专利名称：电力变压器有载自动调压调容方法
技术领域：
本发明是一种使电力变压器在负载运行状态下，用电力电子开关，在交流过零时，自动转换变压器线圈中分接头的连接，实现有载调压、调容的方法。
现有技术中，电力变压器的调压、调容方法主要是在无载停电状态下，手动转换机械式分接开关，通过转换线圈分接头的连接进行;大、中型变压器亦有有载调压的方式，是电动转换机械式选择开关和有载分接头调换开关进行;也有用可控硅代替调换开关的有载分接开关，但由于没能解决转换中产生短路电流的问题，所以没能推广使用。
上述手动或电动，以及可控硅代替有载分接开关调压、调容的方法，都不能使电力变压器在有载运行中随电网电压或负载变动引起的超过允许变动范围的输出电压和欠载现象得到及时调整;特别是广泛使用的用户配电变压器，由于需停电操作，所以在实际工作中，其转换开关很少使用。这样，就造成了多数用户电压质量变差和电能在变送过程中加大损耗的诸多问题。
本发明的任务是提供一种用交流过零控制电路，控制电力电子开关，在变压器有载运行状态下;在交流电压、电流过零区时，转换分接头的连接，实现自动调压、调容的方法。
本发明的任务是以如下技术措施完成的用于调压时，从电力变压器二交次线圈采集输出电压样，经整流、比较放大，再经窗口电压比较，再决定通过哪组光耦过零触发控制电路，使电子开关在交流过零点或附近的瞬间，转换接通和开断某组分接头的连接，从而完成调压任务。对于调容变压器进行容量的调整，也是通过有载、过零、自动转换变压器线圈分接头连接的方法。只是调容时需要同时转换变压器高低压两侧线圈的分接头;并且，容量自动调整的指令信号是从变压器二次输出线圈引出线部位，采集负载电流样获得的。电流样的采集，除采用电流互感器以外，还可以采用电磁传感方式、无电接触、无穿芯传感方式，本发明采用磁控管采样，这样对于不同容量变压器采样值的调整，可以通过调整磁控管与线圈引出线的平行距离来实现。本发明将现有电力电子技术中成熟完备的电子自动采样，电压比较，过零控制和电力电子开关给予独有的组合联结，形成电力变压器分接头的电子化自动转换调压或调容。
以下为附图的简单说明
图1是本发明电路原理联络框图;
图2是电力变压器调压电路联络框图;
图3是调压电路中的电压采样整流电路，三相带电监控电路和差动电压比较电路;
图4是调压电路中的窗口电压比较电路、过零触发控制电路和电子开关及中性点连接保护电路;
图5是小型电力配电变压器二次线圈抽分接头自动转换调压方法电路联络框图;
图6调容变压器，自动调容电路原理结线图。
以下结合附图对发明作详细叙述参照图1，采样电路(1)从变压器(B)二次线圈圈间采集电量样和整流电源，经比较电路(2)与基准定值比较，决定哪组过零触发电路工作，以使转换变压器分接头连接的电子开关电路(4)同时由哪组开关接通，哪组开关断开。
参照图2电压采样整流电路(1)从变压器(B)二次线圈抽头中采取电压样，经三相带电监控电路(2)判断变压器三项是否均带电，三相均带电后，后极电路才能获得直流工作电压。窗口电压比较电路(3)决定在变压器输出电压变动超过允许范围时，使哪组过零触发电路(4)工作，以使转换变压器分接头连接的电子开关(5)同时分别接通和断开哪组分接头，是接通三相第1组分接头1FTA、B、C，断开三相第2组分接头2FTA、B、C呢，还是接通三相第三组接头3FTA、B、C，断开三相第一组分接头1FTA、B、C，这要由变压器输出电压与窗口电压基准定值比较后决定，这个窗口基准定值一般是以变压器输出电压额定值以及上下允许变动范围为参考整定的。
参照图3，采样整流电路(1)由D1-6组成，三相带电监控电路(2)由D7-10及C1-4，RW1-3组成的星点偏移，使D7-10直流电压有较高输出，IC1光耦是场效应型，输出断路，后级电路不能工作，连接1FTA、B、C中性点的电子开关也是场效应型，由于无工作电压而全部导通，使变压器在不同期合闸送电时，有连接好的中性点。
R1-6和IC2组成差动电压比较放大电路，其输出代表采样电压至下级电路，参照图4，窗口电压比较电路(3)由R9-12的基准设值与变压器输出定额值及允许变动范围和三组分接头电压相对应，变压器输出额定值用R11设值、上限用R10设值，下限用R12设值;交流过零控制电路(4)分三组分别由光耦器IC4-9及过零触发控制集成电路IC10-12组成，它能使光耦器接到的窗口电压比较后的指令信号，在分接头传来的交流电，必须是过零区时，才触发电子开关电路(5)导通或关断。这不仅大大减小转换时的电流瞬态浪涌和射频干扰，还因为过零转换中部分，线圈不再产生短路电流，使电网运行更趋平稳;而转换开关器件的电子化小型化，也使变压器体积减小。电子开关元件的选择，只须考虑中性点偏移时的最大电流而无须再考虑转换中的短路容量。IC4虚线所接电路与IC5相同，其所控接头分别是2FTA、B、C和3FTB、C，而1FTA、B、C之间固定接入压敏电阻RV，以保证变压器一次线圈中性点有可靠连接。1FTA、B、C之间和3FTA、B、C之间的电压，在10/0.4千伏配电变压器中为1千伏，压敏电阻选择1.4千伏左右，其电流容量根据变压器容量的中性点最大电流选择。
