專利名稱：一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，具體為一種配置空載及負(fù)荷誤差特性補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，屬電力行業(yè)電能測(cè)量與計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
配電網(wǎng)變壓器，是電力系統(tǒng)面對(duì)用戶的節(jié)點(diǎn)，一次設(shè)備的集成化(小型化、一體化、多功能化)，是電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，集成化變壓器與互感器等高壓設(shè)備，有利于電網(wǎng)的安全可靠，有利于降低整體造價(jià)，有利于監(jiān)測(cè)配網(wǎng)的竊電現(xiàn)象。具有互感器功能的一體化配網(wǎng)變壓器，可以在箱體內(nèi)部置入微型電能表，真實(shí)記錄通過變壓器傳輸?shù)碾娔苡昧?，通過無繩方式連續(xù)或定時(shí)發(fā)送計(jì)量數(shù)據(jù)，用于與高壓繞組電能計(jì)量裝置、低壓側(cè)電度表所計(jì)量的用電量實(shí)時(shí)比較，監(jiān)測(cè)設(shè)備的安全運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象；同時(shí)，配合具有互感器功能的一體化配網(wǎng)變壓器，可以增加柱上變壓器使用功能， 使柱上變電站的建設(shè)成為可能?，F(xiàn)有公知的帶互感器一體化變壓器，其電流互感器是用帶環(huán)形鐵心內(nèi)置或外置于油箱中的CT測(cè)量二電流，電壓信號(hào)直接取自于二次側(cè)出線，中國實(shí)用新型專利《計(jì)量變電變壓器》(申請(qǐng)?zhí)?00520057371.x申請(qǐng)日2005-04-16)、《計(jì)量一體化配電變壓器》(申請(qǐng)?zhí)?2276149.7申請(qǐng)日2002-08-16)即是采用的這種結(jié)構(gòu)，由于變壓器的勵(lì)磁電流I。與負(fù)荷電流I2相比所占比例也非常小，且勵(lì)磁電流Itl相對(duì)穩(wěn)定，負(fù)荷電流(亦稱變壓器二次測(cè)電流)I2與一次側(cè)電流I1的關(guān)系成正比，所以在二次繞組穿入電流互感器線圈CT即可獲得準(zhǔn)確度較高的一次側(cè)電流換算值；但是從變壓器“T”型等效圖(附圖1)可以看出，由于負(fù)荷4產(chǎn)生的負(fù)荷電流I2和變壓器勵(lì)磁電流Itl在一次繞組阻抗\和二次繞組阻抗導(dǎo)致二次電壓隊(duì)與一次電壓仏之間存在差異，二次輸出電壓不能按比例反映一次電壓，對(duì)于35kV、20kV及IOkV系列配網(wǎng)變壓器，根據(jù)容量、結(jié)構(gòu)的不同，二次電壓與一次電壓之間在空載及滿載負(fù)荷情況下的偏差，可達(dá)到5% 8%，這對(duì)高準(zhǔn)確度測(cè)量一次側(cè)電壓產(chǎn)生了困難，如果能采取簡單、可靠的措施，在變壓器的二次端通過補(bǔ)償?shù)氖侄屋敵鲆唤M偏差小于 0. 2 %的一次側(cè)電壓測(cè)量信號(hào)端口、以及二次側(cè)電流信號(hào)端口，即構(gòu)成高準(zhǔn)確度模擬一次側(cè)電壓與二次側(cè)電流信號(hào)，監(jiān)測(cè)變壓器電量傳輸情況，實(shí)現(xiàn)具有內(nèi)置互感器功能的高精度一體化配網(wǎng)變壓器功能，并可指導(dǎo)更高電壓等級(jí)變壓器增加互感器功能。