防雷消谐无功功率补偿容性变压器制造技术

本发明专利技术提供一种防雷消谐无功功率补偿容性变压器，包括铁芯；其改进之处是，该变压器每一相铁芯柱上每一个电压侧工作绕组采用单层金属箔或单匝导体加以绝缘绕制的，变压器第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组独立附加绕组的每一相铁芯柱上的每个绕组用互相绝缘的两层或三层金属箔加以绝缘迭一起并绕起来成为两个或三个同心线圈，即为箔式双迭绕组或箔式三迭绕组；附加绕组投入组数或线圈数采用手动投切或采用功率因数自动补偿装置根据负载功率因数变化情况实行自动投切；具有安全可靠和优越的节能效果，用于超高压特高压产品中，减少输变电设施中谐波污染和电能损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力升压降压用、配电用、整流用和电子设备隔离电源用的变压器，尤其涉及一种防雷消谐无功功率补偿容性变压器。
技术介绍
目前，三相变压器绕组的接法无外乎Y(包括Ytl)接，Λ接和Z (包括Ztl)接三种方式。对于高压电网中向用户供电的三相双卷配电变压器，当二次低压电网采用三相四线制(TN-S或TN-C-S)系统配电时，常用的接线方式有￥/%和Λ/Ytl 二种。其中Υ/%接线方式的变压器相对制造成本较低。但零序阻抗较大。当二次侧发生单相接地短路时，短路电流较小，降低了短路保护装置的灵敏度。同时，当二次侧三相用电负荷不对称，产生较大 零序电流或用电负荷中含有较大的零序谐波电流时，将会在磁路中产生较大的附加功率损耗，引起磁路发热，降低变压器的输出功率，并增加电能消耗。而且还会在一次侧感应出零序电势和零序谐波电势，污染一次电网。Λ/Yci接线方式的变压器，零序阻抗接近正序阻抗和负序阻抗，不会明显降低二次侧单相接地短路时短路保护装置的灵敏度，其零序基波和谐波电流在△接绕组中产生环流，仍会引起附加铜损，但比起Υ/Υο接线方式零序附加铁损要小。上述两种接线方式的变压器防雷性能较差。尤其是Υ/%接线方式。当雷电进行波(包括直击雷和感应雷)沿着低压线路通过Ytl接变压器绕组而入地时，由于其频率和峰值均很高，通常在三相电路中又是同相位的，会在高压绕组中感应出极高的过电压，危及高压电气设备，并容易引起Y接绕组中性点击穿。Z形或Zo形接线方式，即把同一电压侧或不同电压侧的每个绕组分成二个独立绕制的线圈，每个线圈按一定顺序分别同另一相的线圈之一串联。当同相位的雷电进行波沿着低压线路通过Zo接线的变压器二次绕组入地时，每个铁心柱上两个线圈中通过的电流是反向的，因此由该电流产生的铁心柱中的合成磁通为零，就不会在一次绕组中感应出高电压，从而消除了雷害。同理，零序的基波和高次谐波电流通过Zo接线绕组时，也不会在一次Y接线绕组中感应出零序电势或在Λ接线绕组中产生环流。对于二次为中性点不接地系统(IT)的配电变压器，以及其他各种用途的三相隔离变压器，和电子设备的电源变压器等，其绕组的接线方式则基本上都是采用Λ接或Y (Yo)接的不同组合方式。单相变压器，除了铁心形式有“ □”字形和壳式之分，绕组除了采用线绕、箔绕之分夕卜，更没有什么特殊的结构形式，也谈不上什么防干扰、防雷击特殊措施。可见，上述各种不同用途、不同绕组接法的变压器，都存在着一些不可克服的缺点。其一，当三相变压器一次输入或二次输出为对称负荷，各相基波电流数值相同，且相位差为120°时，各相三次谐波及其三倍频率的3η(η为正整数)次谐波电流才成为同相位的数值相等的电流，才能称之为零序谐波电流。如果各相基波电流数值不等，或其相位差不是120°时(例如二相间用电设备产生的谐波电流)则各相的3η次谐波电流就不会是同相位、数值相等的了，就不能称之为零序谐波电流(同理，对谐波电势、电压也一样)。对于这种非对称的3η次谐波电流，仍然可以分成正序、负序、零序三种分量。无论变压器采用上述任何一种组合接线方式，只能对零序的高次谐波电流或电势起到一定的抑制作用。而对于正序或负序(包括三、五、七各次)的各种高次谐波则起不到抑制作用(不考虑变压器阻抗的抑制作用)。其二，现有各种变压器，每相每侧绕组无论是线绕还是箔绕，是由一个线圈还是二个线圈组成，其每个线圈都是独立绕制，变压器均呈感性。其感性无功损耗远大于有功损耗。而电网中绝大多数负载亦均为感性负载。因而变压器的接入只能增加整个电力系统的无功消耗，降低电网的功率因数，增加由此而引起的有功损耗。单层箔式绕组，虽然每匝线圈之间存在匝间电容，由于匝间电压很低，所以其电容容量是很小的，通常忽略不计。