專利名稱:電力變壓器自動(dòng)投切裝置的制作方法
一種用于電力電網(wǎng)中的電力變壓器自動(dòng)投切裝置。
實(shí)現(xiàn)電力變壓器在電力電網(wǎng)中的有載投入、空載切出的自動(dòng)控制，是電力電業(yè)部門和電力用戶出于盡量減少乃至杜絕電力變壓器無載荷而空耗電能的一種美好宿愿。在本發(fā)明裝置研制成功之前，電力變壓器在電力電網(wǎng)中的投入或切出，都是靠人為操作來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明裝置填充了電力電業(yè)系統(tǒng)的這一空白。
電力變壓器的空載自耗電能，是電力能源的一種極大浪費(fèi)。本發(fā)明的目的，旨在將處于空載狀態(tài)的電力變壓器，合理地、自動(dòng)地從電力電網(wǎng)中切出，免于其空耗電能;在其電力變壓器接入負(fù)荷時(shí)，又能及時(shí)地被自動(dòng)地投入電力電網(wǎng)中進(jìn)入正常運(yùn)行。本發(fā)明裝置的實(shí)施，可使電力變壓器的空載自耗由其標(biāo)稱容量的15～20%，降低到小于1%;同時(shí)也必然地將會(huì)相對(duì)地延長電力變壓器的有效使用壽命。
本發(fā)明的技術(shù)性能是1.工作電壓交流380或220伏;直流27伏。
2.電力消耗靜態(tài)小于30毫瓦;
動(dòng)態(tài)小于30瓦。
3.負(fù)荷能力標(biāo)稱50赫茲交流峰值20千伏、5安或10安。
4.絕緣強(qiáng)度高壓部分，標(biāo)稱50赫茲交流20千伏;
試驗(yàn)50赫茲交流35千伏。
低壓部分，50赫茲交流500伏。
5.工作靈敏度投入-單相等于或大于20伏安;
切出-單相小于2伏安。
6.投入滯后時(shí)間小于或等于0.04秒。
7.切出延時(shí)時(shí)間300秒。
8.工作環(huán)境溫度-40～+55℃。
9.振動(dòng)強(qiáng)度50赫茲、單幅0.35毫米、垂直1.8×103秒。
10沖擊強(qiáng)度15克、1000次。
11持續(xù)工作時(shí)間常年連續(xù)。
12壽命不小于2×104次。
13重量投切控制器 7千克;
高壓投切開關(guān) 23千克;
14外形尺寸投切控制器 240×140×100(毫米)3;
高壓投切開關(guān) 320×200×640(毫米)3。
15按裝位置垂直。
結(jié)構(gòu)與工作原理本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)見圖1(結(jié)構(gòu)示意方框圖)。它是由投切控制器[KZTQ]和高壓投切開關(guān)[GKTQ]兩部分組成的。其中投切控制器[KZTQ](結(jié)構(gòu)見圖2)是由三只電感式檢流互感器[LH1～3]和用電阻、電容器、半導(dǎo)體器件、電源變壓器、開關(guān)等電子、電器元件構(gòu)成的開關(guān)電路[K1]、具有導(dǎo)通自保持功能的開關(guān)電路[K2]、延時(shí)脈沖電路[Ty]、整流電源[EZ]及蓄電池[EDC]等所組成;高壓投切開關(guān)[GKTQ](結(jié)構(gòu)見圖3)是由三組高壓續(xù)流電容器[CX1～3]和三套高壓投切伺服繼電器[JTQ1～3]及六支高壓接線柱[GJX1～6]等所組成。
圖1中LB為電力變壓器;DL1～3為高壓斷路器;GK1～3為高高壓隔離開關(guān);MG1～3為(10千伏)三線電力電網(wǎng);YDQ為低壓用電器。
本發(fā)明裝置的工作原理是，當(dāng)電力變壓器[LB]的二次側(cè)處空載時(shí)，其線路中的電流等于零;三只檢流互感器[LH1～3]的輸出也都為零。開關(guān)電路[K1、K2]都處關(guān)斷狀態(tài);投切伺服繼電器[JTQ1～3]的勵(lì)磁繞組中無電流，高壓投切分、合觸點(diǎn)[KJTQ1～3]處開路狀態(tài)。