類似的內(nèi)置式一體化的通過高準(zhǔn)確度模擬測(cè)量變壓器一次側(cè)電流電壓方法及裝置，監(jiān)測(cè)變壓器電量傳輸情況，未見于已有專利文獻(xiàn)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)提出的問題，提供一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，采用內(nèi)置式空載及負(fù)荷誤差特性補(bǔ)償互感器的方法，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度模擬測(cè)量變壓器一次側(cè)電流電壓，真實(shí)記錄通過變壓器傳輸?shù)碾娔苡昧?，通過無繩方式連續(xù)或定時(shí)發(fā)送計(jì)量數(shù)據(jù)，用于與高壓繞組電能計(jì)量裝置、低壓側(cè)電度表所計(jì)量的用電量的實(shí)時(shí)比較，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象的發(fā)生，采用電壓感應(yīng)式原理、移相技術(shù)、電流互感器等補(bǔ)償方式， 調(diào)整電壓互感器誤差性能，通過補(bǔ)償，可保證互感器的準(zhǔn)確度在0. 2級(jí)以上，以滿足電能計(jì)量、電壓和電流監(jiān)測(cè)、繼電保護(hù)、諧波測(cè)量需要，也可以與其它設(shè)備組合成微型變電站，而且其準(zhǔn)確度有很大的提升空間。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，是電流、電壓互感器內(nèi)置式的一體化變壓器，其鐵心、高壓及低壓主繞組與普通變壓器相同，其特征在于在變壓器箱體內(nèi)，低壓側(cè)并聯(lián)有雙二次繞組的低壓微型變壓器及容性阻抗構(gòu)成的空載誤差補(bǔ)償輸出單元；串接有負(fù)荷補(bǔ)償電流互感器及二次負(fù)載構(gòu)成的負(fù)荷誤差補(bǔ)償輸出單元；還串接有負(fù)荷測(cè)量電流互感器。其有益效果是雙二次繞組用于補(bǔ)償測(cè)量一次電壓的空載誤差，負(fù)荷補(bǔ)償電流互感器用于補(bǔ)償測(cè)量一次電壓的負(fù)荷誤差，空載誤差的補(bǔ)償輸出單元與負(fù)荷誤差的補(bǔ)償輸出單元串聯(lián)，構(gòu)成了一次電壓測(cè)量的綜合誤差特性補(bǔ)償，負(fù)荷測(cè)量電流互感器用于測(cè)量配網(wǎng)變壓器低壓側(cè)電流。如上所述的一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，其特征在于所述的空載誤差補(bǔ)償輸出單元由雙二次繞組的低壓微型變壓器及容性阻抗構(gòu)成；低壓微型變壓器的一次繞組并接在配網(wǎng)變壓器低壓側(cè)輸出端，低壓微型變壓器的第一個(gè)二次繞組串接在補(bǔ)償回路，低壓微型變壓器的第二個(gè)二次繞組并聯(lián)有容性阻抗。其作用是第一個(gè)二次繞組串接在補(bǔ)償回路，用于補(bǔ)償空載誤差的幅值，并聯(lián)的容性阻抗，用于補(bǔ)償空載誤差的相位。如上所述的一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，其特征在于負(fù)荷測(cè)量電流互感器和負(fù)荷補(bǔ)償電流互感器，均是穿在配網(wǎng)變壓器低壓繞組出線上，負(fù)荷補(bǔ)償電流互感器出線上并聯(lián)有二次負(fù)載。其作用是負(fù)荷補(bǔ)償電流互感器及并聯(lián)的二次負(fù)載，用于負(fù)荷誤差補(bǔ)償。本發(fā)明的工作原理是采取空載誤差^補(bǔ)償和負(fù)載誤差h補(bǔ)償方式，解決具有互感器功能的變壓器在二次側(cè)電壓U2與一次側(cè)電壓U1的比例關(guān)系誤差問題，滿足電壓互感器準(zhǔn)確度要求的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度模擬測(cè)量變壓器一次側(cè)電流電壓目的。


附圖1為傳統(tǒng)配網(wǎng)變壓器原理附圖2為電壓比例誤差補(bǔ)償原理附圖3為電壓空載相位誤差補(bǔ)償原理附圖4為帶相位移的空載誤差補(bǔ)償原理附圖5為相位誤差補(bǔ)償、比值誤差補(bǔ)償相互獨(dú)立的補(bǔ)償電路
