一種多級有載調(diào)壓防覆冰變壓器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種多級有載調(diào)壓防覆冰變壓器，屬于從輸電線除冰或雪的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。該變壓器接在電壓等級高于110kV的輸電線路首、末兩端，所述變壓器包括設(shè)置在一次側(cè)的主繞組、設(shè)置在二次側(cè)的調(diào)壓繞組、第一控制開關(guān)組電路和第二控制開關(guān)組電路；從所述調(diào)壓繞組上引出若干狀態(tài)機(jī)械開關(guān)，所述狀態(tài)機(jī)械開關(guān)與控制開關(guān)組電路串聯(lián)，且相鄰的狀態(tài)機(jī)械開關(guān)不與同一控制開關(guān)組電路連接，所述第一控制開關(guān)組電路與第二控制開關(guān)組電路不與狀態(tài)機(jī)械開關(guān)連接端為同一節(jié)點，該節(jié)點與等效負(fù)載阻抗及調(diào)壓繞組串聯(lián)。該變壓器能夠大范圍分段式可控調(diào)壓，因此可以改變輸電線上電流值大小，通過特定操作步驟實現(xiàn)了狀態(tài)切換過程中開關(guān)端無弧、無沖擊。
【專利說明】一種多級有載調(diào)壓防覆冰變壓器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種防覆冰變壓器，屬于從輸電線上除冰或雪的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 冷的雨滴降落到了溫度低于冰點（0°C )的物體上就形成雨凇，如果是凝結(jié)在電線 上，就使電線覆冰。這就是電線覆冰。如果一個范圍內(nèi)的所有電線都被冰包住，這就是線路 覆冰。覆冰使細(xì)的電線變成了冰棍，對于長距離輸電的高壓電線，它依靠鐵塔支撐。覆冰使 鐵塔加大了負(fù)重。嚴(yán)重的覆冰使鐵塔無力支持這些電線而倒塌。而鐵塔上的絕緣子串上有 了覆冰就只能拉閘使輸電線停止輸電，于是造成大面積的電力中斷。顯然線路覆冰是嚴(yán)重 的災(zāi)害。
[0003] 除冰防冰方法、技術(shù)的研究與應(yīng)用是世界性的難題，國內(nèi)外對此進(jìn)行著長期的研 究。目前大約有30多種處于各種階段的除冰防冰方法和技術(shù)，歸納起來大致可以分為以下 幾類：熱力除冰法、機(jī)械除冰法、自然被動法和其他除冰法。
[0004] 典型的熱力除冰技術(shù)有高壓直流電流除冰技術(shù)、交流電流除冰技術(shù)、脈沖電熱除 冰技術(shù)、高電流密度熔冰法以及1988?1990年由武漢高壓研究所研制的低居里磁熱線除 冰法、我國一直采用和加拿大Manitoba水電局采用的短路電流融冰法等靠電熱自行加熱 輸電線路使覆冰融化的方法。低居里磁熱線除冰法存在一個問題，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到除冰要 求進(jìn)行除冰作業(yè)之后，在環(huán)境溫度不發(fā)生變化的情況下，鐵磁材料依舊產(chǎn)生熱耗損，影響線 路傳輸功率。而短路電流融冰法，需將所要融冰的輸電線路停下來，且合閘沖擊可能造成系 統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種多級有載調(diào)壓防 覆冰變壓器，接在電壓等級高于110kV的輸電線路首、末兩端，實現(xiàn)大范圍分段式可控調(diào) 壓，并且在調(diào)壓過程中，開關(guān)端無弧、無沖擊。
[0006] 本實用新型為解決上述技術(shù)問題提出的一種技術(shù)方案是：一種多級有載調(diào)壓防 覆冰變壓器，所述變壓器包括主繞組、調(diào)壓繞組、第一控制開關(guān)組電路和第二控制開關(guān)組電 路，所述主繞組與調(diào)壓繞組的線圈匝數(shù)比為1: 1，所述調(diào)壓繞組上引出若干狀態(tài)機(jī)械開關(guān)， 所述狀態(tài)機(jī)械開關(guān)依次間隔連接形成第一節(jié)點和第二節(jié)點，所述第一節(jié)點連接第一控制開 關(guān)組電路，所述第二節(jié)點連接第二控制開關(guān)組電路，所述第一控制開關(guān)組電路與第二控制 開關(guān)組電路連接形成第三節(jié)點；所述第一控制開關(guān)組電路和第二控制開關(guān)組電路結(jié)構(gòu)一 致，所述控制開關(guān)組電路包括第一支路和第二支路，所述第一支路與第二支路并聯(lián)；所述第 一支路由第一機(jī)械開關(guān)串聯(lián)相互并聯(lián)的第一晶閘管開關(guān)和第一電阻組成；所述第二支路由 第二機(jī)械開關(guān)、第二晶閘管開關(guān)和第二電阻串聯(lián)組成，所述第一電阻阻值大于第二電阻阻 值。