1、自動(dòng)投入在合上GK1～3后，由于CX1～3的存在，LB的二次側(cè)在KJTQ1～3處開路的條件下仍有一電壓[U′LB2]輸出。當(dāng)LB的二次側(cè)接上負(fù)荷時(shí)，線路中便有一電流[I′LB2]。這I′LB2在LH1～3的輸出端感生出一電壓[ULH2]加在K1的輸入端，K1導(dǎo)通;K2也導(dǎo)通，JTQ1～3啟動(dòng)，KJTQ1～3閉合，LB被投入MG1～3進(jìn)入正常運(yùn)行。
在K1導(dǎo)通的同時(shí)，延時(shí)脈沖電路[Ty]被閉鎖，無脈沖輸出。
2、自動(dòng)切出電力變壓器[LB]的切出，這里采用的是延時(shí)(300秒)切出。
LB-空載，其二次側(cè)的電路中的電流就降為零。LH1～3無輸出;K1關(guān)斷。由于K2的導(dǎo)通具有自保持功能，所以，在K1關(guān)斷后，K2仍處導(dǎo)通狀態(tài)。KJTQ1～3也就仍處閉合。
在K1關(guān)斷后，Ty進(jìn)入延時(shí)工作狀態(tài)。待過了Ty的擬定延時(shí)時(shí)間(300秒)之后，Ty便輸出一脈沖訊號(hào)加給K2，K2被關(guān)斷;KJTQ1～3分?jǐn)?，LB被從MG1～3中切出。
主要元器件的選擇和確定1、續(xù)流電容器[CX1～3]標(biāo)稱工作電壓須等于或大于電力變壓器LB一次側(cè)的標(biāo)稱工作電壓的2]]>倍。
這里取電力變壓器空載時(shí)的系統(tǒng)自耗電能約為其標(biāo)稱功率的1.5%，則其電容量CX= (0.015PLB)/(πfULBl)式中PLB為電力變壓器的標(biāo)稱功率(伏安);
f為電源頻率;
ULB1為電力變壓器的一次側(cè)的標(biāo)稱工作電壓。
2、投切伺服繼電器[JTQ1～3]觸點(diǎn)分?jǐn)嚯妷簶?biāo)稱值，須大于或等于電力變壓器一次側(cè)的標(biāo)稱工作電壓的2]]>倍。
觸點(diǎn)負(fù)荷電流須大于電力變壓器全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)一次側(cè)線電流的1.25倍。
3.檢流互感器[LH1～3]電功率容量PLH＝Uk1minIk1minUk1min、Ik1min分別為K1開關(guān)電路導(dǎo)通所需的最小輸入電壓和電流。
鐵芯截面積ALH＝PLH×102(毫米)2二次繞組匝數(shù)N2=N1·I′LB2minIk 1 m i n]]>N1為0.25匝;I′LB2min為KJTQ1～3分?jǐn)酄顟B(tài)下，LB的二次側(cè)接入擬定的最小可投負(fù)荷(這里取單相20伏安)時(shí)的相電流。
二次繞組的線徑，可按2.5～3安/(毫米)2計(jì)算，依其最大載流量為10～15Ik1min來確定。
由于在KJTQ1～3分?jǐn)酄顟B(tài)下，LB的二次側(cè)接入擬定的最小可投負(fù)荷時(shí)的相(線)電流I′LB2min很小，我們又要求這I′LB2min在相應(yīng)的LH的輸出端感生出的電壓ULH2min足以觸發(fā)K1導(dǎo)通;而當(dāng)KJTQ1～3閉合后，LB達(dá)到全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其二次側(cè)的線(相)電流ILB2max又很大，勢(shì)必在LH1～3的輸出端感生出一很高的電壓。這高電壓往往會(huì)擊穿K1的輸入端。為避免這種現(xiàn)象發(fā)生，這里的LH1～3設(shè)計(jì)并采用了電磁飽和式的結(jié)構(gòu)，即當(dāng)LH1～3中的電磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到擬定的飽和值之后，既使再加大ILB2，在它的輸出端也不會(huì)有更高的電壓產(chǎn)生。再加上在K1的輸入端設(shè)有限幅器，這就保證了在I′LB2min和ILB2max的條件下，K1都能正常地可靠工作。