附圖6為負(fù)荷誤差補(bǔ)償原理電路；
附圖7空載誤差及負(fù)荷誤差綜合補(bǔ)償結(jié)合電路；
附圖8為具有互感器功能的三相變壓器整體結(jié)構(gòu)電路圖。
具體實(shí)施例方式
附圖中的標(biāo)記附圖1中=Z1——次繞組阻抗Z1 (包括一次繞組電阻R1和一次繞組漏抗X1)，Z2—二次繞組阻抗4 (包括一次繞組電阻民和一次繞組漏抗V)，Z0—?jiǎng)?lì)磁繞組阻抗Ztl(包括勵(lì)磁繞組電阻Rtl和勵(lì)磁繞組感抗，Zb一一二次負(fù)荷，U1——變壓器一次側(cè)電壓，U2——變壓器二次側(cè)電壓，I0——?jiǎng)?lì)磁電流，I2——負(fù)荷電流；附圖2中A、N——高壓側(cè)繞組端子，a、η——低壓側(cè)繞組端子，a'、η'——電壓
互感器功能端子，——空載誤差補(bǔ)償單元，Q——負(fù)荷誤差補(bǔ)償單元，U2'——電壓互感器輸出電壓；附圖3中T——低壓微型變壓器；附圖4中Zb——低壓微型變壓器二次容性阻抗；附圖5中T'——兩個(gè)二次繞組的低壓微型變壓器；附圖6中CTB——補(bǔ)償用電流互感器，Zf——補(bǔ)償用電流互感器的二次負(fù)載；附圖7中CT——電流互感器，&、K2——CT 二次端子；附圖8中A、B、C——三相變壓器高壓側(cè)繞組端子a、b、c、η——三相變壓器低壓側(cè)繞組端子a'、b'、c'—三相變壓器電壓互感器功能端子CTa, CTb, CTc——三相電流互感器 CTBa、CTBb、CTbc—三相補(bǔ)償用電流互感器Ta、Tb、Tc—兩個(gè)二次繞組的三相低壓微型變壓器ZFa、ZFb、ZFb—三相補(bǔ)償用電流互感器的二次負(fù)載ZBa, ZBb, ZBb—三相低壓微型變壓器二次阻抗Kal、Ka2、Kbl、Kb2、Kel、Ke2——三相電流互感器二次端子。以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明參照附圖1、2所示，導(dǎo)致常規(guī)變壓器二次側(cè)電壓與一次側(cè)電壓之間的比例關(guān)系發(fā)生偏差(誤差)的主要原因是勵(lì)磁電流Itl在一次繞組阻抗&上產(chǎn)生的誤差EtjQIiSS 載誤差，ε 0 = ItlZ1)，以及二次負(fù)荷電流I2在一次繞組阻抗\和二次繞組阻抗\上產(chǎn)生的負(fù)載誤差h，h= I2(ZJZ2)，如果采取空載誤差^補(bǔ)償和負(fù)載誤差q補(bǔ)償方式，如圖
2所示，F(xiàn)^和R為空載誤差ε。補(bǔ)償補(bǔ)償單元和負(fù)載誤差ε J卜償單元。補(bǔ)償單元的
具體電路種類很多，可以提高常規(guī)變壓器二次側(cè)電壓與一次側(cè)電壓之間的比例關(guān)系的準(zhǔn)確水平。本發(fā)明實(shí)施例中A-N端子，代表變壓器一次側(cè)繞組端子，與二次側(cè)端子a-n之間的電壓比例關(guān)系(U1ZiU2),存在空載誤差ε ^和負(fù)載q。即(U2-U1) /U1 = 1+ ε。+ ε L在二次側(cè)電壓端子高壓側(cè)串入“-ε /和“-ε J補(bǔ)償單元進(jìn)行補(bǔ)償，即可消除空載誤差^和負(fù)載h的作用，使得A-N端子與a' -η'端子之間的電壓比例關(guān)系誤差較小， 即(U2' -U1)/U1 ^ I0a' -η'端子，作為變壓器的電壓互感器功能端子使用。1)電壓比例關(guān)系的空載誤差ε ^補(bǔ)償空載誤差ε ^按圖3示方法進(jìn)行補(bǔ)償，并聯(lián)的低壓微型變壓器Τ，二次輸出端子用于補(bǔ)償空載時(shí)的幅值差。除了用微型變壓器T這種方式進(jìn)行空載誤差的補(bǔ)償，還有很多其他種類的電壓互感器誤差補(bǔ)償方式。如果空載誤差ε 還存在相位差，可以在低壓微型變壓器T的二次側(cè)并聯(lián)阻抗4，進(jìn)行相位補(bǔ)償，如圖4所示。