参照图5，为小型电力配电变压器(B)，在低压侧线圈端部抽取分接头1FTa、b、c和2FTa、b、c以便调压。因无中性点转换连接，所以不用无压导通的VT器件和三相带电监控电路，电路联络框图与图1相同，该种分接头的转换因为是在低压侧，电子开关电压的选择也比较容易。
参照图6，可调整容量的变压器，其线圈分接头是分别在高压侧线附近的1FTA、B、C及2FTA、B、C和低压侧线圈输出部位的1FTa、b、c及2FTa、b、c引出的。电流采样电路(1)，由干簧管(GH)和IG1三与门电路构成;整流电源电路(2)，由C1-2DW1及Q1构成;基准电压比较电路(3)，由R1-2和IC2构成;过零触发电路(4)，由IC3-4及IC5-6构成;电子开关电路(5)，由VT及RV或VS构成。容量调整的指令信号是从低压线圈端部引出线附近通过非电接触平行放置的干簧管式电磁传感获得的。当负载电流超过需要加大容量的定值时，引出线附近的磁场使干簧管(GH)接点闭合(或断开)，通过IC1三与门逻辑判断，只有当三相都超过定值时，IC1才输出高电位，使比较电路IC2的A1、A2、A3原来输出高电位的变为输出低电位，原来输出低电位的变为输出高电位，从而指令，后面各组过零触发控制电路作出不同反应，以便变压器两侧分接头作出一致的转换连接。1FTA、B、C和1FTa、b、c及2FTA、B、C及2FTa、b、c动作的一致性和过零区时动作的同时性是本电路的特征。
实施例图2、图3中D1-10为1N4007，C1-3为0.1～0.3μF，C4为220μF，RW147k，IC1为TDVM2×4C，IC2-5为LM324，IC4-9为4N25，IC10-12为TWH9205或KJ008或MOC8010，VT、VS的选用以变压器分接头断态运行电压和通态电流加保险系数选取。图6中IC1为CC4073，IC2为LM324其它器件的选用参照图2、图3。
实施本发明方法的变压器可以使变压器本身及油的寿命延长，并能使电网电压质量提高和减少输送电能损耗，这对社会生活和国民经济都将带来益处。
权利要求
1.一个主要由整流采样电路、电压比较电路、过零触发控制电路和电子双向开关电路构成的，通过转换电力变压器的分接头联结，进行调压、调容的方法，其特征在于电力变压器的调压、调容，是在变压器有载运行状态下在交流电压、电流过零区时，自动转换变压器分接头的联结实现的。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于电力变压器有载自动调压方法是由整流采样电路(1)三相带电监控电路(2)、窗口电压比较电路(3)、过零触发控制电路(4)、电子开关和中性点联结保护电路(5)构成的。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，对小型配电变压器从二次线圈端部抽分接头转换调压的电路是由采样整流电路(1)，窗口电压比较电路(2)，过零触发控制电路(3)和电子开关电路(4)构成的。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于对可调容量的变压器其自动调容电路是由电流采样电路(1)、整流电路(2)、基准电压比较电路(3)、过零触发控制电路(4)、电子开关和中性点连接保护电路(5)构成的。
全文摘要
本项发明是利用现代电力电子技术，实现电力变压器有载电子自动调压、调容的方法。该方法所提供的采样、整流电路、三相带电监控电路、窗口电压比较电路，过零触发控制电路，电子开关及中性点连接保护电路，能使电力变压器有载运行中在输出电压变动超过允许范围或调容变压器大容欠载，小容超载时，并在交流电压、电流过零时，自动转换变压器分接头的连接，从而实现电力变压器有载自动调压、调容的方法。
文档编号H02M5/12GK1093206SQ93110340
公开日1994年10月5日 申请日期1993年3月26日 优先权日1993年3月26日
发明者姚鸿霖 申请人:姚鸿霖