4、蓄電池[EDC]投切控制器[KZTQ]各系統(tǒng)的用電，在KJTQ1～3分?jǐn)嗥陂g，全靠蓄電池[EDC]供給。EDC的標(biāo)稱電壓須等于投切伺服繼電器[JTQ]的勵(lì)磁繞組的標(biāo)稱工作電壓(這里為27伏)。KZTQ的靜態(tài)工作電流很小，僅約1毫安左右;而其動(dòng)態(tài)工作電流卻高達(dá)1安左右。基此，選擇EDC的工作電流應(yīng)略大于KZTQ的動(dòng)態(tài)工作電流。由于LB從切出到再投入的一段時(shí)間不一定會(huì)有多長(一般擬定10天為限)，所以，EDC的電能蓄量應(yīng)能充分地維持渡過這一時(shí)間，且能保證KZTQ在再需要投入LB時(shí)，能正常地執(zhí)行其職能。
本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)了電力變壓器的有荷投入、無荷切出的自動(dòng)控制，將一往電力變壓器空載自耗電能的90%以上節(jié)省了下來，其節(jié)能意義重大！附圖中的符號(hào)或代號(hào)分別是MG1～3-(10千伏)三線高壓電力電網(wǎng);
GK1～3-高壓隔離開關(guān);
DL1～3-高壓斷路器;
GKTQ-高壓投切開關(guān);
CX1～3-高壓續(xù)流電容器;
JTQ1～3-投切伺服繼電器;
KJTQ-高壓投切分合觸點(diǎn);
LB-電力變壓器;
DK1～3-低壓開關(guān);
RD1～3-低壓熔斷器;
KZTQ-投切控制器;
LH1～3-檢流互感器;
K1-開關(guān)電路;
K2-具有導(dǎo)通自保持功能的開關(guān)電路;
Ty-延時(shí)脈沖電路;
Ez-整流電源;
EDC-蓄電池;
YDQ-低壓用電器;
GJX-高壓接線柱;
DJX-低壓接線柱;
JXLC-投切伺服繼電器勵(lì)磁繞組接線柱;
XQ-線卡;
YJ-元件組裝板;
YA-試驗(yàn)按式開關(guān);
YAT-投入試驗(yàn)按式開關(guān);
YAQ-切出試驗(yàn)按式開關(guān);
ZDT-投入指示燈;
DBTQ-投切控制器外殼底板;
WKTQ-投切控制器外殼;
WKGK-高壓投切開關(guān)外殼;
AJGK-高壓投切開關(guān)按裝固定件;
BP-標(biāo)牌;
ABC-低壓三線穿線孔;
按裝、使用和維護(hù)實(shí)施本發(fā)明裝置的按裝方法參見附圖1。
按裝本裝置一始，必須先將原高壓電路中的高壓隔離開關(guān)GK1～3斷開。
1、高壓投切開關(guān)[GK]的按裝先在電力電網(wǎng)[MG1～3]與電力變壓器[LB]之間，以便于高壓電路的聯(lián)接為宜，選一適當(dāng)位置，將該開關(guān)直立地按裝并固定在事先制作好的恰與按裝固定件[AJGK]相配合的支架上，然后，將該開關(guān)聯(lián)接在電力電網(wǎng)[MG1～3]與電力變壓器之間，即該開關(guān)[GKTQ]一端的三支高壓接線柱分別接電力電網(wǎng)[MG1～3]的三條線(要接在原電路中高壓斷路器[DL1～3]的下端);另一端的三支高壓接線柱分別接電力變壓器的一次側(cè)三相線。
2、投切控制器[KZTQ]的按裝本投切控制器[KZTQ]應(yīng)按裝在電力變壓器[LB]二次側(cè)通往低壓用電器的電路中。選擇便于正確檢測(cè)LB二次側(cè)電流的適當(dāng)位置，將其[KZTQ]按裝并固定好。再將電力變壓器[LB]二次側(cè)的三相線分別穿過三只檢流互感器[LH1～3]的穿線孔，并接至低壓用電器。同時(shí)將三相線中的任意兩線在穿過檢流互感器之前分別聯(lián)接低壓接線柱[DJX1和DJX2]，以便將電源提供給該裝置。
