专利名称：一种配电变压器及配电接线方法
技术领域：
本发明属电力设施类，涉及一种配电变压器及配电接线方法。
目前，在一些国家，特别是在中国，城市与农村配电网多为中性点不直接接地的架空线网络，使用的配电变压器大量采用三相三柱磁路的绕组联结组多为D，yn或Y，yn的柱上配电变压器，在高压侧配以跌落式熔断器，作为故障保护。
上述常规的配电变压器及配电网的缺点是因故障，当高熔断器发生一相(如A相)熔断时，<1>在D，yn的网络中，低压的故障相电压为
UφH＝0.5UφH；Ub＝UφH；在Y，yn的网络中，故障相Ua＝0，
UφH＝0.87 UφH(UφH表示额定相电压)<2>在Y，yn的网络中，因负荷不对称会发生中性点漂移，严重时会造成低压侧某相电压明显升高，总之，无论低压侧的电压明显降低或明显升高都会损害甚至烧毁用户的电气设备。
人们一直在寻求解决上述问题的办法一种办法是按IEC-420标准要求，将跌落式熔断器附有撞针撞击负荷开关脱扣器，使得一相有故障熔断器熔断时通过负荷开关三相同时分断，虽然可有效地保护负载，但人为扩大了停电范围，特别是增加了负荷开关等价格较贵的设备与占有空间，这只有在高压开关柜中才能执行，且仍然不尽合理，而这种办法在户外柱上变压器配以跌落式高压熔断器保护的运行方式中无法采纳。有人提出另一种办法是在配电变压器低压侧采用低压自动空气开关欠电压保护的方法保护负载，由于高压或超高压重合闸系统针对高压系统中可恢复的瞬时故障，高压侧开关跳闸经一次甚至两次重合闸重新恢复送电后，配电系统低压侧由于欠电压保护的存在，使得自动空气开关早已断开，无法自动恢复送电，供电部门必须派人逐一合闸，显然不现实。若用长延时欠电压保护方案解决这种用户供电不能自动恢复的问题，由于重合闸时间较长(第一次0.3-0.5秒，第二次一般为180秒即3分钟)，存在着二次电源的设置及长延时维持恒压的苛刻要求，从技术上难以实现，既使实现也极不合算。
目前，大部分城市输配电网和广大的农网仍以传统的柱上配电变压器配以跌落式熔断器的保护方式进行送电。上述的固有缺陷一直没有解决。
本发明的目的，是提供无论是在中性点接地还是不接地的电力系统中，都能在一相或两相发生故障导致一相或两相高压熔断器熔断时，保证其它健全的两相或一相仍然维持额定相电压正常供电；在负荷极不对称情况下保证三相仍然维持额定电压运行；能够吸收电网中所有零序性质的谐波的一种配电变压器及配电接线方法。
本发明的技术方案包括一种新的配电变压器结构并用它与空气绝缘的高压熔断器接成一种三相电压互不相扰的配电接线方法。
它的配电变压器是具有三相五柱磁路结构的，在其中的三柱磁路上绕有三相高压绕组WA1、WB1、WC1和低压绕组WA2、WB2、WC2；低压绕组的WA2-x、WB2-y、WC2-z三个尾端相连接，并从引出端n引出；WA2-a·、WB2-b·、WC2-c·三个首端从引出端a、b、c处引出，高压绕组的三个首端WA1-A·、WB1-B·、WC1-C·是从A1、B1、C1引出端引出，其高压绕组的三个尾端WA1-X、WB1-Y、WC1-Z也分别由高压套管A’、B’、C’引出端引出。
其配电接线方法，包括配电变压器和空气绝缘的高压熔断器，它的配电变压器是上述的具有五柱磁路结构和高压绕组六个引出端的配电变压器，其低压侧从配电变压器的四个引出端a、b、c、n处接至用户Za、Zb、Zc，即低压侧为yn接法的三相四线的配电方式。其高压侧接线是将高压熔断器的一端RA-1、RB-1、RC-1分别与配电变压器高压绕组的三个引出端A、B、C相连接，高压熔断器的另一端RA-2与配电变压器高压绕组另一引出端C’相联接，RB-2与高压绕组另一引出端A’相联接，RC-2与配电变压器高压绕组另一引出端B’相联接，即构成配电变压器的三个高压绕组WA1、WB1、WC1与三个高压熔断器RA、RB、RC分别构成三个‘高压相臂’，并以‘高压相臂’为单元接成D形接线方式。三相高电压UA、UB、UC分别接在RA-2、RB-2、RC-2端。
本发明的优点(1)具有三相电压不相扰的优点。即由于故障，故障相高压熔断器一相或两相熔断，低压非故障相仍能保持额定电压运行。
