CN208401553U - 一种箱式变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种箱式变压器，属于变压器技术领域。它解决了现有的技术只能实现精度不高的阶梯性的感性负荷补偿，对于三相不平衡治理，容性负荷补偿及高次谐波滤除无能为力，存在供电可靠性差的问题。本箱式变压器包括高压配电室、变压器室和低压配电室，高压配电室、变压器室和低压配电室沿水平方向依次设置，低压配电室包括沿水平方向依次设置的计量柜、总柜、电能质量综合补偿柜和出线柜，电能质量综合补偿柜内设有用于实现三相不平衡治理和功率补偿的电能质量综合补偿装置。本箱式变压器能够提高供电可靠性。

Description

一种箱式变压器

技术领域

本实用新型属于变压器技术领域，特别是一种箱式变压器。

背景技术

目前低压配电网的主要供电方式为三相四线制，配网中的用电设备大多为单相负荷或为单相、三相混合负荷，由于用电设备的不同时性，变压器几乎运行在三相不平衡状态下，不加设备根本无法避免三相不平衡。而且由于我国低压配电网的特殊性，其供电面积广阔，用电不集中，存在着电网结构不合理、昼夜负荷变化大、季节负荷变化大、负荷分布不均、供电半径大、馈线线路长、无功补偿能力不足。随着人民生活水平的提高，家用智能电器的普及应用，低压电网的三相不平衡及功率因数低的现象越来越严重，造成线路损耗大、末端电压低、变压器出力下降及供电质量差。这些问题的存在，造成整个低压电网长期存在着电能传输损耗高等问题。

针对上述存在的问题，现有中国专利文献公开了一种零过渡过程动态无功补偿箱式变电站【申请号：CN201320178739.2】，其包括外壳，以及收容于外壳内的高压室、低压室和变压器室；其中，所述高压室包括高压进线柜、计量柜和高压出线柜；所述低压室包括低压进线柜、低压无功补偿柜和低压出线柜，于所述低压无功补偿柜内设有零过渡过程动态无功补偿装置。该实用新型的变电站采用零过渡过程动态无功补偿技术，虽然解决了过电流、过电压及由过电压造成的电容器衰减速度快地问题，补偿装置故障率低，提高电网质量，做到了实时动态投切，但是该实用新型的高压室、低压室和变压器室的布局不够合理，存在体积大的问题，而且该实用新型无功补偿只能实现精度不高的阶梯性的感性负荷补偿，对于三相不平衡治理，容性负荷补偿及高次谐波滤除无能为力，存在供电可靠性差的问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种箱式变压器，该箱式变压器所要解决的技术问题是：如何提高供电可靠性。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种箱式变压器，包括高压配电室、变压器室和低压配电室，其特征在于，所述高压配电室、变压器室和低压配电室沿水平方向依次设置，所述低压配电室包括沿水平方向依次设置的计量柜、总柜、电能质量综合补偿柜和出线柜，所述电能质量综合补偿柜内设有用于实现三相不平衡治理和功率补偿的电能质量综合补偿装置。

本箱式变压器中的高压配电室、变压器室和低压配电室沿水平方向依次设置，并将无功补偿装置用电能质量综合补偿装置代替，通过此设计，能够同时实现调压，计量，保护，配电，三相不平衡治理和无功补偿的功能，而且能够有效提高无功补偿精度，进而提高供电的可靠性。

在上述的箱式变压器中，所述电能质量综合补偿装置包括控制与监测模块、用于检测电网电流信号的电流互感器一以及由IGBT逆变电路组成的补偿电路，所述补偿电路上连接有用于检测补偿电流信号的电流互感器二，所述电流互感器一、电流互感器二以及IGBT逆变电路均连接所述控制与监测模块。在运行时，电流互感器一采集电网输入线路电流信号，电流互感器二采集补偿电路上的电流信号，控制与监测模块接收电流互感器一和电流互感器二输送的信号并对其进行分析运算，进而控制IGBT逆变电路中相应地IGBT开关的通断，使线路中只有三相大小相等，相位角与电压相位角一致的正序电流，达到三相不平衡治理和无功补偿的作用，有效提高了无功补偿精度和供电的可靠性。

在上述的箱式变压器中，所述补偿电路还包括依次串联连接断路器K1、熔断器FU1、预充接触器K2和电抗器L3，所述断路器K1与电网连接，所述预充接触器K2上还并联有限流电阻R2，所述电抗器L3与所述IGBT逆变电路连接，所述IGBT逆变电路还连接有直流侧电容C2。断路器K1闭合后，首先通过限流电阻R2对直流侧电容充电，以限制上电时的瞬间冲击电流；当直流侧电容C2电压达到额定值后，接触器自动闭合，此时补偿电路开始工作，通过电流互感器一将电网电流送到控制与监测模块进行处理，控制与监测模块完成电网电流和补偿电流的计算，控制IGBT逆变电路的开断，从而将所需的补偿电流输出到电网，完成电能质量优化节能的功能，提高电能输出的可靠性。