[0007] 上述技術(shù)方案的改進(jìn)是：所述調(diào)壓繞組上引出的狀態(tài)機(jī)械開關(guān)將調(diào)壓繞組分成主 線圈和若干調(diào)壓線圈，所述主線圈與單個調(diào)壓線圈的匝數(shù)比是20:5。
[0008] 本實用新型采用上述技術(shù)方案的有益效果是：通過在二次側(cè)按特定比例接入不同 數(shù)量的調(diào)壓線圈，調(diào)節(jié)一次與二次側(cè)的線圈匝數(shù)比使得壓降范圍達(dá)到（〇?80%);控制開 關(guān)組電路上晶閘管開關(guān)承受反向峰值電壓可控，在220kV電壓等級下僅為500V左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn) 低于晶閘管開關(guān)的承壓范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明：
[0010] 圖1是本實用新型實施例的電路示意圖。

【具體實施方式】 [0011] 實施例
[0012] 本實施例提出的一種多級有載調(diào)壓防覆冰變壓器，該變壓器接在電壓等級高于 liokv的輸電線路首、末兩端，接在輸電線路首端的變壓器的一次側(cè)為主繞組，該變壓器的 二次側(cè)為調(diào)壓繞組；接在輸電線末端的變壓器的一次側(cè)為調(diào)壓繞組，該變壓器的二次側(cè)為 主繞組；實現(xiàn)首端降壓，末端升壓或是末端升壓首端降壓的功能。
[0013] 如圖1所示電路為該變壓器接在輸電線路首端的示意圖，所述變壓器包括設(shè)置在 一次側(cè)的主繞組、設(shè)置在二次側(cè)的調(diào)壓繞組、第一控制開關(guān)組電路和第二控制開關(guān)組電 路；所述一次側(cè)的主繞組與二次側(cè)的調(diào)壓繞組的線圈匝數(shù)比為1:1，所述調(diào)壓繞組上引出 17 個狀態(tài)機(jī)械開關(guān)（Si、s2、s3、s4、s5、s 6、s7、s8、s9、S1Q、s n、s12、s13、s14、s15、s 16、s17)，狀態(tài)機(jī) 械開關(guān)Si、s3、s5、s 7、s9、sn、s13、s15、s 17相互連接形成第一節(jié)點，該節(jié)點與第一控制開關(guān)組 電路連接，狀態(tài)機(jī)械開關(guān)s2、s4、s 6、s8、s1(l、s12、s14、s 16相互連接形成第二節(jié)點，該節(jié)點與第 二控制開關(guān)組電路連接，所述第一控制開關(guān)組電路與第二控制開關(guān)組電路連接形成第三節(jié) 點，該節(jié)點與所述調(diào)壓繞組分接在輸電線路等效負(fù)載阻抗（RpLj -端與另一端。
[0014] 如圖1所示，所述第一控制開關(guān)組電路和第二控制開關(guān)組電路結(jié)構(gòu)一致，所述第 一控制開關(guān)組電路的第一支路由機(jī)械開關(guān)、以及相互并聯(lián)的晶閘管開關(guān)K 3和電阻Ri串聯(lián) 組成；所述第一控制開關(guān)組電路的第二支路由機(jī)械開關(guān)、晶閘管開關(guān)Ki和電阻R3串聯(lián)組 成，電阻Ri阻值遠(yuǎn)大于電阻馬阻值；所述第二控制開關(guān)組電路的第一支路由機(jī)械開關(guān)以 及相互并聯(lián)的晶閘管開關(guān)κ 4和電阻R2串聯(lián)組成；所述第二控制開關(guān)組電路的第二支路由機(jī) 械開關(guān)SM、晶閘管開關(guān)K 2和電阻R4串聯(lián)組成，所述電阻R2阻值遠(yuǎn)大于電阻R4阻值。
