在一次側感應出零序電勢和零序諧波電勢，污染一次電網。Λ/Yci接線方式的變壓器，零序阻抗接近正序阻抗和負序阻抗，不會明顯降低二次側單相接地短路時短路保護裝置的靈敏度，其零序基波和諧波電流在△接繞組中產生環流，仍會引起附加銅損，但比起Υ/Υο接線方式零序附加鐵損要小。上述兩種接線方式的變壓器防雷性能較差。尤其是Υ/%接線方式。當雷電進行波(包括直擊雷和感應雷)沿著低壓線路通過Ytl接變壓器繞組而入地時，由于其頻率和峰值均很高，通常在三相電路中又是同相位的，會在高壓繞組中感應出極高的過電壓，危及高壓電氣設備，并容易引起Y接繞組中性點擊穿。Z形或Zo形接線方式，即把同一電壓側或不同電壓側的每個繞組分成二個獨立繞制的線圈，每個線圈按一定順序分別同另一相的線圈之一串聯。當同相位的雷電進行波沿著低壓線路通過Zo接線的變壓器二次繞組入地時，每個鐵心柱上兩個線圈中通過的電流是反向的，因此由該電流產生的鐵心柱中的合成磁通為零，就不會在一次繞組中感應出高電壓，從而消除了雷害。同理，零序的基波和高次諧波電流通過Zo接線繞組時，也不會在一次Y接線繞組中感應出零序電勢或在Λ接線繞組中產生環流。對于二次為中性點不接地系統(IT)的配電變壓器，以及其他各種用途的三相隔離變壓器，和電子設備的電源變壓器等，其繞組的接線方式則基本上都是采用Λ接或Y (Yo)接的不同組合方式。單相變壓器，除了鐵心形式有“ □”字形和殼式之分，繞組除了采用線繞、箔繞之分夕卜，更沒有什么特殊的結構形式，也談不上什么防干擾、防雷擊特殊措施。可見，上述各種不同用途、不同繞組接法的變壓器，都存在著一些不可克服的缺點。其一，當三相變壓器一次輸入或二次輸出為對稱負荷，各相基波電流數值相同，且相位差為120°時，各相三次諧波及其三倍頻率的3η(η為正整數)次諧波電流才成為同相位的數值相等的電流，才能稱之為零序諧波電流。如果各相基波電流數值不等，或其相位差不是120°時(例如二相間用電設備產生的諧波電流)則各相的3η次諧波電流就不會是同相位、數值相等的了，就不能稱之為零序諧波電流(同理，對諧波電勢、電壓也一樣)。對于這種非對稱的3η次諧波電流，仍然可以分成正序、負序、零序三種分量。無論變壓器采用上述任何一種組合接線方式，只能對零序的高次諧波電流或電勢起到一定的抑制作用。而對于正序或負序(包括三、五、七各次)的各種高次諧波則起不到抑制作用(不考慮變壓器阻抗的抑制作用)。其二，現有各種變壓器，每相每側繞組無論是線繞還是箔繞，是由一個線圈還是二個線圈組成，其每個線圈都是獨立繞制，變壓器均呈感性。其感性無功損耗遠大于有功損耗。而電網中絕大多數負載亦均為感性負載。因而變壓器的接入只能增加整個電力系統的無功消耗，降低電網的功率因數，增加由此而引起的有功損耗。單層箔式繞組，雖然每匝線圈之間存在匝間電容，由于匝間電壓很低，所以其電容容量是很小的，通常忽略不計。所以電力部門均要求用電單位增加無功功率補償裝置，以改善其功率因數，由此而增加的電網投資是十分可觀的。也曾有人提出過，配電變壓器的低壓繞組采用箔式線圈，將線圈的金屬箔同另一·附加的金屬箔之間加上絕緣層后進行并繞，形成一組很大的電容，通過改變兩個并繞箔式線圈的抽頭連接，來變換兩層金屬箔之間的電壓，從而實現電容容量的調節。這種做法盡管可以使變壓器由感性變成容性，靠它來部分補償低壓電網中的感性無功功率，然而卻存在明顯的不合理性,如(I)將附加的金屬箔和絕緣層加入變壓器的工作繞組中，將大大增加繞組和鐵心的尺寸，用料和成本，并使變壓器的各項參數，性能變壞，損耗加大。由附加電容所獲得的無功功率補償所獲得的好處卻被增加了變壓器內部的銅損、鐵損所抵消。