在上述的箱式变压器中，所述熔断器FU1和预充接触器K2之间还连接有高通滤波电路，所述高通滤波电路包括连接在熔断器FU1和预充接触器K2之间的电抗器L1以及并联连接的电抗器L2和电阻R1，所述电抗器L2和电阻R1并联连接后的一端连接电抗器L1和熔断器FU1，另一端连接有电容C1。利用电抗器L1的感抗随频率增加而增加、电容C1的容抗随频率增加而减少的特性，使电抗器L2与电阻R1并联后的阻抗随频率增加而降低，谐波次数越高，阻抗就越小，滤波效果更好，抑制高频谐振能力更强；电阻R1对电容C1有阻尼作用，不会引起新的谐振，有效提高电网电能输出的可靠性。

在上述的箱式变压器中，所述高压配电室内设有高压带电显示装置，所述高压带电显示装置包括与电网输入侧连接的避雷器F1、与电网输入侧依次串联连接的电容C3和显示灯一以及与电网输出侧依次连接的断路器K3、熔断器FU2、电容C4和显示灯二。在箱式变压器使用过程中，带电显示装置处于发光状态，避免人员误进入高压环境；设置熔断器FU2和断路器K3，在箱式变压器出现短路状态下，避免因电流过高而烧坏箱式变压器的内部器件，降低财产损失。

在上述的箱式变压器中，所述出线柜的数量为两个。

与现有技术相比，本箱式变压器具有以下优点：

1、本实用新型将原箱式变压器里面的无功补偿装置用电能质量综合补偿装置代替，通过此设计，使得本箱式变压器能够同时实现调压，计量，保护，配电，三相不平衡治理，无功补偿，高次谐波滤除等功能，并且通过本箱式变压器使得感性无功和容性无功均可实现线性补偿，有效提高了无功补偿精度。

2、本实用新型具有响应速度快，补偿精度高，节能效果好，保护功能强，使用寿命长等优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型电能质量综合补偿装置的结构示意图。

图中，1、高压配电室；2、变压器室；3、低压配电室；4、计量柜；5、总柜；6、电能质量综合补偿柜；61、控制与监测模块；61a、谐波检测电路；61b、调节与监测电路；61c、驱动电路；62、高通滤波电路；63、IGBT逆变电路；64、电源转换器；65、电流互感器一；66、电流互感器二；7、出线柜。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1、2所示，本箱式变压器包括沿水平方向依次设置的高压配电室1、变压器室2和低压配电室3，其中，低压配电室3包括沿水平方向依次设置的计量柜4、总柜5、电能质量综合补偿柜6和出线柜7，电能质量综合补偿柜6内设有用于实现三相不平衡治理和功率补偿的电能质量综合补偿装置，具体地，电能质量综合补偿装置包括控制与监测模块61、用于检测电网电流信号的电流互感器一65以及由IGBT逆变电路63组成的补偿电路，补偿电路上连接有用于检测补偿电流信号的电流互感器二66，电流互感器一65、电流互感器二66以及IGBT逆变电路63均连接控制与监测模块61。

作为优选方案，补偿电路还包括依次串联连接断路器K1、熔断器FU1、预充接触器K2和电抗器L3，断路器K1与电网连接，预充接触器K2上还并联有限流电阻R2，电抗器L3与IGBT逆变电路63连接，IGBT逆变电路63还连接有直流侧电容C2。断路器K1闭合后，首先通过限流电阻R2对直流侧电容充电，以限制上电时的瞬间冲击电流；当直流侧电容C2电压达到额定值后，接触器自动闭合，此时补偿电路开始工作，通过电流互感器一65将电网电流送到控制与监测模块61进行处理，控制与监测模块61完成电网电流和补偿电流的计算，控制IGBT逆变电路63的开断，从而将所需的补偿电流输出到电网，完成电能质量优化节能的功能，提高电能输出的可靠性。

作为优选方案，熔断器FU1和预充接触器K2之间还连接有高通滤波电路62，高通滤波电路62包括连接在熔断器FU1和预充接触器K2之间的电抗器L1以及并联连接的电抗器L2和电阻R1，电抗器L2和电阻R1并联连接后的一端连接电抗器L1和熔断器FU1，另一端连接有电容C1。利用电抗器L1的感抗随频率增加而增加、电容C1的容抗随频率增加而减少的特性，使电抗器L2与电阻R1并联后的阻抗随频率增加而降低，谐波次数越高，阻抗就越小，滤波效果更好，抑制高频谐振能力更强；电阻R1对电容C1有阻尼作用，不会引起新的谐振，有效提高电网电能输出的可靠性。