理论分析如下当一相高压熔断器RA1因故障熔断时，A相磁柱失去励磁电流，B柱、C柱磁通合成不再为零。由于三相五柱磁路结构使零序磁通可以流通，同时由于高压绕组构成的三角形回路已被打开，零序电流无法流通而失掉去磁作用，所以零序电压继续存在，此时零序磁通主要通过两个边柱成回路，若低压熔断器没有熔断，这时故障相负荷电流是去磁的，因而故障相磁路A柱的磁通很小，感应出的电压很低，实测结果仅为额定电压的5％左右。若低压熔断器熔断时，故障相(A相)成为空载，由于没有负荷电流的去磁作用，因而故障相磁路A柱能够分流零序磁通，由于两个边柱的存在，A柱分流的零序磁通很有限，所感应出的电压Ua远低于额定电压，由于是空载，因而对负载没有任何危害。无论故障相低压熔断器是否熔断，健全相磁通仍维持额定运行状态。低压侧Ub，Uc仍能以额定电压值输出，具有三相互不相扰的特点。
当高压熔断器RA1和RB1因故障同时熔断时，A相和B相磁柱失去励磁电流，C柱磁通不为零，由于三相五柱磁路结构使零序磁通可以流通，同时由于高压绕组构成的三角形回路已被打开，零序电流无法流通而失掉去磁作用，所以零序电压继续存在，此时零序磁通主要通过两个边柱成回路，若低压熔断器没有熔断，这时故障相负荷电流是去磁的，因而故障相磁路A柱与B柱的磁通很小，感应出的电压很低，实侧结果仅为额定电压的5％左右。若低压熔断器已熔断，故障相(A相和B相)成为空载，由于两个边柱的存在，A柱与B柱分流的零序磁通很有限，所感应的电压Ua和Ub远低于额定电压，由于是空载，对负载没有任何危害。无论故障相低压熔断器是否熔断，健全相磁通仍维持额定运行状态。低压侧Uc仍能以额定电压值输出，具有三相电压互不相扰的特点。
(2)，能最大程度地耐受三相不平衡负荷。
因高压侧D形回路的存在，其中可通过零序电流，确保低压侧yn中点不会位移，即使有一相负荷电流接近零的不平衡负荷工况下，低压侧三相都仍然维持额定电压下运行。
(3)，对电网谐波具有自抑制能力。
因高压侧是D形接线，可消除电网中所有零序性质谐波的影响。
(4)，适用于各种接地方式的电力系统，都能具有上述的优点。
图1，一种配电变压器的原理结构2，一种配电网的原理接线3，实施例2的配电网原理接线4，实施例3的配电网原理接线5，实施例4的配电网原理接线中1——高压绕组首端的引出端2——高压绕组尾端的引出端3——柱磁路结构4——绝缘、外壳5——低压绕组的引出端6——绝缘引线7——支架←——高压进线以下用实施例对本发明作进一步说明。
实施例1，配电变压器是油浸式绝缘(4)的柱上配电变压器，它的磁路结构(3)是用硅钢片制成的五柱铁心，在其中的三个铁心柱上绕有三相高压绕组WA1、WB1、WC1和低压绕组WA2、WB2、WC2；低压绕组的WA2-x、WB2-y、WC2-z三个尾端相联接，并从套管的引出端n引出；WA2-a·、WB2-b·、WC2-c·三个首端从套管的引出端a、b、c处引出。高压绕组的三个首端WA1-A·、WB1-B·、WC1-C·是从高压套管的引出端A、B、C引出，高压绕组的三个尾端WA1-X、WB1-Y、WC1-Z也分别由高压套管A’、B’、C’引出端引出。这样，从高压侧看是共用一个五柱磁路的三个单相变压器，而从低压侧看是三相四线的三相变压器。
用上述的油浸式具有五柱铁心结构和高压绕组六个引出端的柱上配电变压器，配以三个户外跌落式高压熔断器RA、RB、RC，按图2的原理接线图接线，即成为一种三相电压互不相扰的配电网。其低压侧是从配电变压器的四个引出端a、b、c、n处接至用户Za、Zb、Zc，即低压侧为Yn接法的三相四线的配电方式。其高压侧接线是将高压熔断器的一端RA-1、RB-1、RC-1分别与配电变压器高压绕组的三个引出端A、B、C相联接，高压熔断器的另一端RA-2与配电变压器高压绕组另一引出端C’相联接，RB-2与高压绕组另一引出端A’相联接，RC-2与配电变压器高压绕组另一引出端B’相联接，三相高电压UA、UB、UC分别接在RA-2、RB-2、RC-2端。即构成配电变压器的三个高压绕组WA1、WB1、WC1与三个高压熔断器RA、RB、RC分别构成三个‘高压相臂’，并以‘高压相臂’为单元接成D形接线方式。高压进线的电压UA、UB、UC分别接在RA-2、RB-2、RC-2处。
以上的接线方法即是D，yn11，是目前最优选的联接组标号。
实施例2，图3是用干式变压器作为配电变压器，除了配电变压器的绝缘(4)是环氧塑料，引出线是绝缘引线(6)，引出端(1)、(2)、(5)是装在支架(7)上，高压熔断器是装在户内开关柜中外，其他接线方法与实施例1完全相同。