所以电力部门均要求用电单位增加无功功率补偿装置，以改善其功率因数，由此而增加的电网投资是十分可观的。也曾有人提出过，配电变压器的低压绕组采用箔式线圈，将线圈的金属箔同另一·附加的金属箔之间加上绝缘层后进行并绕，形成一组很大的电容，通过改变两个并绕箔式线圈的抽头连接，来变换两层金属箔之间的电压，从而实现电容容量的调节。这种做法尽管可以使变压器由感性变成容性，靠它来部分补偿低压电网中的感性无功功率，然而却存在明显的不合理性,如(I)将附加的金属箔和绝缘层加入变压器的工作绕组中，将大大增加绕组和铁心的尺寸，用料和成本，并使变压器的各项参数，性能变坏，损耗加大。由附加电容所获得的无功功率补偿所获得的好处却被增加了变压器内部的铜损、铁损所抵消。(2)配电变压器本身是一个电源设备，对可靠性要求很高。而电容器是可靠性不太高的附属设备，其对绝缘的要求，也较变压器为低。将其附加到变压器内部，徒然降低了变压器的可靠性。(3)这样的变压器结构不能有效抑制高次谐波，对多数低频段的谐波反而会引起谐波放大。本专利技术人在专利号为ZL 02. 146646. 7的“防雷击防干扰容性变压器”专利技术专利中提出了将变压器同一电压侧的各相工作绕组采用两层金属箔以绝缘薄膜互相隔离开来后同心卷绕成箔式双迭绕组结构，连接成六角形、Z (Ztl)形、延边六角形、延边Z (Ztl)形、延边三角形和单相交叉连接等不同的接线方式，并根据不同的变压器结构型式和系统运行方式，在变压器的不同电压侧加以组合运用。几年来已在许多工程中投入运行，取得了防雷击、防谐波干扰无功补偿的明显效果。然而也发现了该专利技术专利技术还存在的一些欠缺。主要有(I)原副边工作绕组采用箔式容性绕组，当工作电压较低时，电容量有限，容抗较大。而变压器原副绕组之间感抗压降通常是有规定的，不能太大。从而使得变压器抗谐波干扰性能受到限制。在某些条件下，某些次的谐波电压或谐波电流不但得不到抑制，反而被放大。如果为了抑制谐波降低容抗，则需要增大电容量，其数量大大超过补偿无功功率之所需。并且还无法根据负载的变化实行无功补偿自动调节。不仅增加成本，还会造成无功功率过补偿，不利于节能。(2)当变压器一侧电压为超高压或特高压时，容性绕组很难承受极高的电场强度。因而使得容性变压器的应用受到限制。(3)低压隔离变压器采用O ,O接线方式，当二次侧负载不平衡时，会出现较高的零序电势，造成各相电势不对称。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种防雷消谐无功功率补偿容性变压器，采取一种新的结构型式和接线方式，使得变压器在正常负载电流下保持较小的阻抗压降和具有良好的防雷消谐功能的同时，只需具有较低的电容极间电压和较小的电容容量，就能根据负载变化的需要实现分级自动补偿无功功率，避免轻载时造成容性无功功率过补偿和电网电压过高，从而达到更加安全可靠和优越的节能效果；并且能应用到超高压特高压产品系列中，改善电力系统无功潮流的分布，进一步减少输变电设施中的谐波污染和电能损耗。 本专利技术的目的是由以下技术方案实现的。本专利技术防雷消谐无功功率补偿容性变压器，包括铁芯；其特征在于，该变压器的每一相铁芯柱上每一个电压侧的工作绕组是采用单层金属箔或单匝导体加以绝缘绕制的，而变压器的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组独立附加绕组的每一相铁芯柱上的每个绕组是用互相绝缘的两层或三层金属箔加以绝缘迭在一起并绕起来成为两个或三个同心线圈，即为箔式双迭绕组或箔式三迭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防雷消谐无功功率补偿容性变压器，包括铁芯；其特征在于，该变压器的每一相铁芯柱上每一个电压侧的工作绕组是采用单层金属箔或单匝导体加以绝缘绕制的，而变压器的第一组、第两组、第三组、第四组、第五组或第六组独立附加绕组的每一相铁芯柱上的每个绕组是用互相绝缘的两层或三层金属箔加以绝缘迭在一起并绕起来成为两个或三个同心线圈，即为箔式双迭绕组或箔式三迭绕组；该附加绕组投入的组数或者线圈数是采用手动投切或者采用功率因数自动补偿装置根据负载功率因数变化情况实行自动投切的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尤大千，
申请(专利权)人：尤大千，
类型：发明
国别省市：