作为优选方案，高压配电室1内设有高压带电显示装置，高压带电显示装置包括与电网输入侧连接的避雷器F1、与电网输入侧依次串联连接的电容C3和显示灯一以及与电网输出侧依次连接的断路器K3、熔断器FU2、电容C4和显示灯二。在箱式变压器使用过程中，带电显示装置处于发光状态，避免人员误进入高压环境；设置熔断器FU2和断路器K3，在箱式变压器出现短路状态下，避免因电流过高而烧坏箱式变压器的内部器件，降低财产损失。

作为优选方案，出线柜7的数量为两个。

作为优选方案，控制与监测模块61包括驱动电路61c、谐波检测电路61a以及与谐波检测电路61a连接的调节与监测电路61b，电流互感器一65和电流互感器二66均与谐波检测电路61a连接，驱动电路61c连接调节与监测电路61b。

作为优选方案，本电能质量综合补偿装置还包括与直流侧电容C2连接的电源转换器64，电源转换器64分别与谐波检测电路61a、调节与监测电路61b和驱动电路61c进行供电连接。

作为优选方案，本电能质量综合补偿装置还包括RS485通讯接口和用于与远程监控终端建立远程通讯的GPRS信号发生器，GPRS信号发生器通过RS485通讯接口连接控制与监测模块61。本箱式变压器能够实现远程监测并控制其运行，将运行结果大数据记录并及时发往供电公司后台，以便于供电部门观察该地区变压器电能质量，节省了大量的人力成本。

本箱式变压器运行时，各配电室各自运行工作，电能综合补偿柜内的电能综合补偿装置将电流互感器一65采集的电网电流信号，电流互感器二66采集的补偿电路上的电流信号进行分析运算，计算出线路中的谐波，无功，负序，零序等电流分量，然后控制与监测模块61根据得出的补偿电流的指令信号，控制IGBT逆变电路63中的相应IGBT开关管进行通断并结合高压滤波电路，向电网中发出与谐波，无功，负序，零序等电流分量大小相等、方向相反的电流，抵消电网中的负序，零序，谐波及无功电流分量，达到三相不平衡治理，无功补偿及高次谐波滤除的功能，具有响应速度快，补偿精度高，节能效果好，保护功能强，使用寿命长等优点。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种箱式变压器，包括高压配电室(1)、变压器室(2)和低压配电室(3)，其特征在于，所述高压配电室(1)、变压器室(2)和低压配电室(3)沿水平方向依次设置，所述低压配电室(3)包括沿水平方向依次设置的计量柜(4)、总柜(5)、电能质量综合补偿柜(6)和出线柜(7)，所述电能质量综合补偿柜(6)内设有用于实现三相不平衡治理和功率补偿的电能质量综合补偿装置。

2.根据权利要求1所述的箱式变压器，其特征在于，所述电能质量综合补偿装置包括控制与监测模块(61)、用于检测电网电流信号的电流互感器一(65)以及由IGBT逆变电路(63)组成的补偿电路，所述补偿电路上连接有用于检测补偿电流信号的电流互感器二(66)，所述电流互感器一(65)、电流互感器二(66)以及IGBT逆变电路(63)均连接所述控制与监测模块(61)。

3.根据权利要求2所述的箱式变压器，其特征在于，所述补偿电路还包括依次串联连接断路器K1、熔断器FU1、预充接触器K2和电抗器L3，所述断路器K1与电网连接，所述预充接触器K2上还并联有限流电阻R2，所述电抗器L3与所述IGBT逆变电路(63)连接，所述IGBT逆变电路(63)还连接有直流侧电容C2。

4.根据权利要求3所述的箱式变压器，其特征在于，所述熔断器FU1和预充接触器K2之间还连接有高通滤波电路(62)，所述高通滤波电路(62)包括连接在熔断器FU1和预充接触器K2之间的电抗器L1以及并联连接的电抗器L2和电阻R1，所述电抗器L2和电阻R1并联连接后的一端连接电抗器L1和熔断器FU1，另一端连接有电容C1。

5.根据权利要求1至4任一项所述的箱式变压器，其特征在于，所述高压配电室(1)内设有高压带电显示装置，所述高压带电显示装置包括与电网输入侧连接的避雷器F1、与电网输入侧依次串联连接的电容C3和显示灯一以及与电网输出侧依次连接的断路器K3、熔断器FU2、电容C4和显示灯二。