变压器限流设备及其限流方法与流程

本发明涉及变压器领域，特别涉及变压器限流设备及其限流方法。

背景技术：

变压器是电网传输电能的枢纽，是电网运行的主设备，变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，电力变压器绕组短路，尤其是负载短路时，故障电流产生的巨大电磁力对变压器绕组的危害极大，则会影响变压器的正常使用，严重时甚至影响整个电力输送系统。

目前的变压器结构中，为了避免变压器短路带来的危害，采取的措施有一是在设计和制造工艺上提高变压器的短路强度，如保持安匝平衡、加强绕组与铁心柱之间的支撑，增加撑条数量，提高绕组导线、引线、夹件的强度和硬度等。但由于短路的累计效应，绕组在遭受多次短路电流冲击后短路强度会降低，因此仍有可能发生短路故障。二是采用提短路阻抗或外接限流电抗器的方式来限制短路电流，该方式运行损耗较大，且会导致母线电压随负荷波动加大，带来电能质量问题，限制电网运行方式。三是加装故障限流器。目前故障限流器主要分为超导型、电力电子型及常规设备型限流器。其中超导型、电力电子型故障限流器造价高，运行费用高，常规设备型限流器按原理可分为谐振型、电弧转移型和快速开关型。谐振型限流器正常运行时电容、电感元件通流，因此损耗较大，电弧转移型限流器依赖短路故障快速识别和人工过零技术，结构复杂可靠性不高，快速开关型限流器在短路电流自然过零后限流，无法限制短路电流首峰值，限流效果差，且所有故障限流器和限流电抗器一样，在实际使用时需要较大的安装位置，在变电站占地面积越来越小，结构设计越来越紧凑的情况下，限流器的因此越来越受到限制。综上所述，在安装占地受到尺寸限制的情况下，急需尺寸小且安装维护方便，同时不增加运行损耗，限流效果好的限流装置，而目前对于变压器短路电流的限制尚未一种经济、可靠的技术措施。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明的目的在于提供一种变压器限流设备及其限流方法，将限流电抗器设在所述变压器油箱内，在发生短路故障时，能够在短路电流尚未达到峰值前限制短路电流，避免变压器遭受大的短路电流冲击，从而极大的减轻了短路的累积效应，避免遭受短路冲击损坏，提高了变压器的寿命，降低了相关断路器开断短路电流的负担，维护便捷、不增加损耗。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

变压器限流设备包括，

变压器油箱，其内安装铁芯、高压绕组及低压绕组，

限流电抗器，其设在所述变压器油箱内且串联于所述高压绕组末端，所述限流电抗器的两端经由引线从所述变压器油箱的壁引出，

电流转移支路，其设在所述变压器油箱外，所述电流转移支路经由引线连接所述限流电抗器，电流转移支路包括支路1、支路2和振荡支路，其中，支路1由半控型功率半导体器件vd1和半控型功率半导体器件vd2正极串联组成，支路2由半控型功率半导体器件vd3和半控型功率半导体器件vd4负极串联组成，振荡支路由预充压的转移电容c和振荡电感l1组成，

氧化锌避雷器，其设在所述变压器油箱外，所述氧化锌避雷器并联所述电流转移支路。

所述的变压器限流设备中，变压器油箱内还设有中压绕组。

所述的变压器限流设备中，所述限流电抗器为单相限流电抗器。

所述的变压器限流设备中，所述限流电抗器包括空心限流电抗器。

所述的变压器限流设备中，所述限流电抗器由变压器的铁心夹件固定，在铁心夹件与限流电抗器之间垫设绝缘件。

所述的变压器限流设备中，所述绝缘件为橡胶制品。

所述的变压器限流设备中，所述半控型功率半导体器件vd1、vd2、vd3和vd4为gto、晶闸管、igbt的任意一个或者多个的组合。

根据本发明另一方面，一种所述的变压器限流设备的限流方法包括以下步骤，

限流电抗器设在变压器油箱内且串联于高压绕组末端，所述限流电抗器的两端经由引线从所述变压器油箱的壁引出，

设在所述变压器油箱外的电流转移支路经由所述引线连接限流电抗器，设在所述变压器油箱外的氧化锌避雷器并联所述电流转移支路，当高压绕组及低压绕组产生短路电流时，限流电抗器限制短路电流，振荡支路向限流电抗器注入反相高频振荡电流，限流电抗器不断向转移电容充电，当限流电抗器两端电压超过过氧化锌避雷器的导通阈值时，氧化锌避雷器导通，由于氧化锌避雷器的通态电阻远小于电流转移支路的通态电阻，电流快速向氧化锌避雷器转移。