[0015] 本實施例的改進(jìn)是：所述調(diào)壓繞組上引出的狀態(tài)機(jī)械開關(guān)（SpSySySpSpSpSp S 8、S9、S1Q、Sn、S12、S 13、S14、S15、S16、S17)將調(diào)壓繞組分成主線圈L。和16個調(diào)壓線圈（Li、L 2、 l3、l4、l5、l6、l7、l 8、l9、L1q、Ln、l12、l 13、l14、l15、l16)，所述主線圈與單個調(diào)壓線圈的匝數(shù)比是 20:5,調(diào)壓線圈之間匝數(shù)比是1:1。
[0016] 各個晶閘管開關(guān)觸發(fā)時刻為對應(yīng)狀態(tài)下的調(diào)壓線圈中電流過零點時刻。機(jī)械開關(guān) 動作時，由于流過其電流可以忽略不計，因此無嚴(yán)格動作時間要求。
[0017] 如表1所示0 -16個調(diào)壓狀態(tài)及表2中每個狀態(tài)對應(yīng)的開關(guān)接入狀態(tài)，實現(xiàn)調(diào)壓 比例（0?80% )的變化范圍。
[0018] 調(diào)壓繞組調(diào)壓狀態(tài)與調(diào)壓變比及電壓的關(guān)系見表1所示。
[0019] 表1調(diào)壓狀態(tài)與調(diào)壓繞組匝數(shù)、變比、二次側(cè)電壓的關(guān)系
[0020] 調(diào)壓狀態(tài) |調(diào)壓繞組匝數(shù)（％) |變比 |二次側(cè)電壓（P.U.) 0 0 5.00 0Γ2 ? 5 4.00 0725 2 10 3. 33 〇0 3 ?5 2?86 〇5 4 20 2. 50 0Λ0 5 25 2?22 ΟΛΕ 6 30 2.00 ?Γδ? 7 35 ΤΓ82 0Γ55 8 40 1.67 ?Γθ? 9 45 1. 54 〇Γθ5 Τ0 50 1.43 ?ΓΤ? Τ? 55 1. 33 0775 12 60 1.25 ?Γδ? ?3 65 1. 18 〇Γδ5 14 70 ?7Τ? 0Γ90 ?5 75 1.05 07% 16 80 ? ?
[0021] 注：計算二次側(cè)電壓標(biāo)幺值時，取一次側(cè)電壓標(biāo)幺值為1。
[0022] 調(diào)壓狀態(tài)與開關(guān)狀態(tài)及調(diào)壓繞組的對應(yīng)關(guān)系如表2所示。
[0023] 表2調(diào)壓狀態(tài)與開關(guān)、調(diào)壓繞組的關(guān)系
[0024] I______________調(diào))1(--______________I_________________I iIXliilTHilm - {IlfilWir X； I I ? .......So,,......5, I δ - I ? I ZTscTT ! Ii - j ^2 I ...K、、......S；,丨:.......I .......Lz ^ ................................3.................................1.......................K 4,.......&2:.......&........................I............................................................................................................￡,:.......￡>......L·............................................................................................................ 4 A、、S〇i、S5 i ￡卜[2、￡;、￡4 I 5 I dc、Sb I Li、L2、Ly u、L5 - j 6 I K',、Sm、S7 j L,. Lz, ￡,, U, U，U - j j j K.4'......X),；.......5S j _______...Lz'_______￡3__、______L4、_______...L:'_______...U、_______L 7 ................................8........................................................Ki、.......St,.......-?........................I..........................................................."