(2)配電變壓器本身是一個電源設備，對可靠性要求很高。而電容器是可靠性不太高的附屬設備，其對絕緣的要求，也較變壓器為低。將其附加到變壓器內部，徒然降低了變壓器的可靠性。(3)這樣的變壓器結構不能有效抑制高次諧波，對多數低頻段的諧波反而會引起諧波放大。本專利技術人在專利號為ZL 02. 146646. 7的“防雷擊防干擾容性變壓器”專利技術專利中提出了將變壓器同一電壓側的各相工作繞組采用兩層金屬箔以絕緣薄膜互相隔離開來后同心卷繞成箔式雙迭繞組結構，連接成六角形、Z (Ztl)形、延邊六角形、延邊Z (Ztl)形、延邊三角形和單相交叉連接等不同的接線方式，并根據不同的變壓器結構型式和系統運行方式，在變壓器的不同電壓側加以組合運用。幾年來已在許多工程中投入運行，取得了防雷擊、防諧波干擾無功補償的明顯效果。然而也發現了該專利技術專利技術還存在的一些欠缺。主要有(I)原副邊工作繞組采用箔式容性繞組，當工作電壓較低時，電容量有限，容抗較大。而變壓器原副繞組之間感抗壓降通常是有規定的，不能太大。從而使得變壓器抗諧波干擾性能受到限制。在某些條件下，某些次的諧波電壓或諧波電流不但得不到抑制，反而被放大。如果為了抑制諧波降低容抗，則需要增大電容量，其數量大大超過補償無功功率之所需。并且還無法根據負載的變化實行無功補償自動調節。不僅增加成本，還會造成無功功率過補償，不利于節能。(2)當變壓器一側電壓為超高壓或特高壓時，容性繞組很難承受極高的電場強度。因而使得容性變壓器的應用受到限制。(3)低壓隔離變壓器采用O ,O接線方式，當二次側負載不平衡時，會出現較高的零序電勢，造成各相電勢不對稱。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種防雷消諧無功功率補償容性變壓器，采取一種新的結構型式和接線方式，使得變壓器在正常負載電流下保持較小的阻抗壓降和具有良好的防雷消諧功能的同時，只需具有較低的電容極間電壓和較小的電容容量，就能根據負載變化的需要實現分級自動補償無功功率，避免輕載時造成容性無功功率過補償和電網電壓過高，從而達到更加安全可靠和優越的節能效果；并且能應用到超高壓特高壓產品系列中，改善電力系統無功潮流的分布，進一步減少輸變電設施中的諧波污染和電能損耗。 本專利技術的目的是由以下技術方案實現的。本專利技術防雷消諧無功功率補償容性變壓器，包括鐵芯；其特征在于，該變壓器的每一相鐵芯柱上每一個電壓側的工作繞組是采用單層金屬箔或單匝導體加以絕緣繞制的，而變壓器的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組獨立附加繞組的每一相鐵芯柱上的每個繞組是用互相絕緣的兩層或三層金屬箔加以絕緣迭在一起并繞起來成為兩個或三個同心線圈，即為箔式雙迭繞組或箔式三迭本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種防雷消諧無功功率補償容性變壓器，包括鐵芯；其特征在于，該變壓器的每一相鐵芯柱上每一個電壓側的工作繞組是采用單層金屬箔或單匝導體加以絕緣繞制的，而變壓器的第一組、第兩組、第三組、第四組、第五組或第六組獨立附加繞組的每一相鐵芯柱上的每個繞組是用互相絕緣的兩層或三層金屬箔加以絕緣迭在一起并繞起來成為兩個或三個同心線圈，即為箔式雙迭繞組或箔式三迭繞組；該附加繞組投入的組數或者線圈數是采用手動投切或者采用功率因數自動補償裝置根據負載功率因數變化情況實行自動投切的。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：尤大千，
申請(專利權)人：尤大千，
類型：發明
國別省市：