幅值差和相位差共用低壓微型變壓器T的一個(gè)二次繞組，且二次繞組的匝數(shù)可以根據(jù)補(bǔ)償量進(jìn)行設(shè)計(jì)。通常低壓微型變壓器T的功耗在mW 級(jí)，二次側(cè)并聯(lián)容性阻抗4?？蛰d誤差ε 0也可按圖5所示方法進(jìn)行補(bǔ)償，低壓微型變壓器T有2個(gè)二次繞組， 增加一個(gè)獨(dú)立的相位補(bǔ)償端子，這樣比圖4更便于選擇相位調(diào)節(jié)用的阻抗Zb，可先按相位差計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)碾娙萜?，比值差用另一個(gè)二次繞組單獨(dú)進(jìn)行調(diào)節(jié)。2)負(fù)荷誤差ε L的補(bǔ)償圖6是負(fù)荷誤差補(bǔ)償方式。在二次電壓端子a-n前串聯(lián)補(bǔ)償用電流互感器CTb 二次負(fù)載4。由于&上的電壓與二次負(fù)荷電流成正比，可以補(bǔ)償因二次負(fù)荷增加在圖1中 ZJZ2上的壓降。設(shè)計(jì)上，補(bǔ)償用電流互感器CTb 二次電流的設(shè)計(jì)應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于端子a-n的輸出電流，以保證測(cè)量裝置、計(jì)量裝置接入產(chǎn)生的負(fù)荷分流需要知與W成正比，且τγ與補(bǔ)償用電流互感器CTb的二次電流之積，等于W與變壓器二次負(fù)荷電流之積；補(bǔ)償用電流互感器CTb的二次繞組與一次繞組反極性。3)綜合誤差特性補(bǔ)償及補(bǔ)償元件的誤差控制將空載誤差ε 的補(bǔ)償與負(fù)荷誤差h的補(bǔ)償結(jié)合起來，就構(gòu)成了綜合誤差特性補(bǔ)償，見附圖7。一般通用配網(wǎng)變壓器，在滿負(fù)荷與空載兩種情況下，一次電壓與二次電壓只比的變化量在5%至8%左右，要保證電壓互感器輸出端子a' -η'滿足0. 2級(jí)水平要求，空載誤差^的補(bǔ)償元件T和負(fù)荷誤差q的補(bǔ)償元件CTb的誤差控制在1級(jí)或2級(jí)即可。例如，當(dāng)變壓器有5%的偏差時(shí)，補(bǔ)償量的誤差范圍為100%-5%+5% (1 士2%) = 95% +5% 士0. 1%= 100% 士0. 1%，滿足0.2%水平要求；例如，8%的偏差，補(bǔ)償量的誤差為 100% -8% +8% (1 士 2% ) = 92% +8% 士 0. 16%= 100% 士 0. 16%，，也滿足 0. 2%水平要求。4)具有互感器功能的單相變壓器整體結(jié)構(gòu)圖7實(shí)際上也是具有互感器功能的單相變壓器整體結(jié)構(gòu)電路圖，增加一個(gè)電流互感器線圈CT。二次端子a' -η'與Ii1-Ic2，構(gòu)成了變壓器的互感器功能的二次端子。CT可以按常規(guī)電流互感器線圈設(shè)計(jì)，且在低壓端子增加CT 一次安匝數(shù)也比較容易，確保CT滿足準(zhǔn)確度要求。低功耗要求時(shí)，CT和CTb可以融為一體。5)三相變壓器部分圖8是具有互感器功能的三相變壓器整體結(jié)構(gòu)圖。變壓器二次側(cè)中性點(diǎn)與電壓互感器中性點(diǎn)共“η”端子。補(bǔ)償方式還是以相電壓為基準(zhǔn)，使用時(shí)，a' -η端子與b' -η端子可以組合成對(duì)應(yīng)與A-B的一次端子a' -b'。電流互感器二次端子Kal-K^Kbl-Kb2Jel-Kc2 僅僅對(duì)應(yīng)于變壓器二次輸出端a、b、c的電流。下面以一個(gè)10KV/50KVA單相變壓器為例變壓器變比為10KV/380V，短路阻抗 6%，空載損耗2%。根據(jù)上述參數(shù)，一次側(cè)額定電壓下的勵(lì)磁電流100mA，一次側(cè)額定電壓滿負(fù)荷下的負(fù)荷電流5A，二次側(cè)額定電壓滿負(fù)荷下的負(fù)荷電流約132A，折算到二次側(cè)的短路阻抗為0.173Ω。