本发明限制变压器短路电流，且不增加运行损耗，提高经济效益。本发明结构简单、不需要复杂的控制技术，具有快速、自动限流功能，可靠性高，通过电流转移支路进一步提高了限流效果。本发明结构紧凑不需要额外的安装场地，因此具有较为广泛的应用前景。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的变压器限流设备的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的变压器限流设备的电流转移支路示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1和附图2更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且附图并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明的一个实施例的变压器限流设备的结构示意图，本发明实施例将结合图1进行具体说明。

如图1至图2所示，一种变压器限流设备包括，

变压器油箱6，其内安装铁芯7、高压绕组1及低压绕组5，

限流电抗器2，其设在所述变压器油箱6内且串联于所述高压绕组1末端，所述限流电抗器2的两端经由引线从所述变压器油箱6的壁引出，

电流转移支路8，其设在所述变压器油箱外，所述电流转移支路连接所述所述的变压器限流设备中，电流转移支路包括支路1、支路2和振荡支路，其中，支路1由半控型功率半导体器件vd1和半控型功率半导体器件vd2正极串联组成，支路2由半控型功率半导体器件vd3和半控型功率半导体器件vd4负极串联组成，振荡支路由预充压的转移电容c和振荡电感l1组成，

氧化锌避雷器4，其设在所述变压器油箱6外，所述氧化锌避雷器4并联所述电流转移支路8。

本发明结构紧凑，适用于安装占地受到尺寸限制的情况，且安装维护方便，不增加运行损耗，避免了母线电压随负荷波动加大而带来电能质量问题，不限制电网运行方式，同时限流效果好，经济可靠。

所述的变压器限流设备的优选实施例中，变压器油箱6内还设有中压绕组。

所述的变压器限流设备的优选实施例中，所述限流电抗器2为单相限流电抗器2。

所述的变压器限流设备的优选实施例中，所述限流电抗器2包括空心限流电抗器2。

所述的变压器限流设备的优选实施例中，所述限流电抗器2由变压器的铁心夹件固定，在铁心夹件与限流电抗器2之间垫设绝缘件。

所述的变压器限流设备的优选实施例中，所述绝缘件为橡胶制品。

所述的变压器限流设备的优选实施例中，所述引线经由绝缘套管穿过变压器油箱6的壁引出。

所述的变压器限流设备的优选实施例中，所述引线经由盆式绝缘子穿过变压器油箱6的壁引出。

所述的变压器限流设备的优选实施例中，所述半控型功率半导体器件vd1、vd2、vd3和vd4为gto、晶闸管、igbt的任意一个或者多个的组合。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，在变压器油箱6中除了放置有变压器绕组和铁心外，将满足限流要求的限流电抗器2置于油箱6中，将高压熔断器3和氧化锌组件放置在油箱6外。限流电抗器2和氧化锌组件在电气上并联。在结构上限流电抗器2两端通过引线及套管引出，并于氧化锌组件连接。本发明利用限流电抗器2的电抗来降低短路故障下的短路电流，在发生故障时及时的投入限流电抗器2，正常工作时，变压器的损耗未增加，本发明适用于对抗短路能力有较高要求或对安装地点短路电流有限制要求的变压器的制造。

在一个实施例中，变压器限流设备包括变压器油箱6，在该变压器油箱6内安装有铁芯7、高压绕组1及低压绕组6，该技术用于三绕组变压器时还应包括中压绕组、及限流电抗器2。在变压器油箱6外安装有电流转移电路和氧化锌避雷器4。所述限流电抗器2与变压器高压绕组1末端相连，同时两端均通过引线从变压器油箱6壁引出。限流电抗器2为空心限流电抗器，安装在变压器油箱6内。

在一个实施例中，限流电抗器2和氧化锌避雷器4在电气上并联。

在一个实施例中，当变压器在运行过程中低压绕组5发生外部短路故障时，对应相的低压绕组5和高压绕组1产生短路电流，短路电流极陡的电流上升速率和极高的电流密度使得电流转移，从而在短路电流未达到首半波峰值时将限流电抗器2接入高压绕组1，从而限制短路电流。

一种所述的变压器限流设备的限流方法包括以下步骤，

限流电抗器2设在变压器油箱6内且串联于高压绕组1末端，所述限流电抗器2的两端经由引线从所述变压器油箱6的壁引出，

设在所述变压器油箱外的电流转移支路经由所述引线连接限流电抗器，设在所述变压器油箱外的氧化锌避雷器并联所述电流转移支路，当高压绕组及低压绕组产生短路电流时，限流电抗器限制短路电流，振荡支路向限流电抗器注入反相高频振荡电流，限流电抗器不断向转移电容充电，当限流电抗器两端电压超过过氧化锌避雷器的导通阈值时，氧化锌避雷器导通，由于氧化锌避雷器的通态电阻远小于电流转移支路的通态电阻，电流快速向氧化锌避雷器转移。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。