、......."L·...............Li、.......L s,..............L:、.......Lh........................................................ j 9 人4、S02、5^i0 I L· 1、[2、L3v Z.4、Ly、乙(,、Li、L芩、Lq j i0 I b^、jl^vi^ >S 1 ] j L·'、1^2、L'、L4、L·、'、L:、L^、L·*·)、L·'、、 j? ?^? I ?:: 5;:: 5*12 I Z^'|'f;、五；:五::?:: ?;:五::?;()、Zy 11,uuuuuuuu j ?2 AV Sm' Sn !L·、' Lz、L'、L4' L·' Lf、、L:' U' U、Lw、L"' _L·^-:......-......:^^^_ 13 K矣、5給.、S\美 L\ > [2、Ljs /-4> L" L(ys ￡7 > L為、L·^、Lu)、L\ \ λ __I _Li:'__ I 14 K^、S0j、S15 L\、L，2、L:、、Z，4、Z.5、L<、、L-y、JLg、L9、Z?i0、L"、 j ￡|2n L\4 0 K4, S,?> Slf, I""""""""￡,. Lz, i-" ￡4^ Ls, L(" L：. ￡s, ￡"；" j Ln、L、:、、"4、L15 ? K%%.......5..、......5n """"""Ll[.......￡,；......".、.......l4、.......Lf,......"u，.......i;、..........u'......Us.......L w'...... j I i-\2' ^13' ^14' i|5' ^16
[0025] 同理所需切換狀態(tài)對應(yīng)的控制開關(guān)組電路，在閉合所對應(yīng)的狀態(tài)機(jī)械開關(guān)和該控 制開關(guān)組電路上的第一機(jī)械開關(guān)后，所對應(yīng)控制開關(guān)組電路上的第二晶閘管開關(guān)兩端承受 電壓值為該控制開關(guān)組電路第一電阻上的壓降值減去該電路第二電阻上的壓降值；
[0026] 很明顯上述壓降值可控，通過簡單推導(dǎo)可以做到在該電路中的晶閘管開關(guān)所要承 受的峰值電壓降低。
[0027] 初始狀態(tài)所對應(yīng)的控制開關(guān)組電路上的第二晶閘管開關(guān)導(dǎo)通后，該控制開關(guān)組電 路此時上實質(zhì)為第二電阻與第二晶閘管開關(guān)串聯(lián)后再與第一電阻并聯(lián)，由于第一電阻阻值 遠(yuǎn)大于第二電阻阻值，所以在第一電阻所在支路上的電流值遠(yuǎn)小于第二電阻與第二晶閘管 開關(guān)串聯(lián)的支路上的電流值，幾乎可以忽略不計，因此此時斷開第一電阻所在之路上的第 一機(jī)械開關(guān)不會產(chǎn)生電弧。
[0028] 同理所要切換狀態(tài)所對應(yīng)的控制開關(guān)組電路上，由于第一電阻阻值遠(yuǎn)大于第二電 阻阻值，因此在第一電阻所在支路上的電流值遠(yuǎn)小于第二電阻與第二晶閘管開關(guān)串聯(lián)的支 路上的電流值，幾乎可以忽略不計，因此在閉合該控制開關(guān)組電路上的第一機(jī)械開關(guān)時不 會產(chǎn)生電弧。
[0029] 所以按照上述步驟所述使用該變壓器可平穩(wěn)切換至各運行狀態(tài)，實現(xiàn)實用過程中 無弧和無沖擊。
[0030] 以下為工作狀態(tài)16切換至工作狀態(tài)15的操作步驟：
[0031] 1)參見表2初始狀態(tài)為狀態(tài)機(jī)械開關(guān)S17、機(jī)械開關(guān)、及晶閘管開關(guān)K3閉合，其 他開關(guān)均斷開；
[0032] 2)停止向晶閘管開關(guān)Κ3發(fā)送觸發(fā)脈沖，即晶閘管開關(guān)Κ3斷開，閉合機(jī)械開關(guān); 此時電阻札接入電路，電阻札所在支路與機(jī)械開關(guān)^所在支路并聯(lián)，因此晶閘管開關(guān)Κ 3 與晶閘管開關(guān)I上承受電壓均為電阻&兩端的電壓。因此通過選擇合適的電阻阻值可以 做到在該電路中的晶閘管開關(guān)所要承受的峰值電壓降低。
[0033] 3)向晶閘管開關(guān)&發(fā)送觸發(fā)脈沖，即晶閘管開關(guān)&導(dǎo)通，斷開機(jī)械開關(guān)&，閉合 機(jī)械開關(guān)S M ;此時電阻札與R3并聯(lián)，由于電阻R3阻值遠(yuǎn)小于電阻札阻值，因此電阻札所 在支路上的電流值遠(yuǎn)小于阻R 3所在支路上的電流值，而由于晶閘管開關(guān)K2尚未導(dǎo)通及機(jī)械 開關(guān)SM所在支路目前處于斷路狀態(tài)，所以在斷開機(jī)械開關(guān)&和閉合機(jī)械開關(guān)S M時，開關(guān) 不會產(chǎn)生電弧。
[0034] 4)閉合狀態(tài)機(jī)械開關(guān)S16和機(jī)械開關(guān)S% ;此時電阻R2接入電路，其所在支路與機(jī) 械開關(guān)SM所在支路并聯(lián)因此晶閘管開關(guān)K 2上承受電壓為電阻R2兩端的電壓。因此通過選 擇合適的電阻阻值可以做到在該電路中的晶閘管開關(guān)所要承受的峰值電壓降低。
[0035] 5)給晶閘管開關(guān)K2發(fā)送觸發(fā)脈沖，即晶閘管開關(guān)K2導(dǎo)通；
[0036] 6)停止向晶閘管開關(guān)&發(fā)送觸發(fā)脈沖，即晶閘管開關(guān)&斷開；
[0037] 7)斷開狀態(tài)機(jī)械開關(guān)S17和機(jī)械開關(guān);由于無電流流過，因此不會產(chǎn)生電弧。
[0038] 8)停止向晶閘管開關(guān)K2發(fā)送觸發(fā)脈沖，即晶閘管開關(guān)1(2斷開；晶閘管開關(guān)K 2承受 電壓為電阻R2兩端電壓。
[0039] 9)斷開機(jī)械開關(guān)SM ;由于無電流流過，因此不會產(chǎn)生電弧。
[0040] 10)向晶閘管開關(guān)κ4發(fā)送觸發(fā)脈沖，即晶閘管開關(guān)κ4導(dǎo)通。
[0041] 在上述步驟中，晶閘管開關(guān)觸發(fā)時刻為對應(yīng)調(diào)壓線圈中電流過零點時。機(jī)械開關(guān) 動作時，由于流過其電流可以忽略不計，因此無嚴(yán)格動作時間要求。
[0042] 本實用新型不局限于上述實施例。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本實 用新型要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種多級有載調(diào)壓防覆冰變壓器，其特征在于：所述變壓器包括主繞組、調(diào)壓繞組、 第一控制開關(guān)組電路和第二控制開關(guān)組電路，所述主繞組與調(diào)壓繞組的線圈匝數(shù)比為1:1， 所述調(diào)壓繞組上引出若干狀態(tài)機(jī)械開關(guān)，所述狀態(tài)機(jī)械開關(guān)依次間隔連接形成第一節(jié)點和 第二節(jié)點，所述第一節(jié)點連接第一控制開關(guān)組電路，所述第二節(jié)點連接第二控制開關(guān)組電 路，所述第一控制開關(guān)組電路與第二控制開關(guān)組電路連接形成第三節(jié)點；所述第一控制開 關(guān)組電路和第二控制開關(guān)組電路結(jié)構(gòu)一致，所述控制開關(guān)組電路包括第一支路和第二支 路，所述第一支路與第二支路并聯(lián)；所述第一支路由第一機(jī)械開關(guān)串聯(lián)相互并聯(lián)的第一晶 閘管開關(guān)和第一電阻組成；所述第二支路由第二機(jī)械開關(guān)、第二晶閘管開關(guān)和第二電阻串 聯(lián)組成，所述第一電阻阻值大于第二電阻阻值。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種多級有載調(diào)壓防覆冰變壓器，其特征在于：所述調(diào)壓繞組 上引出的狀態(tài)機(jī)械開關(guān)將調(diào)壓繞組分成主線圈和若干調(diào)壓線圈，所述主線圈與單個調(diào)壓線 圈的匝數(shù)比是20:5。
【文檔編號】H01F27/28GK203910500SQ201420277545
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】周冬旭, 朱紅, 羅興, 馬洲俊, 孫昕杰 申請人:江蘇省電力公司南京供電公司