實(shí)際產(chǎn)品阻抗為感性時(shí)，可以采用電容器，通過二次線圈反向(相位移 180° )達(dá)到感性阻抗補(bǔ)償目的?？蛰d誤差補(bǔ)償用低壓微型變壓器T為環(huán)形鐵心，鐵心截面積可選擇6cm2，磁密0. 8T，采用線徑為0. 18mm的漆包線繞制3210匝，其二次繞組選擇線徑為0. 56mm的漆包線繞制，繞制匝數(shù)根據(jù)變壓器實(shí)際空載誤差測(cè)量值確定。當(dāng)空載誤差+2%，二次線匝數(shù)選擇 3210X0. 02 = 64匝時(shí)，相位差補(bǔ)償繞組可同比之差繞組參數(shù)一樣選擇，電容器容量選擇根據(jù)相位差偏移程度確定。 補(bǔ)償用電流互感器CTb按30(^1~設(shè)計(jì)，環(huán)形鐵心，變比取150A/1A考慮，其二次負(fù)荷電阻按0. 173X 150 =沈Ω，鐵心截面積6cm2，二次繞組采用線徑為Imm的漆包線繞制，0. 5級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，是電流、電壓互感器內(nèi)置式的一體化變壓器，其鐵心、高壓及低壓主繞組與普通變壓器相同，其特征在于在變壓器箱體內(nèi)，低壓側(cè)并聯(lián)有雙二次繞組的低壓微型變壓器及容性阻抗構(gòu)成的空載誤差補(bǔ)償輸出單元；串接有負(fù)荷補(bǔ)償電流互感器及二次負(fù)載構(gòu)成的負(fù)荷誤差補(bǔ)償輸出單元；還串接有負(fù)荷測(cè)量電流互感器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，其特征在于所述的空載誤差補(bǔ)償輸出單元由雙二次繞組的低壓微型變壓器及容性阻抗構(gòu)成；低壓微型變壓器的一次繞組并接在配網(wǎng)變壓器低壓側(cè)輸出端，低壓微型變壓器的第一個(gè)二次繞組串接在補(bǔ)償回路，低壓微型變壓器的第二個(gè)二次繞組并聯(lián)有容性阻抗。
3.如權(quán)利要求1所述的一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，其特征在于負(fù)荷測(cè)量電流互感器和負(fù)荷補(bǔ)償電流互感器，均是穿在配網(wǎng)變壓器低壓繞組出線上，負(fù)荷補(bǔ)償電流互感器出線上并聯(lián)有二次負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶誤差補(bǔ)償互感器的一體化配網(wǎng)變壓器，采用內(nèi)置式空載及負(fù)荷誤差特性補(bǔ)償互感器的方法，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度模擬測(cè)量變壓器一次側(cè)電流電壓，真實(shí)記錄通過變壓器傳輸?shù)碾娔苡昧?，用于與高壓繞組電能計(jì)量裝置、低壓側(cè)電度表所計(jì)量的用電量的實(shí)時(shí)比較，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象的發(fā)生，采用電壓感應(yīng)式原理、移相技術(shù)、電流互感器等補(bǔ)償方式，調(diào)整電壓互感器誤差性能，保證互感器的準(zhǔn)確度在0.2級(jí)以上，以滿足電能計(jì)量、電壓和電流監(jiān)測(cè)、繼電保護(hù)、諧波測(cè)量需要，也可以與其它設(shè)備組合成微型變電站，而且其準(zhǔn)確度有很大的提升空間。
文檔編號(hào)H01F30/12GK102360857SQ201110142378
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者余春雨, 馮宇, 吳士普, 李璿, 毛安瀾, 汪本進(jìn), 王曉琪, 王歡, 王玲, 費(fèi)曄, 陳心佳, 陳曉明 申請(qǐng)人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院