3、投切控制器[KZTQ]與高壓投切開關(guān)[GKTQ]的聯(lián)接用兩條導(dǎo)線將投切控制器[KZTQ]的投切伺服繼電器勵(lì)磁繞組接線柱和高壓投切開關(guān)[GKTQ]的投切伺服繼電器勵(lì)磁繞組接線柱聯(lián)接好。
4、蓄電池[EDC]的按裝按裝前須先將隨機(jī)配備的蓄電池灌注好電瓶液，放到充電機(jī)上去按照其標(biāo)稱電壓(27伏)充足電，然后把充足了電的蓄電池放入設(shè)在投切控制器[KZTQ]上的蓄電池倉內(nèi)，并按照標(biāo)明的聯(lián)接極性將電極電路聯(lián)接好。之后，將倉門裝好。
至此，按裝工作即告完成。
本發(fā)明裝置的使用方法是，待按裝工作完成之后，認(rèn)真檢查各部部分電路聯(lián)接準(zhǔn)確無誤，便可將高壓隔離開關(guān)[GK1～3]合上。此時(shí)，如果電力變壓器[LB]的二次側(cè)有負(fù)荷接入，且這負(fù)荷大于或等于擬定的最小可投負(fù)荷，則高壓投切開關(guān)[GKTQ]的投切伺服繼電器[JTQ1～3]便啟動(dòng)，高壓投切分合觸點(diǎn)[KJTQ1～3]閉合，將電力變壓器[LB]投入高壓電力電網(wǎng)[MG1～3]。這時(shí)，投入指示燈ZDT亮。在合上高壓隔離開關(guān)[GK1～3]后，如果電力變壓器[LB]的二次側(cè)無負(fù)荷接入，或雖有負(fù)荷接入，但接入的負(fù)荷小于擬定的最小可投負(fù)荷，則高壓投切開關(guān)[GKTQ]不啟動(dòng)，這時(shí)，可用手按動(dòng)一下投入試驗(yàn)按式開關(guān)[YAT]，投入指示燈亮，表明高壓投切開關(guān)[GKTQ]已接通，電力變壓器[LB]被投入電力電網(wǎng)[MG1～3]進(jìn)入運(yùn)行。
在空載或載荷小于擬定的最大切出負(fù)荷的條件下，電力變壓器[LB]只運(yùn)行擬定的延時(shí)切出的一段時(shí)間(300秒)，之后便被自動(dòng)切出。
電力變壓器在載荷運(yùn)行中，需要人為地切出時(shí)，只要將切出試驗(yàn)按式開關(guān)[YAQ]按下，高壓投切開關(guān)的高壓分合觸點(diǎn)[KJTQ1～3]便會(huì)斷開，將電力變壓器[LB]從高壓電力電網(wǎng)[MG1～3]中切出。
這里，按下切出試驗(yàn)開關(guān)后，由于整套控制系統(tǒng)的工作電源被切斷，所以，既使再按投入試驗(yàn)開關(guān)，電力變壓器也不會(huì)被投入電網(wǎng)。只有在再按一下切出試驗(yàn)開關(guān)的按鈕將其按出(復(fù)位)之后，按動(dòng)投入試驗(yàn)按式開關(guān)[YAT]，電力變壓器才會(huì)被投入電力電網(wǎng)。正常使用時(shí)，應(yīng)將切出試驗(yàn)開關(guān)的按鈕按出，使投切控制系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。
本發(fā)明裝置中的高壓投切開關(guān)[GKTQ]，按裝在戶內(nèi)、戶外都可以，投切控制器[KZTQ]最好須按裝在戶內(nèi)，或能防雨并防暴曬的地方，以便保證其能可靠地正常工作。
權(quán)利要求
1.一種用于電力電網(wǎng)中的電力變壓器自動(dòng)投切裝置，其特征在于它是由投切控制器[KZTQ]和高壓投切開關(guān)[GKTQ]所組成。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的裝置，其特征在于所述的投切控制器[KZTQ]主要是由電阻、電感、電容器、半導(dǎo)體器件、開關(guān)、蓄電池等構(gòu)成的檢流互感器[LH1～3]、開關(guān)電路[K1]、導(dǎo)通自保持開關(guān)電路[K2]、延時(shí)脈沖電路[Ty]、整流電源[EZ]和直流電源[EDC]所組成。