实施例3，是图4示出的一种配电网的原理接线方法，它有一个用非晶合金材料制成五柱磁路(3)的油浸(4)，六个高压绕组引出端(1)、(2)的配电变压器。该实施例至少每相配有两个户外跌落式高压熔断器RA1和RA2；RB1和RB2；RC1和RC2；其中RA1，RB1，RC1具有过载延时熔断特性，RA2、RB2、RC2具有限流速断特性。它们分别串接在高压绕组WA1、WB1、WC1的两个引出端，即RA1-1与A连接；RA2-1与A’连接；RB1-1与B连接；RB2-1与B’连接；RC1-1与C连接；RC2-1与C’连接，也就RA1，WA1，RA2组成A相高压相臂；RB1，WB1，RB2组成B相高压相臂；RC1，WC1，RC2组成C相臂；又将RA1-2与RC2-2连接；RB1-2与RA2-2连接；RC1-2与RB2-2连接；构成D形高压侧接线方式。高压进线的电压UA接至RA1-2；UB接至RB1-2；UC接至RC1-2。其低压侧是从配电变压器的四个引出端a、b、c、n处接至用户Za、Zb、Zc，即低压侧为yn接法的三相四线配电方式。
本实施例因非晶合金配电变压器的空载损耗很小，多应用在具有空载时间较长的用户处。
实施例4，是图5示出的一种配电网的原理接线方式，它是用五柱卷铁心的干式(或油浸)配电变压器，每相至少配有2个跌落式高压熔断器RA1和RA2；RB1和RB2；RC1和RC2；其中RA1、RB1、RC1具有过载延时熔断特性，它们分别串接在高压绕组WA1、WB1、WC1的一个引出端，即RA1-1与A连接；RA2-1与；RB1-1与B连接；RC1-1与C连接，也就RA1和WA1组成A相高压相臂；RB1和WB1组成B相高压相臂；RC1和WC1组成C相高压相臂；又将RC1-2与B’连接；RB1-2与A’连接；RA1-2与C’连接；构成D形高压侧接线方式。再将RA2-1与RA1-2连接；RB2-1和RB1-2连接；RC2-1与RC1-2连接，高压进线的高电压UA接至RA2-2；UB接至RB2-2；UC接至RC2-2。此接法有利于配电变压器内部相间短路的保护。其低压侧与前述实施例完全相同。
权利要求
1.一种配电变压器，在其三相磁路上分别绕有三个高压绕组WA1、WB1、WC1和低压绕组WA2、WB2、WC2；低压绕组的三个尾端WA2-x、WB2-y、WC2-z互相连接，并从n引出端引出，WA2-a·、WB2-b·、WC2-c·三个首端分别从a、b、c引出端引出，高压绕组的三个首端WA1-A·、WB1-B·、WC1-C·是从A、B、C引出端引出，其特征在于它具有三相五柱磁路结构，其高压绕组的三个尾端WA1-X、WB1-Y、WC1-Z也分别从A’、B’、C’引出端引出。
2.一种配电接线方法，它包括配电变压器和空气绝缘的高压熔断器，其低压侧从配电变压器的四个引出端a、b、c、n处接至用户，其特征在于它的配电变压器是权利要求1所述的配电变压器，其高压侧接线是将高压熔断器的一端RA-1、RB-1、RC-1分别与配电变压器高压绕组的三个引出端A、B、C相联接，构成三个“高压相臂”，并以“高压相臂”为单元，接成D形接线方式，高、低压侧可结成相当于变压器的最优联结组标号D，yn11的接线方式。
3.如权利要求2所述的一种配电接线方法，其特征在于在每个“高压相臂”中至少有2个空气绝缘的高压熔断器RA1和RA2、RB1和RB2、RC1和RC2，它们分别串接在高压绕组WA1、WB1、WC1的两个引出端上。
4.如权利要求2所述的一种配电接线方法，其特征在于在每相中至少有2个空气绝缘的高压熔断器RA1和RA2、RB1和RB2、RC1和RC2，其中RA1、RB1、RC1与高压绕组WA1、WB1、WC1的一个引出端串接，构成三个“高压相臂”并以它为单元接成D形回路，另一高压熔断器RA2、RB2和RC2分别串接在D形回路的三个顶端与三相高压进线端之间。
5.如权利要求2或3或4所述的一种配电接线方法，其特征在于可接任何中性点接地方式的系统中。
全文摘要
一种配电变压器及配电接线方法,其配电变压器是具有三相五柱磁路结构和三相高压绕组有六个引出端的配电变压器。高压侧是每相高压绕组串接空气绝缘的高压熔断器组成“高压相臂”,以“高压相臂”为单元接成D形接线方式,低压侧是yn接线方式的三相四线接至用户。本发明的优点是:具有三相电压互不相扰;能最大程度的耐受三相不平衡负荷;对电网中零序性质的谐波具有自抑制能力;适用于各种接地方式的电力系统。
文档编号H01F27/40GK1250217SQ98120080
公开日2000年4月12日 申请日期1998年10月6日 优先权日1998年10月6日
发明者李澍霖, 张旭俊 申请人:上海明昱科技发展有限公司