3.根據(jù)權(quán)力要求2所述的裝置，其特征在于所述的投切控制器[KZTQ]中的檢流互感器[LH1～3]是三只電磁飽和式互感器，在其電磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到擬定的飽和值之后，既使被檢測(cè)電路中的電流再增大，在這檢流互感器的輸出端也不會(huì)有更高的電壓輸出。
4.根據(jù)權(quán)力要求3所述的裝置，其特征在于所述的三只檢流互感器[LH1～3]分別按裝在電力變壓器[LB]二次側(cè)的三相線聯(lián)接低壓用電器的電路中，能正確地檢測(cè)每一相線電流的適當(dāng)位置。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的裝置，其特征在于所述的投切控制器[KZTQ]的工作電源，在電力變壓器[LB]投入電力電網(wǎng)時(shí)，由整流電源[EZ]提供;在電力變壓器[LB]被切出電力電網(wǎng)時(shí)，由蓄電池[EDC]所供給。
6.根據(jù)權(quán)力要求1所述的裝置，其特征在于所述的投切控制器[KZTQ]設(shè)有手動(dòng)投入和切出的試驗(yàn)按鈕開關(guān)[YAT和YAQ]。
7.根據(jù)權(quán)力要求1所述的裝置，其特征在于所述的高壓投切開關(guān)[GKTQ]主要由三套高壓投切伺服繼電器[JTQ1～3]和三組續(xù)流電容器[CX1～3]以及六支高壓接線柱[GJX1～6]所組成。
8.根據(jù)權(quán)力要求7所述的裝置，其特征在于所述的三組續(xù)流電容器[CX1～3]分別與三套高壓投切伺服繼電器[JTQ1～3]的三組高壓分合觸點(diǎn)[KJTQ1～3]相并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)力要求7所述的裝置，其特征在于所述的三套高壓投切伺服繼電器[JTQ1～3]的三組高壓分合觸點(diǎn)[KJTQ1～3]分別與三組續(xù)流電容器[CX1～3]相并聯(lián)后，又分別串聯(lián)在電力電網(wǎng)[MG1～3]與電力變壓器[LB]的一次側(cè)之間的高壓電路中，作電力變壓器[LB]在電力電網(wǎng)[MG1～3]中的投入或切出的高壓投切開關(guān)之用。
10.一種用于電力電網(wǎng)中的電力變壓器自動(dòng)投切裝置，其特征在于該裝置具有能根據(jù)電力變壓器[LB]有載荷時(shí)將其及時(shí)地投入電力電網(wǎng)[MG1～3]，無載荷時(shí)將其延時(shí)地從電力電網(wǎng)[MG1～3]中切出的自動(dòng)投切功能。
專利摘要
一種用于電力電網(wǎng)中的電力變壓器自動(dòng)投切裝置。具有能根據(jù)電力變壓器有負(fù)荷接入時(shí)及時(shí)地將其投入電力電網(wǎng)，無負(fù)荷時(shí)延時(shí)(300秒)地將其從電力電網(wǎng)中切出的功能。本裝置的最小可投負(fù)荷為單相20伏安；最大切出負(fù)荷為2伏安。
本發(fā)明裝置的實(shí)施推廣應(yīng)用，可將原來電力變壓器空載自耗電能的90％以上節(jié)省下來——具有重大的節(jié)能意義。
文檔編號(hào)H02J3/00GK86106069SQ86106069
公開日1987年2月25日 申請(qǐng)日期1986年9月15日
發(fā)明者鄭傳圣 申請(qǐng)人:青州市萬家通用電器廠, 山東省益都縣發(fā)展科學(xué)技術(shù)聯(lián)合公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan